[实用新型]一种新型中闪制氢炉

说明书

本实用新型提供了一种新型中闪制氢炉，包括炉体、氢气烟道及燃料烟道，炉体内设有挡墙，挡墙将炉体分为加热室及裂解室，氢气烟道与裂解室连通，燃料烟道与加热室连通，炉体底部设有熔体层，挡墙上设有连通加热室及裂解室的通道，通道位于所述熔体层的液面以下，加热室的侧壁或底部设有浸入式烧嘴，浸入式烧嘴的出口设于加热室内的熔体层中，所述裂解室的侧壁或底部设有天然气喷枪，天然气喷枪的出口设于裂解室内的熔体层中。本实用新型所述的新型中闪制氢炉在现有技术的基础上，通过隔离加热空间和裂解空间，可以达到以低成本、低碳排放生产较高纯度氢气的目的并能实现大规模工业化生产氢气的目标。

技术领域

本实用新型属于天然气制氢领域，尤其是涉及一种新型中闪制氢炉。

背景技术

氢气不仅是一种洁净的能源，也是一种十分重要的工业原料，它广泛应用于石油、化工、电子、冶金、油脂、航天、轻工业等领域。

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。但目前主流的以天然气为原料大规模制取氢气的工艺，存在着催化剂失活、效率不高、氢气生产成本高及二氧化碳排放量大的问题，影响产能的进一步扩大。

为解决上述问题，研究人员新近开发了甲烷裂解制氢的技术工艺，该工艺不用固体催化剂、生产成本低、效率高。但甲烷裂解需要吸收大量的热量，该工艺若想工业化应用，则需要提供大量的燃料燃烧为裂解过程补热，而燃烧势必会产生大量的烟气，从而会降低制得的氢气的浓度，增加后续氢气提纯的成本和难度。

因而，在吸收现有甲烷裂解技术工艺优点的基础上，开发一种可以得到较高纯度氢气并能实现大规模产业化的新型的甲烷裂解制氢工艺和装备就成为一个亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种新型中闪制氢炉，以实现低成本、高效、零碳排放的制氢目标。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种新型中闪制氢炉，包括炉体、氢气烟道及燃料烟道。

所述炉体内设有挡墙，所述挡墙将炉体分为加热室及裂解室，其中加热室与裂解室的上段完全隔开，仅保持下段熔体层相互连通，所述氢气烟道与裂解室连通，裂解产生的氢气从氢气烟道排出炉体，所述燃料烟道与加热室连通，燃料与氧气燃烧产生的烟气通过燃料烟道排出炉体，氢气烟道及燃料烟道两个烟道互相隔离，可以大幅度提高进入氢气烟道中的氢气的纯度，降低后续烟气处理的难度。

所述炉体底部设有熔体层，所述挡墙上设有连通加热室及裂解室的通道，所述通道位于所述熔体层的液面以下，熔体层的熔体通过挡墙上的通道可以在加热室及裂解室之间流动，另外，通道可以有若干个，但须设置在熔体层液面以下，以保证加热室与裂解室位于熔体层以上的空间互不连通。

所述加热室的侧壁或底部设有浸入式烧嘴，所述浸入式烧嘴的出口设于所述加热室内的熔体层中，浸入式烧嘴可以有若干个，用于将燃料与氧气喷入炉体内，燃料与氧气在炉体内充分燃烧放热，通过对流、传导及辐射的方式使熔体层温度升高至1000-1600℃，为甲烷裂解提供高温环境。

所述裂解室的侧壁或底部设有天然气喷枪，所述天然气喷枪的出口设于所述裂解室内的熔体层中，天然气喷枪可以有若干个，用于向熔体层中上部喷入天然气，天然气中的烷烃(主要是甲烷)迅速裂解为氢气和炭黑，氢气从氢气烟道排出，而炭黑浮在熔体层上形成炭黑层。

进一步地，所述加热室的侧壁或底部设有加料装置，加料装置用于向炉体内添加熔体、渣料或裂解催化剂等固态或液态原料。

进一步地，所述裂解室的侧壁设有炭黑抽取装置，所述炭黑抽取装置在裂解室侧壁的安装位置高于熔体层液面，当炭黑层积累至一定的厚度时，通过炭黑抽取装置把炭黑抽出炉外。