一种用于生物质热解制氢反应装置

摘要

本发明公开了一种用于生物质热解制氢反应装置，其包括导气组件和承载组件，所述导气组件包括容纳罐、第一螺旋板和导流罩，所述容纳罐内壁设置有第一螺旋板，第一螺旋板下方设置有导流罩；以及，所述承载组件包括转轴、第二螺旋板和托盘，所述转轴设置于容纳罐内，转轴端部设置有导流罩，转轴上设置有第二螺旋板和托盘，并且第二螺旋板位于托盘的上方，第二螺旋板位于第一螺旋板内侧，并且之间留有空隙；并且第二螺旋板侧面的转动方向与沿第一螺旋板向上流动高温烟气方向相反，有利于进一步使高温烟气与催化剂进行充分反应，使反应更加充分彻底，提高反应效率，减少能量消耗，并有利于提高氢气组分的比例。

权利要求

1.一种用于生物质热解制氢反应装置，其特征在于：包括，导气组件（100），所述导气组件（100）包括容纳罐（101）、第一螺旋板（102）和导流罩（103），所述容纳罐（101）内壁设置有第一螺旋板（102），第一螺旋板（102）下方设置有导流罩（103）；以及

承载组件（200），所述承载组件（200）包括转轴（201）、第二螺旋板（202）和托盘（203），所述转轴（201）设置于容纳罐（101）内，转轴（201）端部设置有导流罩（103），转轴（201）上设置有第二螺旋板（202）和托盘（203），并且第二螺旋板（202）位于托盘（203）的上方，第二螺旋板（202）位于第一螺旋板（102）内侧，并且之间留有空隙；

支撑组件（300），所述支撑组件（300）包括外罐体（301）和支撑座（302），所述外罐体（301）内壁相对贴合容纳罐（101）外壁，容纳罐（101）通过上设置有开口（104）与外罐体（301）内部连通，外罐体（301）外壁连接支撑座（302）；

所述转轴（201）上设置有内腔（201a），内腔（201a）一端设置有料斗（201b），通过料斗（201b）添加催化剂，转轴（201）上设置有阀门（201c），内腔（201a）通过第一通孔（201d）与容纳罐（101）内部连通，并且第一通孔（201d）设置于第一螺旋板（102）上方；

还包括驱动组件（400），所述驱动组件（400）包括电动机（401）、第一锥齿轮（402）、第二锥齿轮（403）和第三锥齿轮（404），所述电动机（401）通过固定座（401a）连接外罐体（301）外壁，电动机（401）连接第一锥齿轮（402），第一锥齿轮（402）一侧啮合第二锥齿轮（403），第二锥齿轮（403）设置于转轴（201）上；第一锥齿轮（402）另一侧啮合第三锥齿轮（404），第三锥齿轮（404）设置于容纳罐（101）上；

所述外罐体（301）上设置有出料管（301c），并且出料管（301c）一端穿过外罐体（301），位于所述托盘（203）上方，所述外罐体（301）上设置有进气管（301d），高温烟气通过进气管（301d）进入外罐体（301）。

2.如权利要求1所述的用于生物质热解制氢反应装置，其特征在于：所述容纳罐（101）相对远离开口（104）一侧凸起形成限位管（101a），外罐体（301）相应位置凸起形成固定管（301a），固定管（301a）套设于限位管（101a）外壁，并且固定管（301a）内壁和限位管（101a）外壁之间设置有第一限位环（101b）。

3.如权利要求2所述的用于生物质热解制氢反应装置，其特征在于：所述导流罩（103）为倒锥形，导流罩（103）外壁对应外罐体（301）形状设置，并且与外罐体（301）内壁之间留有空隙。

4.如权利要求1所述的用于生物质热解制氢反应装置，其特征在于：所述转轴（201）上设置有引导板（201e），所述引导板（201e）位于容纳罐（101）顶壁下方，并且引导板（201e）中部朝向容纳罐（101）顶壁凸起。

5.如权利要求1所述的用于生物质热解制氢反应装置，其特征在于：所述第二螺旋板（202）靠近所述转轴（201）外壁一侧设置有引导槽。

6.如权利要求2所述的用于生物质热解制氢反应装置，其特征在于：所述外罐体（301）顶部连接保护壳（301b）外壁，并且第一锥齿轮（402）、第二锥齿轮（403）和第三锥齿轮（404）位于保护壳（301b）内，电动机（401）上的电机轴穿过保护壳（301b）壁。

说明书

一种用于生物质热解制氢反应装置

技术领域

[0001] 本发明涉及生物质热解制氢技术领域，特别是一种用于生物质热解制氢反应装置。

背景技术

[0002] 随着绿色高效的燃料电池技术的开发与应用，氢气作为燃料具有巨大的市场需求。氢气制备主要来自于化石燃料的裂解与重整，其占比高达96%，但由于化石能源的使用
造成大量的环境、气候问题，研究者们开始寻找新能源制氢。生物质来源广泛，氢含量也略
高于煤等化石燃料，可以作为氢的来源进行开发研究。生物质制氢的技术研究与装备开发
有大量的学者在攻关。

[0003] 然而，现有的生物质定向制氢装置存在设备反应效率不高、能量消耗大，使得燃气中氢气组分不高等一直阻碍着生物质制氢的发展。

发明内容

[0004] 本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部
分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

[0005] 因此，本发明所要解决的技术问题是：现有的生物质定向制氢装置存在设备的传热效率不高、能量消耗大，制氢过程中会产生一定的二氧化碳得不到充分利用而排入大气，
使得燃气中氢气组分不高等一直阻碍着生物质制氢的发展。

[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种用于生物质热解制氢反应装置，其包括导气组件和承载组件，所述导气组件包括容纳罐、第一螺旋板和导流罩，所述
容纳罐内壁设置有第一螺旋板，第一螺旋板下方设置有导流罩；以及，所述承载组件包括转
轴、第二螺旋板和托盘，所述转轴设置于容纳罐内，转轴端部设置有导流罩，转轴上设置有
第二螺旋板和托盘，并且第二螺旋板位于托盘的上方，第二螺旋板位于第一螺旋板内侧，并
且之间留有空隙。

[0007] 作为本发明所述用于生物质热解制氢反应装置的一种优选方案，其中：还包括支撑组件，所述支撑组件包括外罐体和支撑座，所述外罐体内壁相对贴合容纳罐外壁，容纳罐
通过上设置有开口与外罐体内部连通，外罐体外壁连接支撑座。

[0008] 作为本发明所述用于生物质热解制氢反应装置的一种优选方案，其中：所述转轴上设置有内腔，内腔一端设置有料斗，转轴上设置有阀门，内腔通过第一通孔与容纳罐内部
连通，并且第一通孔设置于第一螺旋板上方。

[0009] 作为本发明所述用于生物质热解制氢反应装置的一种优选方案，其中：还包括驱动组件，所述驱动组件包括电动机、第一锥齿轮、第二锥齿轮和第三锥齿轮，所述电动机通
过固定座连接外罐体外壁，电动机连接第一锥齿轮，第一锥齿轮一侧啮合第二锥齿轮，第二
锥齿轮设置于转轴上；第一锥齿轮另一侧啮合第三锥齿轮，第三锥齿轮设置于容纳罐上。

[0010] 作为本发明所述用于生物质热解制氢反应装置的一种优选方案，其中：所述容纳罐相对远离开口一侧凸起形成限位管，外罐体相应位置凸起形成固定管，固定管套设于限
位管外壁，并且固定管内壁和限位管外壁之间设置有第一限位环。

[0011] 作为本发明所述用于生物质热解制氢反应装置的一种优选方案，其中：所述导流罩为倒锥形，导流罩外壁对应外罐体形状设置，并且与外罐体内壁之间留有空隙。

[0012] 作为本发明所述用于生物质热解制氢反应装置的一种优选方案，其中：所述转轴上设置有引导板，所述引导板位于容纳罐顶壁下方，并且引导板中部朝向容纳罐顶壁凸起。

[0013] 作为本发明所述用于生物质热解制氢反应装置的一种优选方案，其中：所述第二螺旋板靠近靠近所述转轴外壁一侧设置有引导槽。

[0014] 作为本发明所述用于生物质热解制氢反应装置的一种优选方案，其中：所述外罐体顶部连接保护壳外壁，并且第一锥齿轮、第二锥齿轮和第三锥齿轮位于保护壳内，电动机
上的电机轴穿过保护壳壁。

[0015] 作为本发明所述用于生物质热解制氢反应装置的一种优选方案，其中：所述外罐体上设置有出料管，并且出料管一端穿过外罐体，位于所述托盘上方，所述外罐体上设置有
进气管。

[0016] 本发明的有益效果：本发明通过催化剂沿第二螺旋板滚动到托盘上的时候，经过第一螺旋板引导的高温烟气，与第二螺旋板上的催化剂更容易接触，从而有利于提高反应
的速度，使得高温热解气催化产氢气，并且第二螺旋板侧面的转动方向与沿第一螺旋板向
上流动高温烟气方向相反，有利于进一步使高温烟气与催化剂进行充分反应，使反应更加
充分彻底，提高反应效率，减少能量消耗，并有利于提高氢气组分的比例。

附图说明

[0017] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本
领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它
的附图。其中：

[0018] 图1为第一个、第二个和第三个实施例中的导气组件、承载组件和驱动组件结构示意图。

[0019] 图2为第一个实施例中的整体结构示意图。

[0020] 图3为第一个和第二个实施例中的转轴剖视图。

[0021] 图4为第一个、第二个和第三个实施例中的图1中的A处放大示意图。

[0022] 图5为第一个、第二个和第三个实施例中的图1中的B处放大示意图。

具体实施方式

[0023] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

[0024] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的
情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

[0025] 其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指
同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

[0026] 实施例1

[0027] 参照图1 5，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种用于生物质热解制氢反~
应装置，包括导气组件100和承载组件200，导气组件100包括容纳罐101、第一螺旋板102和
导流罩103，容纳罐101内壁设置有第一螺旋板102，容纳罐101内壁固定连接第一螺旋板
102，第一螺旋板102下方设置有导流罩103，导流罩103位于第一螺旋板102下方；承载组件
200包括转轴201、第二螺旋板202和托盘203，转轴201设置于容纳罐101内，转轴201端部设
置有导流罩103，转轴201端部固定连接导流罩103，转轴201上设置有第二螺旋板202和托盘
203，转轴201固定连接的穿过第二螺旋板202和托盘203，并且第二螺旋板202位于托盘203
的上方，第二螺旋板202位于第一螺旋板102内侧，并且之间留有空隙。

[0028] 当高温烟气（将现有的炼铝废渣与生物质原料经机械混合均匀，通过现有的干燥、热解、气化工序后，通入燃烧室进行燃烧得到800‑1200℃的高温烟气）从容纳罐101底部进
入时，通过导流罩103时，高温烟气沿导流罩103外壁移动到第一螺旋板102，通过第一螺旋
板102，对高温烟气进行引导，螺旋板202和托盘203上放置有催化剂（可以采用现有的炭铝
复合催化材料中富含铁、镁、钾等活性组分，对高温烟气有催化裂解作用，使得高温热解气
催化产氢气），催化剂沿第二螺旋板202滚动到托盘203上，经过第一螺旋板102引导的高温
烟气，与第二螺旋板202上的催化剂更容易接触，从而有利于提高反应的速度，使反应更加
彻底。

[0029] 实施例2

[0030] 参照图1和3 5，为本发明第二个实施例，该实施例基于上一个实施例，还包括支撑~
组件300，支撑组件300包括外罐体301和支撑座302，外罐体301内壁相对贴合容纳罐101外
壁，容纳罐101能够在外罐体301内壁转动1，容纳罐101通过上设置有开口104与外罐体301
内部连通，高温烟气能够通过开口104进入外罐体301，外罐体301外壁连接支撑座302，通过
支撑座302能够对外罐体301起到固定支撑作用。

[0031] 具体的，转轴201上设置有内腔201a，内腔201a一端设置有料斗201b，通过料斗201b能够添加催化剂，转轴201上设置有阀门201c，通过阀门201c能够打开或者关闭内腔
201a通道，内腔201a通过第一通孔201d与容纳罐101内部连通，内腔201a底壁向第一通孔
201d倾斜，便于催化剂从第一通孔201d通过，进入第一螺旋板102上，并沿第一螺旋板102向
下滑动到托盘203，通过托盘203对催化剂进行收集，并且第一通孔201d设置于第一螺旋板
102上方。

[0032] 具体的，还包括驱动组件400，驱动组件400包括电动机401、第一锥齿轮402、第二锥齿轮403和第三锥齿轮404，电动机401通过固定座401a连接外罐体301外壁，通过固定座
401a能够将电动机401固定在外罐体301顶部，电动机401连接第一锥齿轮402，第一锥齿轮
402一侧啮合第二锥齿轮403，第二锥齿轮403设置于转轴201上；第一锥齿轮402另一侧啮合
第三锥齿轮404，第三锥齿轮404设置于容纳罐101上。电动机401通过电机轴能够带动第一
锥齿轮402转动，第一锥齿轮402能够带动第二锥齿轮403和第三锥齿轮404转动，同时第二
锥齿轮403和第三锥齿轮404的轴心线位于同一轴线上，并且第二锥齿轮403和第三锥齿轮
404转动方向相反，第二锥齿轮403转动时能够带动转轴201转动，第三锥齿轮404能够带动
容纳罐101转动，并且转轴201和容纳罐101转动方向相反。

[0033] 具体的，容纳罐101相对远离开口104一侧凸起形成限位管101a，外罐体301相应位置凸起形成固定管301a，固定管301a套设于限位管101a外壁，限位管101a能够在固定管
301a中转动，第一限位环101b转动镶嵌在限位管101a和固定管301a，有利于提高限位管
101a和固定管301a转动时的稳定性，避免限位管101a和固定管301a出现轴向滑移。

[0034] 具体的，导流罩103为倒锥形，导流罩103外壁对应外罐体301形状设置，并且与外罐体301内壁之间留有空隙，有利于对高温烟气进行引导。

[0035] 具体的，转轴201上设置有引导板201e，引导板201e位于容纳罐101顶壁下方，并且引导板201e中部朝向容纳罐101顶壁凸起，引导板201e为圆盘状，沿第一螺旋板102流动到
容纳罐101内顶部的烟气能够通过引导板201e流动到第二螺旋板202上，与催化剂进行充分
反应。

[0036] 具体的，第二螺旋板202靠近靠近转轴201外壁一侧设置有引导槽，通过引导槽能够引导催化剂沿第二螺旋板202向下滑动，并防止催化剂从第二螺旋板202外缘掉出。

[0037] 具体的，外罐体301顶部连接保护壳301b外壁，并且第一锥齿轮402、第二锥齿轮403和第三锥齿轮404位于保护壳301b内，电动机401上的电机轴穿过保护壳301b壁。保护壳
301b能够对第一锥齿轮402、第二锥齿轮403和第三锥齿轮404起到保护作用，避免外界杂质
进入第一锥齿轮402、第二锥齿轮403和第三锥齿轮404之间，影响啮合。

[0038] 具体的，外罐体301上设置有出料管301c，并且出料管301c一端穿过外罐体301，位于托盘203上方，通过现有的负压机与出料管301c连接，能够对托盘203的催化剂进行回收，
外罐体301上设置有进气管301d，高温烟气能够通过进气管301d进入外罐体301。

[0039] 实施例3

[0040] 参照图1、4和5，为本发明第三个实施例，该实施例基于上以一个实施例，电动机401通过电机轴带动第一锥齿轮402转动，第一锥齿轮402带动第二锥齿轮403和第三锥齿轮
404转动，第二锥齿轮403和第三锥齿轮404转动方向相反，第二锥齿轮403转动时能够带动
转轴201及第二螺旋板202转动，第三锥齿轮404能够带动容纳罐101和第一螺旋板102转动，
第一螺旋板102和第二螺旋板202转动方向相反。

[0041] 高温烟气通过进气管301d进入外罐体301，高温烟气沿导流罩103外壁移动到第一螺旋板102，对高温烟气引沿第一螺旋板102向上流动，流动到容纳罐101内顶部的烟气能够
通过引导板201e流动到第二螺旋板202上，从第二螺旋板202上方沿第二螺旋板202上向下
流动；同时第一螺旋板102和第二螺旋板202转动方向相反，从第二螺旋板202侧面的转动方
向与沿第一螺旋板102向上流动高温烟气方向相反，有利于进一步使高温烟气与催化剂进
行充分反应，使得高温热解气催化产气，反应过程中，对出料管301c进行关闭，由于氢气轻，
会向上流动，能够沿开口反向通过内腔201a，在料斗201b的位置能够对制得的氢气进行收
集。

[0042] 重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员
应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改
型是可能的（例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值（例如，温度、压力
等）、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等）。例如，示出为整体成形的元件可以由多
个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目
或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替
代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装
置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同
而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行
状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而
是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。

[0043] 此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征（即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的
那些特征）。

[0044] 应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益
于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和
生产的常规工作。

[0045] 应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术
方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发
明的权利要求范围当中。