一种甲醇重整制氢的点火燃烧装置

技术领域

本发明涉及甲醇制氢技术领域，尤其是涉及一种甲醇重整制氢的点火燃烧装置。

背景技术

甲醇与水蒸气在一定的温度、压力条件下通过催化剂的作用，发生甲醇裂解反应和一氧化碳的变换反应，生成氢和二氧化碳，这是甲醇制氢的基本原理。在甲醇水重整制氢过程中，只有催化剂的温度达到设计要求才能使整个系统的产生的氢气满足使用要求，因此需要向催化剂提供热量。

现如今，点火燃烧装置是甲醇水重整制氢系统中的主要热量来源，但现有技术中的点火燃烧装置，其消耗的是重整制氢的原料，这会导致甲醇水重整制氢系统所需的原料增加；此外，现有技术中的点火燃烧装置的火焰方向朝下，不利于控制火焰的高度和温度，导致燃烧效率不高。

发明内容

本发明提供一种甲醇重整制氢的点火燃烧装置，以解决现有的点火燃烧装置会导致系统所需的原料增加，且燃烧效率不高的技术问题，通过设计点火燃烧装置的燃料来源，优化点火燃烧装置的结构，提高了甲醇重整制氢的能量利用率与燃烧效率。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种甲醇重整制氢的点火燃烧装置，包括固定底座、点火机构与内筒；

所述固定底座顶部设有向上延伸的第一氢气管、向上延伸的第一甲醇水进液管；

所述点火机构包括自下而上依次设置的燃烧头、氢气管挡片、甲醇水储液圈；所述燃烧头分别与所述第一氢气管的出口端、所述第一甲醇水进液管的出口端连接；

所述点火机构外侧套设有所述内筒，且所述内筒侧壁开设有多个朝向所述燃烧头的火焰控制孔。

作为其中一种优选方案，所述固定底座的顶部开设有第一氢气口、第一甲醇口、第一排水口和第一空气口；

所述第一氢气管的进口端与所述第一氢气口连通；所述第一甲醇水进液管的进口端与所述第一甲醇口连通。

作为其中一种优选方案，所述固定底座的侧部开设有第二氢气口、第二甲醇口、第二排水口和第二空气口；

所述固定底座内设有氢气通道、甲醇通道、排水通道和空气通道；

所述氢气通道的一端与所述第一氢气口连通，所述氢气通道的另一端与所述第二氢气口连通；

所述甲醇通道的一端与所述第一甲醇口连通，所述甲醇通道的另一端与所述第二甲醇口连通；

所述排水通道的一端与所述第一排水口连通，所述排水通道的另一端与所述第二排水口连通；

所述空气通道的一端与所述第一空气口连通，所述空气通道的另一端与所述第二空气口连通。

作为其中一种优选方案，所述固定底座的侧部设有第二氢气管、第二甲醇水进液管、排水管和空气管；

所述第二氢气管的一端与所述第二氢气口连接；

所述第二甲醇水进液管的一端与所述第二甲醇口连接；

所述排水管的一端与所述第二排水口连接；

所述空气管的一端与所述第二空气口连接。

作为其中一种优选方案，所述燃烧头的底部还设有挡板。

作为其中一种优选方案，所述内筒顶部设有防滴液帽檐。

作为其中一种优选方案，所述内筒外侧套设有外筒。

作为其中一种优选方案，所述外筒上设有若干数量的点火器，且每一所述点火器的点火口朝向所述燃烧头。

作为其中一种优选方案，所述点火器上设有螺栓和螺母，所述外筒侧壁开设有对准所述螺栓的螺丝孔，所述螺栓穿过所述螺丝孔与所述螺母连接。

作为其中一种优选方案，所述外筒顶部设有护火圈。

相比于现有技术，本发明实施例的有益效果在于：

(1)利用甲醇水重整制氢系统自身的能量，采用甲醇水或氢气作为燃烧燃料来源：当甲醇重整器冷启动时，采用甲醇水作为燃料，等到重整器产生氢气经过电堆发电，一部分未反应的氢气通过管路到达燃烧器作为燃料燃烧，同时甲醇水进液管路关闭，甲醇水停止燃烧，采用氢气作为设备正常工作燃烧器的燃料来源，持续为重整设备提供热量，以此方式优化了点火燃烧装置的燃料来源，提高了整个甲醇水重整制氢系统的能量利用率；

(2)通过设置向上延伸的氢气管与甲醇水进液管，使得点火燃烧装置的火焰方向朝上，同时在点火机构周侧设置火焰控制孔，有利于控制火焰的高度与温度，优化了整个点火燃烧装置的控制效果，从而能够为后续的催化剂反应提供有效的热量来源。

附图说明

图1是本发明其中一种实施例中的甲醇重整制氢的点火燃烧装置的爆炸图；

图2是本发明其中一种实施例中的甲醇重整制氢的点火燃烧装置的主视图；

图3是本发明其中一种实施例中的甲醇重整制氢的点火燃烧装置的俯视图；

其中，1、固定底座；11、第一氢气管；12、第一甲醇水进液管；13、第二氢气管；14、第二甲醇水进液管；15、排水管；16、空气管；111、第一氢气口；112、第一甲醇口；113、第一排水口；114、第一空气口；115、第二氢气口；116、第二甲醇口；117、第二排水口；118、第二空气口；2、点火机构；21、燃烧头；22、氢气管挡片；23、甲醇水储液圈；24、挡板；25、防滴液帽檐；3、内筒；31、火焰控制孔；4、外筒；41、护火圈；42、点火器；A、氢气；B、甲醇水；C、空气；D、排水口；M、甲醇水燃烧区域；N、氢气燃烧区域。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有定义，本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明中说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本发明一实施例提供了一种甲醇重整制氢的点火燃烧装置，具体的，请参见图1至图3，图1示出为本发明其中一种实施例中的甲醇重整制氢的点火燃烧装置的爆炸图，图2示出为本发明其中一种实施例中的甲醇重整制氢的点火燃烧装置的主视图，图3示出为本发明其中一种实施例中的甲醇重整制氢的点火燃烧装置的俯视图。

本发明实施例中的甲醇重整制氢的点火燃烧装置包括固定底座1、点火机构2与内筒3；

所述固定底座顶1部设有向上延伸的第一氢气管11、向上延伸的第一甲醇水进液管12；

所述点火机构2包括自下而上依次设置的燃烧头21、氢气管挡片22、甲醇水储液圈23；所述燃烧头21分别与所述第一氢气管11的出口端、所述第一甲醇水进液管12的出口端连接；

所述点火机构2外侧套设有所述内筒3，且所述内筒3侧壁开设有多个朝向所述燃烧头21的火焰控制孔31。优选地，多个所述火焰控制孔31沿所述内筒3的圆周方向均匀排布于所述内筒3的侧壁上，且火焰控制孔31均为圆形小孔，燃烧头21可以将燃料均匀的分配到各圆形小孔，每个小孔的进液量较少，从而能够有效的控制火焰高度，保证充分燃烧，不会出现火焰熄灭的情况，进而达到控制重整室温度的目的。

应当说明的是，本发明实施例中点火燃烧装置包括甲醇水燃烧区域M、氢气燃烧区域N,燃烧头21兼容两种燃料燃烧，使用甲醇水B以及电堆未反应完全的氢气A作为燃料，能够有效提高甲醇水重整制氢系统本身的能量利用率，当甲醇重整器冷启动时，采用甲醇水B作为燃料，等到重整器产生氢气经过电堆发电，一部分未反应的氢气A通过管路到达燃烧器作为燃料燃烧，同时甲醇水进液管路关闭，甲醇水停止燃烧，采用氢气作为设备正常工作燃烧器的燃料来源，持续为重整设备提供热量。整个点火燃烧装置具有结构简单、方便组装的有益效果。

作为优选地，在上述实施例中，所述固定底座1的顶部开设有第一氢气口111、第一甲醇口112、第一排水口113和第一空气口114；

所述第一氢气管11的进口端与所述第一氢气口111连通；所述第一甲醇水进液管12的进口端与所述第一甲醇口112连通。

在上述实施例中，所述固定底座1的侧部开设有第二氢气口115、第二甲醇口116、第二排水口117和第二空气口118(图中均未显示)；

所述固定底座1内设有氢气通道、甲醇通道、排水通道和空气通道(图中均未显示)；

所述氢气通道的一端与所述第一氢气口111连通，所述氢气通道的另一端与所述第二氢气口115连通；

所述甲醇通道的一端与所述第一甲醇口112连通，所述甲醇通道的另一端与所述第二甲醇口116连通；

所述排水通道的一端与所述第一排水口113连通，所述排水通道的另一端与所述第二排水口117连通；

所述空气通道的一端与所述第一空气口114连通，所述空气通道的另一端与所述第二空气口118连通。

如图1所示，固定底座1的顶部设有两个用于传输燃料的第一氢气管11、第一甲醇水进液管12；固定底座1侧部设有四个管路，用于实现燃料、空气与水的传输。当然，各管路的设置方向与设置数量需要根据实际的产品要求和与其他部件的连接关系而定，需要保证两条管路用于提供燃料(氢气与甲醇水)，且点火机构的燃烧头的火焰方向朝上。此外，本发明实施例通过增设相关的排水口D，能够有效防止燃烧过程产生的水或多余的甲醇水聚集在燃烧器底部，导致空气C进气量不足，燃烧头停止燃烧。

优选地，在上述实施例中，所述固定底座1的侧部设有第二氢气管13、第二甲醇水进液管14、排水管15和空气管16；

所述第二氢气管13的一端与所述第二氢气口115连接；

所述第二甲醇水进液管14的一端与所述第二甲醇口116连接；

所述排水管15的一端与所述第二排水口117连接；

所述空气管16的一端与所述第二空气口118连接。

需要说明的是，在上述实施例中，第一氢气管11、第一甲醇水进液管12、第二氢气管13、第二甲醇水进液管14、排水管15和空气管16均通过焊接的方式固定在所述固定底座1上面，优选地，焊接的方式为满焊，防止漏液、漏气。

上述第二氢气管13与第二甲醇水进液管14用于将外部的氢气与甲醇水作为燃料引入甲醇重整制氢的点火燃烧装置的固定底座1中，排水管15用于排出燃烧过程产生的水或多余的甲醇水，空气管16用于提供燃烧所需的空气以保证点火装置的稳定燃烧。

在其中一种实施例中，所述燃烧头21的底部还设有挡板24。挡板24的一侧通过焊接的方式固定在第一氢气管11与第一甲醇水进液管12的出口端，挡板24的另一侧再与燃烧头21焊接，挡板可以有效降低火焰的高度，分散火苗从而达到控制温度的目的。挡板的设置还能够提高燃烧头与燃料管(即指第一氢气管与第一甲醇水进液管)之间的密封性。

此外，为了提高点火装置的燃烧稳定性，通过设置甲醇水储液圈23以保证当燃料为甲醇水时，燃烧头能够稳定燃烧，甲醇水储液圈23为圆环结构，通过焊接固定于内筒3上；通过在燃烧头21上设置氢气管挡片22以保证当燃料为氢气时，燃烧头能够稳定燃烧；优选地，在上述实施例中，点火燃烧装置还设有防滴液帽檐25。防滴液帽檐25为圆环结构，通过焊接的方式整体覆盖于内筒3顶部，防止因温差产生的液体附着于点火装置的顶部，进而影响燃烧的稳定性。

进一步地，所述内筒3外侧套设有外筒4。外筒4与内筒3均通过焊接的方式固定于固定底座1之上，优选地，所述外筒4顶部还焊接有护火圈41。

优选地，在上述实施例中，所述外筒4上设有若干数量的点火器42(在本实施例中优选为两个)，且每一所述点火器42的点火口朝向所述燃烧头21。如图1所示，点火器42与外筒4的连接关系优选为：在点火器42上设置螺栓和螺母，在外筒4侧壁开设对准所述螺栓的螺丝孔，所述螺栓穿过所述螺丝孔与所述螺母连接，最终实现点火器42与外筒4的固定连接。

本发明实施例提供的甲醇重整制氢的点火燃烧装置，有益效果在于：

(1)利用甲醇水重整制氢系统自身的能量，采用甲醇水或氢气作为燃烧燃料来源：当甲醇重整器冷启动时，采用甲醇水作为燃料，等到重整器产生氢气经过电堆发电，一部分未反应的氢气通过管路到达燃烧器作为燃料燃烧，同时甲醇水进液管路关闭，甲醇水停止燃烧，采用氢气作为设备正常工作燃烧器的燃料来源，持续为重整设备提供热量，以此方式优化了点火燃烧装置的燃料来源，提高了整个甲醇水重整制氢系统的能量利用率；

(2)通过设置向上延伸的氢气管与甲醇水进液管，使得点火燃烧装置的火焰方向朝上，同时在点火机构周侧设置火焰控制孔，有利于控制火焰的高度与温度，优化了整个点火燃烧装置的控制效果，从而能够为后续的催化剂反应提供有效的热量来源。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。