使用高性能金属纤维燃烧器的甲烷蒸汽重整器以及具有其的氢气站制造技术

使用预混金属纤维燃烧器的甲烷蒸汽重整器及具有其的氢气站，该预混金属纤维燃烧器具有短火焰长度和高温，从而提供了高效率，并且还减小了尺寸。使用高性能金属纤维燃烧器的甲烷蒸汽重整器包括：重整部（１１０ａ），在重整部（１１０）中设置有用于对碳氢化合物材料进行蒸汽重整并产生氢气的催化剂；配备有预混金属纤维燃烧器（１２０ａ）的燃烧部（１２０），所述预混金属纤维燃烧器（１２０ａ）用于产生所述反应管（１１０ａ）的蒸汽重整反应所需要的热；原材料供应部（１３０），其用于向所述反应管（１１０ａ）供应碳氢化合物材料；以及氢气排放部（１４０），其用于排放通过由反应管（１１０ａ）的催化剂进行的蒸汽重整反应所产生的氢气。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用高性能金属纤维燃烧器的甲烷蒸汽重整器以及具有其的氢气站， 更具体地，涉及使用预混金属纤维燃烧器的甲烷蒸汽重整器和具有该甲烷蒸汽重整器的氢 气站，该预混金属纤维燃烧器具有短火焰长度和高温，从而提供了高效率并减小了尺寸。
技术介绍
氢气站是用于生产、输送以及储存氢气的系统，该系统还用于向诸如燃料电池等 使用氢气的对象充气。为了解决化石燃料逐渐枯竭以及由于化石燃料导致的环境污染问 题，已经研究了各种使用氢气的技术。具体而言，燃料电池是通过氢气和氧气的电化学反应将化学能转换成电能从而产 生电能的发电系统。因此，需要稳定地提供氢气作为燃料。氢气站可以被分为本身具有氢气产生装置的类型、充入从分离的氢气产生装置所 产生的氢气的类型，以及可移动类型。也可以根据所使用的原材料以及制造方法将氢气产 生装置分为各种类型。更具体地，氢气产生装置采用使用天然气的蒸汽重整、使用水的电解、使用煤的煤 气化等，具体地，使用蒸汽重整的氢气产生装置可以使用诸如天然气、LPG、LNG、汽油和煤油 的所有种类的碳氢化合物作为原材料，并且其制造费用很低。因此，其被广泛研究。使用蒸汽重整的氢气产生装置(下文，称为“甲烷蒸汽重整器”)使用要求高温的 催化剂，因此需要产生高温。然而，在常规的燃烧器中，由于其具有长火焰长度和低温，所以不通过催化剂来进 行高效的重整反应，因此，氢气的生产率降低。此外，由于常规氢气站或重整器中使用的燃烧器具有不均勻的大火焰，并且在废 气中包含大量燃烧不充分的成分，导致重整催化剂的活性变差。因此，氢气站或重整器的性 能降低。此外，在出现火焰回火从而没有在设计的方向产生火焰的情况下，重整反应本身 不可能在甲烷蒸汽重整器中产生，还很容易损坏其他部件。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供通过使用预混金属纤维燃烧器能够将温度快速稳定地升高 到重整处理所需要的期望水平从而增加氢气的生产率的、并且具有短火焰长度由此提供高 效率并还提高耐用性的使用高性能金属纤维燃烧器的甲烷蒸汽重整器及具有其的氢气站。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种使用高性能金属纤维燃烧器的甲烷蒸汽重 整器，该甲烷蒸汽重整器包括配备有多个反应管的重整部，所述多个反应管中设置有用于 对碳氢化合物材料进行蒸汽重整并产生氢气的催化剂；配备有预混金属纤维燃烧器的燃烧 部，预混金属纤维燃烧器用于产生反应管的蒸汽重整反应所需要的热；原材料供应部，其用于向反应管供应碳氢化合物材料；以及氢气排放部，其用于排放通过由反应管的催化剂进 行的蒸汽重整反应所产生的氢气。优选地，预混金属纤维燃烧器包括主体，其形成有圆筒形预混室，在圆筒形预混 室中空气、燃料以及氢气被混合；金属纤维垫，其形成在所述主体的一侧，以形成火焰；燃 料/空气供应部，其形成在所述主体的另一侧，以供应空气或燃料；氢气供应部，其形成在 主体的又一侧，以供应氢气；以及点火部，其用于点燃金属纤维垫。优选地，预混室包括形成有多个特别设计的缝和洞的防回火装置，该防回火装置 被布置为与燃料、空气或氢气的流动方向垂直，以增加燃料、空气或者氢气的流速，并向防 回火装置周边部分传递火焰的热量，从而防止金属纤维垫中的火焰移到预混室，并且，预混 金属纤维燃烧器还包括混合部，在所述燃料和空气或者氢气被导入所述预混室之前，在所 述混合部中对燃料和空气或者氢气进行混合。优选地，在所述预混室的长度方向设置有多个防回火装置，所述特别设计的缝和 洞的表面积随着防回火装置被布置为接近金属纤维垫而逐渐减小，并且，氢气供应部供应 包含大量惰性气体的氢气。优选地，预混金属纤维燃烧器布置在甲烷蒸汽重整器的一侧，并所述燃烧部形成 在预混金属纤维燃烧器所生成的火焰方向，并且重整部被形成为包围燃烧部，并且，预混金 属纤维燃烧器具有多个温度测量装置。优选地，压力控制装置是包括在碳氢化合物材料通过时降低碳氢化合物材料的压 力的可调压力控制通道或者压力损失管的压力控制系统。此外，本专利技术提供了一种氢气站，该氢气站包括上述甲烷蒸汽重整器；分离/提 纯装置，其用于增加通过所述甲烷蒸汽重整器的所述氢气排放部收集的气体中含有的氢气 纯度；氢气注入装置，其用于向目标对象充入高纯度的氢气；以及储存部，其用于储存所产 生的氢气。因此，由于使用高性能金属纤维燃烧器的甲烷蒸汽重整器以及使用其的氢气站采 用预混金属纤维燃烧器，所以可以将温度快速地升高到蒸汽重整反应所需要的期望水平， 从而提高氢气生产率，并且，还由于预混金属纤维燃烧器具有相对较短的火焰长度以及大 范围的稳定加热，因此，减小了尺寸并且还降低了有害废气的排放。附图说明根据结合附图所给出的对优选实施方式的如下描述，本专利技术的上述以及其他目 标、特征以及优点将变得清楚，在附图中图1是根据本专利技术的甲烷蒸汽重整器的截面图；图2是图1的甲烷蒸汽重整器的预混金属纤维燃烧器的立体图；图3是防回火装置的立体图；图4是示出了使用预混金属纤维燃烧器时燃烧部的内部温度的图；图5是根据本专利技术的氢气站的示意图。1000 氢气站100:甲烷蒸汽重整器110a:反应管5110:重整部120120a 预混金属纤维燃烧器 121122 预混室123124:金属纤维垫125126 氢气供应部127128:防火焰回火装置129 特别设计的缝和洞130 原材料供应部140 氢气排放部160 温度测量装置200:分离/提纯装置300 氢气注入装置400 储存部燃烧部 主体 混合部燃料/空气供应部 点火装置具体实施例方式下文，将参考附图详细描述本专利技术的实施方式。图1是根据本专利技术的甲烷蒸汽重整器100的截面图，图2是图1的甲烷蒸汽重整 器100的预混金属纤维燃烧器120a的立体图，图3是防回火装置128的立体图，图4是示 出了使用预混金属纤维燃烧器120a时燃烧部120的内部温度的图。根据本专利技术的甲烷蒸汽重整器100包括通过重整反应产生氢气的重整部110，以 及维持重整反应所需要的高温的燃烧部120。重整部110配备有多个反应管110a，该多个 反应管IlOa中分别设置有用于蒸汽重整碳氢化合物材料并产生氢气的催化剂。燃烧部120配备有预混金属纤维燃烧器120a，该预混金属纤维燃烧器120a产生蒸 汽重整反应所需要的热，将在下面全面描述预混金属纤维燃烧器120a。本专利技术的甲烷蒸汽重整器100还包括用于向重整部110的反应管IlOa供应碳氢 化合物材料的原材料供应部130、以及用于排放蒸汽重整反应所产生的氢气的氢气排放部 140。如图1所示，根据本专利技术的使用高性能金属纤维燃烧器的甲烷蒸汽重整器100作 为示例，示出了在甲烷蒸汽重整器100的上部中心部分安放有预混金属纤维燃烧器120a， 以使得在甲烷蒸汽重整器100的中心部分在预混金属纤维燃烧器120a所生成的火焰方向 形成燃烧部120，并且重整部110形成为包围燃烧部120。在图1的结构中设置有多个反应 管IlOa的情况下，可以向各个反应管IlOa均勻地施加热，从而提高反应管的效率。用于供应诸如天然气、LPG、LNG、汽油和煤油的碳氢化合物燃料的原材料供应部 130包括碳氢化合物燃料能够流经的通道。氢气排放部140用于方便地将重整反应所产生 的氢气输送到下一处理，该氢气排放部140也包括氢气能够流经的通道。如图1和图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用高性能金属纤维燃烧器的甲烷蒸汽重整器，该甲烷蒸汽重整器包括：重整部（１１０），其配备有多个反应管（１１０ａ），所述多个反应管（１１０ａ）中设置有用于对碳氢化合物材料进行蒸汽重整并产生氢气的催化剂；燃烧部（１２０），其配备有预混金属纤维燃烧器（１２０ａ），所述预混金属纤维燃烧器（１２０ａ）用于产生所述反应管（１１０ａ）的蒸汽重整反应所需要的热；原材料供应部（１３０），其用于向所述反应管（１１０ａ）供应碳氢化合物材料；以及氢气排放部（１４０），其用于排放通过由所述反应管（１１０ａ）的催化剂进行的所述蒸汽重整反应所产生的氢气。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：李镕一，丁鸿硕，尹永植，崔根燮，金荣大，
申请(专利权)人：SK能源株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]