CN219301330U - 一种利用窑炉余热烟气制氢发电、取暖、烘干、热水设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供的一种利用窑炉余热烟气制氢发电、取暖、烘干、热水设备，涉及到余热烟气应用，尤其是余热烟气制氢发电的应用领域。包括混合液储存罐、蓄热器、氢气缓冲管，所述蓄热器内装有过热盘管和列管，所述混合液储存罐内装有氢气缓冲管，所述混合液储存罐上安装有换气器，所述混合液存储罐的出液端通过一号管线连接有一号计量泵，所述一号管线上安装有出液阀，所述一号计量泵通过二号管线和过热盘管的入口端连接，所述二号管线上安装有压力表和保护气阀门。本实用新型实现了利用窑炉余热烟气进行制氢发电，并用发电后的余气进行燃烧取暖、烘干、热水的实际使用，降低了燃烧和发电成本，符合国家节能降耗减排要求。
Description
技术领域
本实用新型提供的一种利用窑炉余热烟气制氢发电、取暖、烘干、热水设备，涉及到余热烟气应用，尤其是余热烟气制氢发电的应用领域。
背景技术
甲醇制氢是指将甲醇与水蒸气混合后在一定温度和压力条件下经过催化剂的作用，使得甲醇发生裂解反应并最终获得氢气和二氧化碳的过程。甲醇与水蒸汽混合物在转化炉中加热催化完成转化反应，反应生成氢气和二氧化碳，其反应式如下：
主反应：CH3OH＝CO+2H2 +90.7KJ/mol
CO+H2O＝CO2+H2 -41.2KJ/mol
副反应：2CH3OH＝CH3OCH3+H2O+24.9KJ/mol
CO+3H2＝CH4+H2O+206.3KJ/mol
工业中甲醇制氢的具体做法是将甲醇和脱盐水按一定比例混合后送入汽化器进行汽化，汽化后的水甲醇蒸汽经过过热器过热后进入转化器，转化器内装有催化剂，水甲醇蒸汽在转化器内经催化剂作用发生裂解反应而产生氢气和二氧化碳，这期间需要导热油、导热油泵及其电耗，且设备占地面积大。窑炉余热资源主要是指窑炉的原料粉料熔化澄清的过程中烟气带走的能量，其一般随烟气的排放而排出。这部分能量在生产过程的能源消耗中占据30％以上的比例。目前窑炉余热烟气是采用向直接排放或烟气余热单一回收利用的方式，余热烟气中的能量直接释放造成浪费。由于甲醇制氢为自吸热反应，如果我们有效利用烟气余热进行自吸热反应，则省去了利用天然气、液化气、电等外部能源消耗，又能巧妙运用制出的混合气先进行发电，再进行燃烧。因此提出一种利用窑炉余热烟气制氢发电、取暖、烘干、热水设备。
实用新型内容
本实用新型提供的一种利用窑炉余热烟气制氢发电、取暖、烘干、热水设备，实现了利用窑炉余热烟气进行制氢发电，并用发电后的余气进行燃烧取暖、烘干、热水的实际使用，降低了燃烧和发电成本，符合国家节能降耗减排要求。
本实用新型提供的一种利用窑炉余热烟气制氢发电、取暖、烘干、热水设备，包括混合液储存罐、蓄热器、氢气缓冲管，所述蓄热器内装有过热盘管和列管，所述混合液储存罐内装有氢气缓冲管，所述混合液储存罐上安装有换气器，所述混合液存储罐的出液端通过一号管线连接有一号计量泵，所述一号管线上安装有出液阀，所述一号计量泵通过二号管线和过热盘管的入口端连接，所述二号管线上安装有压力表和保护气阀门，所述过热盘管的出口端通过安装有列管入口阀门的连接管线和列管的入口端连接，所述列管的出口端通过安装有列管出口阀门的连接管线和氢气缓冲管的入口端连接，所述氢气缓冲管的出口端通过连接管线连接有阻火器，所述阻火器通过连接管线连接有发电机，所述发电机的另一端连接有氢燃烧气分流器，所述氢燃烧气分流器的两侧出口端均连接有外部设备。
进一步的，所述列管内装有催化剂。
进一步的，所述蓄热器的入气端安装有余热烟气进口，且余热烟气进口通过连接管线连接有外部窑炉的余热烟气。
进一步的，所述蓄热器的出气端安装有余热烟气出口，且余热烟气出口通过连接管线连接外部的烟囱。
进一步的，所述二号管线上且靠近过热盘管的一侧安装有盘管入口阀。
进一步的，所述一号管线上靠近一号计量泵的一侧安装有一号计量泵控制阀，所述二号管线上靠近一号计量泵的一侧安装有二号计量泵，所述二号计量泵和出液阀通过三号管线连接，且三号管线上安装有二号计量泵控制阀。
进一步的，所述列管和氢气缓冲管之间的连接管线上且靠近氢气缓冲管的一侧安装有缓冲管阀门。
进一步的，所述阻火器和发电机之间的连接管线上依次连接有氢气出口控制阀、氢气进入发电机控制阀。
进一步的，所述外部设备包括窑炉和取暖烘干炉，所述氢燃烧气分流器的两端分别通过连接管线和窑炉和取暖烘干炉连通，且两侧的连接管线上分别安装有窑炉控制阀和取暖烘干炉控制阀。
进一步的，所述混合液储存罐的另一入口端连接有混合液进口管线。
进一步的，所述氢气缓冲管上连接有排污管，氢气缓冲管上安装有安全阀。
本实用新型的有益效果：
本实用新型中，利用余热烟气制氢，具备发电、再取暖、烘干燃烧、热水的综合功能。利用余热烟气作为制氢所需热源进行自吸热反应，经过反应产出的混合气再带动发电机发电，再用发电后的余气进行燃烧取暖、烘干，既降低了环境污染，又实现余热烟气的再利用。
本实用新型利用窑炉余热来满足制氢反应所需要的220～250℃温度，免除用天然气、液化气或电能进行加热制氢，节能降耗。省去了采用导热油传热循环系统。降低了燃烧和发电成本，符合国家节能降耗减排要求，各项指标均优于国家环保标准。实现了氢能源看得见、摸得着，实际应用的场景。
附图说明
图1为本实用新型提供的一种利用窑炉余热烟气制氢发电、取暖、烘干、热水设备的结构示意图。
1、余热烟气；2、余热烟气进口；3、蓄热器；4、余热烟气出口；5、烟囱；6、列管；7、过热盘管；8、列管入口阀门；9、列管出口阀门；10、一号计量泵；11、二号计量泵；12、压力表；13、保护气阀门；14、盘管入口阀；15、出液阀；16、一号计量泵控制阀；17、二号计量泵控制阀；18、缓冲管阀门；19、混合液储存罐；20、氢气缓冲管；21、安全阀；22、换气器；23、混合液进口管线；24、阻火器；25、氢气出口控制阀；26、氢气进入发电机控制阀；27、发电机；28、氢燃烧气分流器；29、窑炉控制阀；30、取暖烘干炉控制阀；31、排污管
具体实施方式
本实用新型提供的一种利用窑炉余热烟气制氢发电、取暖、烘干、热水设备，包括混合液储存罐19、蓄热器3、氢气缓冲管20，所述蓄热器3内装有过热盘管7和列管6，所述混合液储存罐19内装有氢气缓冲管20，所述混合液储存罐19上安装有换气器22，所述混合液存储罐19的出液端通过一号管线连接有一号计量泵10，所述一号管线上安装有出液阀15，所述一号计量泵10通过二号管线和过热盘管7的入口端连接，所述二号管线上安装有压力表12和保护气阀门13，所述过热盘管7的出口端通过安装有列管入口阀门8的连接管线和列管6的入口端连接，所述列管6的出口端通过安装有列管出口阀门9的连接管线和氢气缓冲管20的入口端连接，所述氢气缓冲管20的出口端通过连接管线连接有阻火器24，所述阻火器24通过连接管线连接有发电机27，所述发电机27的另一端连接有氢燃烧气分流器28，所述氢燃烧气分流器28的两侧出口端均连接有外部设备。
具体的，所述列管6内装有催化剂。在催化剂的作用下，将已经汽化和过热后的混合液进行裂解反应制得氢气。
具体的，所述蓄热器3的入气端安装有余热烟气进口2，且余热烟气进口2通过连接管线连接有外部窑炉的余热烟气1。窑炉的余热烟气1经余热烟气进口2进入蓄热器3内部进行蓄热，实现对余热烟气1的再利用。
具体的，所述蓄热器3的出气端安装有余热烟气出口4，且余热烟气出口4通过连接管线连接外部的烟囱5。余热烟气3能在蓄热器3中蓄热再由余热烟气出口4排放。
具体的，所述二号管线上且靠近过热盘管7的一侧安装有盘管入口阀14。
具体的，所述一号管线上靠近一号计量泵10的一侧安装有一号计量泵控制阀16，所述二号管线上靠近一号计量泵10的一侧安装有二号计量泵11，所述二号计量泵11和出液阀15通过三号管线连接，且三号管线上安装有二号计量泵控制阀17。
具体的，所述列管6和氢气缓冲管20之间的连接管线上且靠近氢气缓冲管20的一侧安装有缓冲管阀门18。打开缓冲管阀门18后，制得的氢气能从列管6内经连接管线进入氢气缓冲管20，并在氢气缓冲管20内进行降温冷却。
具体的，所述阻火器24和发电机27之间的连接管线上依次连接有氢气出口控制阀25、氢气进入发电机控制阀26。这里的发电机27可以采用氢气发电机27，氢气缓冲管20经阻火器24后向发电机27提供氢气。
具体的，所述外部设备包括窑炉和取暖烘干炉，所述氢燃烧气分流器28的两端分别通过连接管线和窑炉和取暖烘干炉连通，且两侧的连接管线上分别安装有窑炉控制阀29和取暖烘干炉控制阀30。
具体的，所述混合液储存罐19的另一入口端连接有混合液进口管线23。从混合液进口管线23将混合液加入混合液储存罐19内部。
具体的，所述氢气缓冲管20上连接有排污管31，氢气缓冲管20上安装有安全阀21。
本实用新型的工作原理
本实用新型中，余热烟气1经连接管线、余热烟气进口2进入蓄热器3，经混合液进口管线23向混合液储存罐19内加入甲醇和脱盐水的的混合液，打开出液阀15、一号计量泵控制阀16、二号计量泵控制阀17、保护气阀门13、盘管入口阀14，混合液储存罐19中的混合液经一号管线、二号管线、三号管线进入过热盘管7，在过热盘管7的汽化和过热作用后得到水甲醇蒸汽，再打开列管入口阀门8，经连接管线进入列管6，列管6内装有催化剂，在催化剂的作用下，水甲醇蒸汽发生裂解反应制得氢气和二氧化碳，二氧化碳能经余热烟气出口向烟囱排出，打开列管出口阀门9、缓冲管阀门18，氢气经连接管线进入氢气缓冲管20进行降温冷却，降温冷却结束后，打开氢气出口控制阀25、氢气进入发电机控制阀26，氢气经连接管线作用于发电机27进行无火焰发电，然后由氢燃烧气分流器28、窑炉控制阀29、取暖烘干炉控制阀30送到各个燃烧点，从而实现了利用窑炉余热烟气进行制氢发电，并再用发电后的余气进行燃烧取暖烘干、烧水的实际使用，降低了燃烧和发电成本。
以上对本实用新型及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种利用窑炉余热烟气制氢发电、取暖、烘干、热水设备，其特征在于：包括混合液储存罐(19)、蓄热器(3)、氢气缓冲管(20)，所述蓄热器(3)内装有过热盘管(7)和列管(6)，所述混合液储存罐(19)内装有氢气缓冲管(20)，所述混合液储存罐(19)上安装有换气器(22)，所述混合液储存罐(19)的出液端通过一号管线连接有一号计量泵(10)，所述一号管线上安装有出液阀(15)，所述一号计量泵(10)通过二号管线和过热盘管(7)的入口端连接，所述二号管线上安装有压力表(12)和保护气阀门(13)，所述过热盘管(7)的出口端通过安装有列管入口阀门(8)的连接管线和列管(6)的入口端连接，所述列管(6)的出口端通过安装有列管出口阀门(9)的连接管线和氢气缓冲管(20)的入口端连接，所述氢气缓冲管(20)的出口端通过连接管线连接有阻火器(24)，所述阻火器(24)通过连接管线连接有发电机(27)，所述发电机(27)的另一端连接有氢燃烧气分流器(28)，所述氢燃烧气分流器(28)的两侧出口端均连接有外部设备。
2.根据权利要求1所述的一种利用窑炉余热烟气制氢发电、取暖、烘干、热水设备，其特征在于：所述列管(6)内装有催化剂。
3.根据权利要求1所述的一种利用窑炉余热烟气制氢发电、取暖、烘干、热水设备，其特征在于：所述蓄热器(3)的入气端安装有余热烟气进口(2)，且余热烟气进口(2)通过连接管线连接有外部窑炉的余热烟气(1)。
4.根据权利要求1所述的一种利用窑炉余热烟气制氢发电、取暖、烘干、热水设备，其特征在于：所述蓄热器(3)的出气端安装有余热烟气出口(4)，且余热烟气出口(4)通过连接管线连接外部的烟囱(5)。
5.根据权利要求1所述的一种利用窑炉余热烟气制氢发电、取暖、烘干、热水设备，其特征在于：所述二号管线上且靠近过热盘管(7)的一侧安装有盘管入口阀(14)。
6.根据权利要求1所述的一种利用窑炉余热烟气制氢发电、取暖、烘干、热水设备，其特征在于：所述一号管线上靠近一号计量泵(10)的一侧安装有一号计量泵控制阀(16)，所述二号管线上靠近一号计量泵(10)的一侧安装有二号计量泵(11)，所述二号计量泵(11)和出液阀(15)通过三号管线连接，且三号管线上安装有二号计量泵控制阀(17)。
7.根据权利要求1所述的一种利用窑炉余热烟气制氢发电、取暖、烘干、热水设备，其特征在于：所述列管(6)和氢气缓冲管(20)之间的连接管线上且靠近氢气缓冲管(20)的一侧安装有缓冲管阀门(18)。
8.根据权利要求1所述的一种利用窑炉余热烟气制氢发电、取暖、烘干、热水设备，其特征在于：所述阻火器(24)和发电机(27)之间的连接管线上依次连接有氢气出口控制阀(25)、氢气进入发电机控制阀(26)。
9.根据权利要求1所述的一种利用窑炉余热烟气制氢发电、取暖、烘干、热水设备，其特征在于：所述外部设备包括窑炉和取暖烘干炉，所述氢燃烧气分流器(28)的两端分别通过连接管线和窑炉和取暖烘干炉连通，且两侧的连接管线上分别安装有窑炉控制阀(29)和取暖烘干炉控制阀(30)。
10.根据权利要求1所述的一种利用窑炉余热烟气制氢发电、取暖、烘干、热水设备，其特征在于：所述混合液储存罐(19)的另一入口端连接有混合液进口管线(23)。
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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