一种制氢装置中的气体控制阀组的制作方法

1.本实用新型涉及重整制氢装置技术领域，具体涉及重整制氢装置中的气体控制机构。

背景技术：

2.为了广泛推广氢能，制氢装置的小型化、集成化是一种趋势。
3.目前，制氢最广泛的工艺则是轻烃水蒸气转化法。其转化过程为：首先，甲烷与水蒸汽在500℃至1000℃左右的高温以及催化剂条件下发生反应，生成氢气及一氧化碳，也即重整反应，然后大量一氧化碳再经过水煤气变换反应进一步生成氢气和二氧化碳，最后少量的一氧化碳经过甲烷化催化剂后被还原成甲烷和水。
4.上述的甲烷与水蒸汽反应的热量需要通过燃烧机构燃烧供热。制氢装置中燃烧机构主要包括：点火室和燃烧室，点火室与燃烧室相连通，点火室中设置点火器，点火室中通入点火用的燃料气体和点火用的助燃气体，燃烧室中通入主燃烧的燃料气体以及主燃烧用的助燃气体。
5.目前，点火用的燃料气体通常为甲烷，点火用的助燃气体为空气，主燃烧用的燃料气体通常包括甲烷气体还有制氢获得的部分氢气，主燃烧用的助燃气体为空气。点火用的燃料气体与助燃气体，以及主燃烧用的燃料气体和助燃气体都需要分别输送和控制。
6.由此可见制氢装置中气体管路众多，因此需要进一步简化。

技术实现要素：

7.本实用新型的目的是：提供一种制氢装置中的气体控制阀组，该气体控制阀组的设置，大大简化了制氢装置中的管路结构。
8.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种制氢装置中的气体控制阀组，包括：空气控制模块和甲烷控制模块，空气控制模块中开设有空气主流道、预燃空气流道以及燃烧室空气流道，空气主流道的一端与空气控制模块外壁上的空气进口相连通，空气主流道的另一端分别与预燃空气流道以及燃烧室空气流道相连通，预燃空气流道以及燃烧室空气流道分别与预燃空气出口和燃烧室空气出口相连通，预燃空气出口和燃烧室空气出口分别开设在空气控制模块的外壁上；预燃空气流道的通断由预燃空气控制阀控制，所述的预燃空气控制阀设置在空气控制模块上；
9.甲烷控制模块中开设有反应气流道，反应气流道的两端分别与开设在甲烷控制模块的外壁上的反应气进口和反应气出口相连通；反应气流道的通断由反应气控制阀控制，所述的反应气控制阀设置在甲烷控制模块上；
10.甲烷控制模块中开设有燃料气主流道、预燃燃料流道、主燃燃料流道，燃料气主流道的一端与开设在甲烷控制模块外壁上的燃料气进口连通，燃料气主流道的另一端分别与预燃燃料流道、主燃燃料流道相连通，预燃燃料流道、主燃燃料流道分别与甲烷控制模块外壁上的燃料出口相连通；预燃燃料流道的通断由预燃燃料控制阀控制，主燃燃料流道的通
断由主燃燃料控制阀控制，预燃燃料控制阀以及主燃燃料控制阀均设置在甲烷控制模块的外壁上。
11.进一步地，前述的一种制氢装置中的气体控制阀组，其中，空气控制模块上还设置有用于检测空气主流道中压力的压力检测元件。
12.进一步地，前述的一种制氢装置中的气体控制阀组，其中，预燃空气控制阀为膜片式控制阀。
13.进一步地，前述的一种制氢装置中的气体控制阀组，其中，反应气控制阀、预燃燃料控制阀以及主燃燃料控制阀均为电磁阀。
14.更进一步地，前述的一种制氢装置中的气体控制阀组，其中，反应气控制阀、预燃燃料控制阀以及主燃燃料控制阀均为多孔进气、单孔出气结构的电磁阀。
15.进一步地，前述的一种制氢装置中的气体控制阀组，其中，反应气控制阀、预燃燃料控制阀以及主燃燃料控制阀均安装在甲烷控制模块的同一侧。
16.进一步地，前述的一种制氢装置中的气体控制阀组，其中，反应气出口与燃料出口开设在甲烷控制模块的同一侧的外壁上。
17.进一步地，前述的一种制氢装置中的气体控制阀组，其中，燃料出口以及反应气出口均安装有节流器。
18.进一步地，前述的一种制氢装置中的气体控制阀组，其中，空气控制模块和甲烷控制模块为分体式结构。
19.进一步地，前述的一种制氢装置中的气体控制阀组，其中，预燃燃料控制阀的阀出口截面大于主燃燃料控制阀的阀出口截面。
20.本实用新型的优点是：一、将用作燃料的甲烷、用做反应物料的甲烷以及点火用的以及主燃烧用的空气的管路都集成在一个阀组内，这大大简化了整个制氢装置的管路结构，使得制氢装置更加小型紧凑。二、预燃燃料控制阀与主燃燃料控制阀的切换实现了点火状态与主燃状态下用作燃料的甲烷供应量的切换，从而有效节约了甲烷的用量，同时该两种阀的切换控制方便可靠。
附图说明
21.图1是本实用新型所述的一种制氢装置中的气体控制阀组的原理结构示意图。
具体实施方式
22.下面结合附图和优选实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
23.如图1所示，一种制氢装置中的气体控制阀组，包括：空气控制模块1和甲烷控制模块2。空气控制模块1和甲烷控制模块2可以是一体式结构也可以是分体式结构，为了便于加工制作以及安装本实施例中优选采用分体式结构。
24.空气控制模块1中开设有空气主流道11、预燃空气流道12以及燃烧室空气流道13。空气主流道11的一端与空气控制模块1外壁上的空气进口111相连通，空气主流道11的另一端分别与预燃空气流道12以及燃烧室空气流道13相连通，预燃空气流道12以及燃烧室空气流道13分别与预燃空气出口121和燃烧室空气出口131相连通。所述预燃空气出口121和燃烧室空气出口131分别开设在空气控制模块1的外壁上。预燃空气流道12的通断由预燃空气
控制阀14控制，所述的预燃空气控制阀14设置在空气控制模块1上。所述的预燃空气控制阀14为膜片式开关控制阀。本实施例中，空气控制模块1上还设置有用于检测空气主流道11中压力的压力检测元件15。膜片式开关控制阀根据管路内压力来实现开关控制。
25.甲烷控制模块2中开设有反应气流道21，反应气流道21的两端分别与开设在甲烷控制模块2的外壁上的反应气进口211和反应气出口212相连通。反应气流道21的通断由反应气控制阀213控制，所述的反应气控制阀213设置在甲烷控制模块2上。
26.甲烷控制模块2中开设有燃料气主流道22、预燃燃料流道23、主燃燃料流道24，燃料气主流道22的一端与开设在甲烷控制模块2外壁上的燃料气进口221连通，燃料气主流道22的另一端分别与预燃燃料流道23、主燃燃料流道24相连通。预燃燃料流道23、主燃燃料流道24分别与甲烷控制模块2外壁上的燃料出口25相连通。预燃燃料流道23的通断由预燃燃料控制阀231控制，主燃燃料流道24的通断由主燃燃料控制阀241控制。预燃燃料控制阀231以及主燃燃料控制阀241均设置在甲烷控制模块2上。本实施例中，预燃燃料控制阀231的阀出口的截面积大于主燃燃料控制阀241的阀出口的截面积。
27.为了便于自动化控制，反应气控制阀213、预燃燃料控制阀231以及主燃燃料控制阀241均为电磁开关阀，且均采用多孔进气单孔出气结构的电磁开关阀，该结构的电磁开关阀，其出口流体的稳定性好。
28.为了便于操作和安装，反应气控制阀213、预燃燃料控制阀231以及主燃燃料控制阀241均安装在甲烷控制模块2的同一侧。反应气出口212与燃料出口25开设在甲烷控制模块2的同一侧的外壁上，这便于安装和维修。预燃燃料控制阀231与预燃空气控制阀14可通过压力检测元件15检测的压力信号实现同步控制，从而能大大提高预燃燃料控制阀231与预燃空气控制阀14同时开启或同时关闭的同步性。
29.燃料出口25以及反应气出口212处均安装有节流器。节流器的设置用于调整燃料出口25以及反应气出口212处的流量，同时能大大提高出口处流体的稳定性。
30.工作原理：空气主流道11与燃烧室空气流道13处于常开状态。预燃空气流道12的通断则由预燃空气控制阀14控制。助燃用的空气通过空气主流道11输入制氢装置。
31.当制氢装置开始启动，其制氢装置的控制器发出点火信号，预燃空气控制阀14则开启，空气主流道11内的一部分空气则会从预燃空气流道12、预燃空气出口121向点火室内输送。同时，预燃燃料控制阀231开启，甲烷气体则依次通过燃料气主流道22、预燃燃料流道23、预燃燃料控制阀231，然后从燃料出口25向点火室输送。
32.启动过程，重复多次点火，以达到预热重整反应室的目的。当点火预热至使得重整反应室内的温度达到设定值后，反应气控制阀213开启，反应用的甲烷气体则依次通过反应气进口211、反应气流道21、反应气控制阀213，然后由反应气出口212向重整反应室输送，以进行制氢反应。
33.当制氢反应一段时间后，反应室压力达到设定值，氢气产量稳定后，其中一部分氢气回用作为燃烧供热的燃料，由于有回氢作为燃料，因此作为燃料的甲烷的量可以相应减少。此时预燃燃料控制阀231以及预燃空气控制阀14关闭，
34.主燃燃料控制阀241开启，主燃燃料控制阀241的阀出口的截面积小于预燃燃料控制阀231的阀出口的截面积，甲烷量的供应相对点火状态减少，甲烷气体则依次通过燃料气主流道22、主燃燃料流道24、主燃燃料控制阀241，然后从燃料出口25向制氢装置的燃烧室
输送；空气则通过空气主流道11、燃烧室空气流道13、燃烧室空气出口131向燃烧室输送，此状态下燃烧室处于无焰燃烧模式的主燃状态，以提供更充分的热量。
35.本实用新型的优点在于：一、将用作燃料的甲烷、用做反应物料的甲烷以及点火用的以及主燃烧用的空气的管路都集成在一个阀组内，这大大简化了整个制氢装置的管路结构，使得制氢装置更加小型紧凑。二、预燃燃料控制阀231与主燃燃料控制阀241的切换实现了点火状态与主燃状态下用作燃料的甲烷供应量的切换，从而有效节约了甲烷的用量，同时该两种阀的切换控制方便可靠。

技术特征：

1.一种制氢装置中的气体控制阀组，包括：空气控制模块和甲烷控制模块，其特征在于：空气控制模块中开设有空气主流道、预燃空气流道以及燃烧室空气流道，空气主流道的一端与空气控制模块外壁上的空气进口相连通，空气主流道的另一端分别与预燃空气流道以及燃烧室空气流道相连通，预燃空气流道以及燃烧室空气流道分别与预燃空气出口和燃烧室空气出口相连通，预燃空气出口和燃烧室空气出口分别开设在空气控制模块的外壁上；预燃空气流道的通断由预燃空气控制阀控制，所述的预燃空气控制阀设置在空气控制模块上；甲烷控制模块中开设有反应气流道，反应气流道的两端分别与开设在甲烷控制模块的外壁上的反应气进口和反应气出口相连通；反应气流道的通断由反应气控制阀控制，所述的反应气控制阀设置在甲烷控制模块上；甲烷控制模块中开设有燃料气主流道、预燃燃料流道、主燃燃料流道，燃料气主流道的一端与开设在甲烷控制模块外壁上的燃料气进口连通，燃料气主流道的另一端分别与预燃燃料流道、主燃燃料流道相连通，预燃燃料流道、主燃燃料流道分别与甲烷控制模块外壁上的燃料出口相连通；预燃燃料流道的通断由预燃燃料控制阀控制，主燃燃料流道的通断由主燃燃料控制阀控制，预燃燃料控制阀以及主燃燃料控制阀均设置在甲烷控制模块上。2.根据权利要求1所述的一种制氢装置中的气体控制阀组，其特征在于：空气控制模块上还设置有用于检测空气主流道中压力的压力检测元件。3.根据权利要求1所述的一种制氢装置中的气体控制阀组，其特征在于：预燃空气控制阀为膜片式控制阀。4.根据权利要求1所述的一种制氢装置中的气体控制阀组，其特征在于：反应气控制阀、预燃燃料控制阀以及主燃燃料控制阀均为电磁阀。5.根据权利要求4所述的一种制氢装置中的气体控制阀组，其特征在于：反应气控制阀、预燃燃料控制阀以及主燃燃料控制阀均为多孔进气、单孔出气结构的电磁阀。6.根据权利要求1所述的一种制氢装置中的气体控制阀组，其特征在于：反应气控制阀、预燃燃料控制阀以及主燃燃料控制阀均安装在甲烷控制模块的同一侧。7.根据权利要求1所述的一种制氢装置中的气体控制阀组，其特征在于：反应气出口与燃料出口开设在甲烷控制模块的同一侧的外壁上。8.根据权利要求1所述的一种制氢装置中的气体控制阀组，其特征在于：燃料出口以及反应气出口均安装有节流器。9.根据权利要求1所述的一种制氢装置中的气体控制阀组，其特征在于：空气控制模块和甲烷控制模块为分体式结构。10.根据权利要求1所述的一种制氢装置中的气体控制阀组，其特征在于：预燃燃料控制阀的阀出口截面大于主燃燃料控制阀的阀出口截面。

技术总结

本实用新型公开了一种制氢装置中的气体控制阀组，包括：空气控制模块和甲烷控制模块，空气控制模块中开设有空气主流道、预燃空气流道以及燃烧室空气流道，空气主流道分别与预燃空气流道以及燃烧室空气流道相连通；预燃空气流道的通断由预燃空气控制阀控制；甲烷控制模块中开设有反应气流道，反应气流道的通断由反应气控制阀控制；甲烷控制模块中开设有燃料气主流道、预燃燃料流道、主燃燃料流道，燃料气主流道分别与预燃燃料流道、主燃燃料流道相连通，预燃燃料流道、主燃燃料流道均与燃料出口相连通；预燃燃料流道的通断由预燃燃料控制阀控制，主燃燃料流道的通断由主燃燃料控制阀控制。本实用新型的优点是：制氢装置中的气体管路大大简化。路大大简化。路大大简化。