[实用新型]中闪净零制氢炉

说明书

本发明创造提供了一种中闪净零制氢炉，包括熔池及设于熔池顶部并与熔池连通的烟道，熔池的侧壁或底部设有天然气喷枪、氢氧烧嘴、炭黑抽出口、加料口及排渣口；天然气喷枪和排渣口位于的炭黑抽出口的下方，加料口位于远离排渣口的一端。本发明创造所述的中闪净零制氢炉结构设计合理，以天然气为原料，配合合理的制氢工艺，实现低成本、零碳排放的氢气生产目标。

技术领域

本发明创造属于节能减排设备领域，尤其是涉及一种中闪净零制氢炉。

背景技术

CH₄的温室效应是等物质的量的CO₂的28-36倍。地壳浅层特别是北极冻土层是天然甲烷储藏库，地壳运功和全球变暖都会导致甲烷释放，甲烷释放又会加速全球变暖。制止甲烷向大气中排放的最好办法就是以大规模生产的方式把甲烷用掉，而又不向大气中排放二氧化碳。

天然气的主要成分是甲烷，在工业上一个重要的应用是制氢。目前工业上主流的以天然气或煤炭为原料大规模制取氢气的工艺，都存在着氢气生产成本高、二氧化碳排放量大的问题，其中，现有的天然气制氢工艺通常采用固体催化剂，还存在催化剂失活及效率不高的问题，影响产能的进一步扩大。氢气生产的高成本，高排放抑制了氢能在冶金、电动汽车等领域的大规模商用，无法满足碳中和经济的最终要求，即实现二氧化碳的净零排放。

因此，开发一种可用于以天然气为原料，实现低成本、零碳排放的制氢工艺的设备就成为一个亟待解决的问题

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在提出一种以天然气为原料，可实现低成本、零碳排放制氢的中闪净零制氢炉，以解决上述问题。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种中闪净零制氢炉，包括熔池及设于所述熔池顶部并与所述熔池连通的烟道，所述熔池的侧壁或底部设有天然气喷枪、氢氧烧嘴、炭黑抽出口、加料口及排渣口；所述天然气喷枪和所述排渣口位于的所述炭黑抽出口的下方，所述加料口位于远离所述排渣口的一端。

熔池内腔从下至上分布有熔体层和炭黑层。熔体的成分主要由氧化物构成，如CaO、FeO、MnO、MgO、Al₂O₃、SiO₂、P₂O₅、Fe₂O₃等，除氧化物外，熔渣还可能含有少量其他类型的化合物甚至金属，如氟化物(CaF₂)、氯化物(NaCl、KCl)、硫酸盐等，熔体可能还包含Ni、Co、Ru、Rh、Ir、Pt、Pd等过渡族金属或贵金属的单质或者合金，它们对甲烷的裂解有催化作用。为了降低生产成本，熔体可以直接采用冶金渣，例如采用高炉炼铁或红土镍矿冶炼后的废渣添加适当的催化剂组成。喷入熔体内的甲烷裂解生成的炭黑，在浮出熔体后，形成一层炭黑层。

天然气喷枪用于向熔体层内喷入天然气，为制氢过程提供原料。氢氧烧嘴用于向熔体层内喷入氢气和氧气并使二者燃烧，为熔池补充热量，使熔池内的熔体维持熔融状态。炭黑抽出口用于抽出炭黑层的炭黑。加料口用于向熔体内加入物料，物料熔融后是甲烷裂解的催化剂和热传递的媒介。排渣口用于排出活性降低的催化剂和熔体。

进一步的，所述氢氧烧嘴为浸入式烧嘴；所述氢氧烧嘴为单枪双通道结构，双通道中的一个通道为氧气进入通道，另一个通道为氢气进入通道，或者所述氢氧烧嘴由氢气喷枪和氧气喷枪组合而成。

进一步的，所述炭黑抽出口处安装有炭黑抽取泵。

炭黑抽取泵深入熔池内的抽取管及其核心部件可以用碳化硅纤维的复核材料制成，以保证其在高温环境下的使用寿命。

进一步的，所述氢氧烧嘴的喷头位于所述天然气喷枪的喷头的下方，且所述氢氧烧嘴的喷头与所述天然气喷枪的喷头在竖直方向上的距离大于0.2m。需要说明的是：氢氧烧嘴和天然气喷枪都有若干个，在竖直方向上，其中最高的氢氧烧嘴的喷头的位置须低于最低的天然气喷枪喷头位置0.2m以上。