[实用新型]一种碳基燃料重整制氢装置

说明书

技术领域

本实用新型属于氢能源技术领域，特别涉及一种碳基燃料重整制氢装置。

背景技术

氢气具有广泛的用途，氢是十分理想的载能体，与传统的能源物质相比，氢能作为二次能源具有能量密度高、热转化效率高、输送成本低、对环境零污染等诸多优点，是未来最具竞争力的能源。对燃料电池汽车所用氢源来说，直接用氢作为燃料有存储难、体积大、加氢既费时又危险等缺点，而车载制氢技术能够克服直接用氢作燃料的缺点，将成为以燃料电池为动力的汽车的必然选择。目前，制氢的常规反应器有大型重整炉、小型再生重整器、螺旋重整器、集约化重整器等。这些重整器在技术上都比较成熟，但由于常规尺度下传热与传质过程速率的提高有一定的限度，导致设备体积庞大、启动慢、催化剂用量大、反应速度和效率也难以大幅度提高以及催化剂床层存在“冷点”等问题而难以实现等温操作。然而，为了开发与车载燃料电池匹配的小型可移动燃料重整制氢反应器，必须满足体积小、重量轻、启动和负荷响应时间短以及可靠性高和成本低的特殊要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种碳基燃料重整制氢装置，该装置结构紧凑，设计小巧，加工方便，成本较低，适合应用推广。

本实用新型提出的一种碳基燃料重整制氢装置，其特征在于，该装置包括列管反应器、上端盖板、环形套管、下端盖板、气化装置、加热装置；其中，气化装置嵌在列管反应器的内部，加热装置安装在气化装置内；环形套管套在列管反应器的外部；上端盖板、下端盖板分别连接在列管反应器的上下两端。

所述的列管反应器包括多个反应管、气体混合腔、气体分散腔、气体聚集腔、重整气体出口管、重整催化剂装载区；其中，气体分散腔为上端敞开，下端设置有底板的圆筒所围成的区域，该底板中心开有安装孔，在安装孔周围开有多个反应管的连接孔，气体混合腔为与气体分散腔圆筒同心设置在安装孔圆周的内圆筒形成的区域，气体聚集腔为下端敞开，上端设置有底板的圆筒围成的区域，该底板与气体分散腔相应位置开有安装孔和多个反应管的连接孔，该圆筒的侧壁与重整气体出口管连通，侧壁的另一侧开有通孔；多根反应管的两端分别连接在气体分散腔、气体聚集腔底板之间，多根反应管的内腔与气体分散腔、气体聚集腔相通形成重整催化剂装载区。

所述气体分散腔、气体聚集腔、气体混合腔的容积分别为150ml、150ml、30ml；每根反应管的容积为2.0-3.0ml，重整催化剂装载区总容积为50ml，同气体分散腔的体积比约为1：3。

所述上端盖板为一圆盘，装配于列管反应器气体分散腔圆筒上端，圆盘表面中心安装有与气体分散腔相通的气体物料进口管，用于向气体分散腔输送物料。

所述的环形套管为四周安装有四个热电偶插入管的圆筒，套装于列管反应器之外，两端分别与气体分散腔、气体聚集腔下、上底板固定，四个热电偶插入管安装高度依次增加。

所述的下端盖板装配于列管反应器下端，下端盖板为圆形，中心开有加热装置插入孔。

所述的气化装置为上端封闭，下端敞开的双层套管结构；内层为加热装置腔室，夹层为液态物料气化腔，双层套管壁上端均开有多个气体出口；下端外侧壁安装有液态物料进口管；气化装置是从下端盖板插入孔插入，装配于列管反应器中间位置安装孔内并伸入到气体混合腔中，下端与下盖板连接固定。

所述的加热装置为电加热棒或者整装自热燃烧催化剂装置中的一种。

本实用新型提出的一种碳基燃料重整制氢装置，其特点如下：

本实用新型重整制氢装置，采用集成式结构设计，使得加热、气化、重整、分散等多功能部件有机的结合在一起，大大减小了装置的设计尺寸，减小了装置占有空间，降低了装置成本，实现了小型、微型化的目的，便于移动、便携式制氢装置的推广。

附图说明

图1是本实用新型提出的碳基燃料重整制氢装置整体结构外观示意图；

图2是本实用新型提出的碳基燃料重整制氢装置整体结构分解示意图；

图3是本实用新型提出的碳基燃料重整制氢装置中列管反应器的俯视图；

图4是本实用新型提出的碳基燃料重整制氢装置中列管反应器全剖侧视图；

图5是本实用新型提出的碳基燃料重整制氢装置中上端盖板的俯视图；

图6是图5所示的上端盖板的侧视图；

图7是本实用新型提出的碳基燃料重整制氢装置中环形套管的俯视图；

图8是图7所示的环形套管的侧视图；

图9是本实用新型提出的碳基燃料重整制氢装置中下端盖板的俯视图；