一种含保温结构的氨分解反应器及系统的制作方法
本发明涉及氨分解制氢设备，具体涉及一种具有低散热保温绝热效果的含保温结构的氨分解反应器及系统。
背景技术：
1、随着全球能源结构的转型和环境保护要求的日益严格，氢能作为一种清洁、高效的能源，受到了广泛的关注。在氢能的生产和应用过程中，氨分解技术作为一种重要的制氢方法，因其原料易得、储氢密度高、无碳排放等优点，成为了研究的热点，然而，现有的氨分解反应器及系统在实际应用中仍存在一些问题。首先，由于氨分解反应是一个吸热过程，需要在较高的温度下进行，因此如何保证反应器的温度稳定且分布均匀，是提高氨分解效率和降低能耗的关键。其次，氨分解过程中产生的热量如果不能有效利用，不仅会造成能源浪费，还可能影响反应器的安全稳定运行，目前氨分解反应器中采用传统保温棉进行保温的方案，还存在保温厚度大，保温效果不大理想的现状。
2、中国专利cn117758896a公开了一种伸缩式保温墙板，包括固定保温墙板，固定保温墙板的内腔活动连接有第一活动保温墙板，表面安装有支撑机构，支撑机构包括竖杆，竖杆的表面套设有支撑盘，支撑盘的底部开设有凹槽，凹槽的内壁连接有第一弹簧伸缩杆，第一弹簧伸缩杆远离凹槽内壁的一端连接有活动块，活动块的一侧延伸至凹槽的外部。该伸缩式保温墙板具有对保温墙板辅助支撑的功能，对保温墙板进行加固，避免外部物体误碰撞墙板造成倒塌，通过与固定保温墙板和第一活动保温墙板的配合，可以驱动第一活动保温墙板的横向移动，进而增大保温墙板的防护面积；但是该伸缩式保温墙板如应用在氨分解反应器上，通过墙板进行保温容易出现保温效果不佳且整体集成化不高的缺陷，整体设备结构复杂且重量大。
技术实现思路
1、针对现有技术中的保温结构存在着保温效果不佳，整体集成化程度低，设备结构复杂且重量大等缺陷；提供一种保温效果优秀，设备集成化程度高且轻量化的含保温结构的氨分解反应器及系统。
2、本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种含保温结构的氨分解反应器，包括氨分解反应部和保温部件，氨分解反应部位于保温部件内部，氨分解反应部包括本体、具有弯曲结构的氨气管道、换热介质进口和换热介质出口，换热介质进口和换热介质出口分别设置在本体的侧壁上，氨气管道弯折设置在本体内部，氨气管道的两端分别为氨气入口和分解气出口；
3、保温部件包括内腔和外壳，外壳包覆设置在内腔外部，外壳和内腔之间存在间隙，外壳的不同侧面上分别设置有反应部进口、反应部出口、换热介质导入口和换热介质排出口，反应部进口和反应部出口相对设置，换热介质导入口和换热介质排出口相对设置，外壳的其中一个表面上设置有抽充气口，抽充气口与外壳和所述内腔之间的间隙相连通，反应部进口与氨气入口连通，反应部出口与分解气出口连通，换热介质导入口与换热介质进口连通，换热介质排出口与换热介质出口连通。
4、进一步的，外壳的截面形状与内腔的截面形状相对应，内腔的每个表面和对应的外壳的每个表面之间均存在间隙，内腔每个表面与对应的外壳的每个表面之间的间隙大小彼此相等，内腔每个表面与对应的外壳的每个表面之间的间隙中填充有保温材料。
5、进一步的，氨分解反应部设置在密封的壳体中，壳体的结构与内腔的结构相对应，氨分解反应部的氨气入口、换热介质进口、换热介质出口分别穿过壳体，并且与对应的反应部进口、换热介质导入口和换热介质排出口连通，壳体的每个表面和内腔的每个表面之间均存在间隙。
6、进一步的，壳体的每个表面上均设置有多个陶瓷支撑柱，多个陶瓷支撑柱同时还与内腔固定连接。
7、进一步的，抽充气口上设置有覆盖件，外壳和内腔之间的间隙为真空环境。
8、进一步的，外壳上还设置有排气口，外壳和内腔之间的间隙中流通有惰性气体。
9、进一步的，氨气管道包括多个垂直管道和多个弯曲管道，其中一个垂直管道的一端为氨气入口，其中一个垂直管道的一端为分解气出口，氨气入口和分解气出口均靠近本体的同一端设置，多个垂直管道设置在所述本体内部，多个垂直管道彼此之间存在间隙，多个弯曲管道分别位于靠近本体上表面的一侧和靠近本体下表面的一侧设置，多个弯曲管道将相邻两个垂直管道的两端依次连通，氨气入口通过多个垂直管道和多个弯曲管道与分解气出口连通；氨气管道中填充有氨分解催化剂，氨分解催化剂为钌基催化剂或者镍基催化剂。
10、进一步的，本体内部贯穿设置有连通管，连通管的两端分别穿过本体的上表面和下表面，连通管与分解气出口连通，连通管内部设置有电加热装置。
11、进一步的，连通管包括第一外管和第二外管，第一外管套设在第二外管外部，第一外管和第二外管之间存在空隙，第一外管和第二外管之间的空隙与氨气管道的分解气出口连通，电加热装置位于第二外管中。
12、本申请还公开了一种包括含保温结构的氨分解反应器的氨分解反应系统
13、储氨装置，储氨装置与反应部进口连通，储氨装置用于向本体中导入氨气；
14、换热介质供应装置，换热介质供应装置与换热介质入口连通，换热介质供应装置用于向本体中导入换热介质；
15、应用装置，应用装置与反应部出口连通；应用装置用于收集并应用在氨气管道中经过分解产生的氢气和氮气。
16、本发明所述的一种含保温结构的氨分解反应器及系统；能够减少间隙中保温材料的使用的同时达到保温效果，使得温度能够稳定贮存在所述壳体中，有利于氨气分解的稳定进行；在多个陶瓷支撑柱的支撑作用和真空环境的保温效果下，当换热介质从所述换热介质导入口导入所述氨分解反应部上的换热介质进口后，换热介质在所述本体内朝向靠近所述换热介质出口的方向流动并且与弯曲设置的氨气管道中的氨气发生换热，有利于促进氨气充分完整的发生分解反应，且热量能够充分地贮存在所述本体中而不会发生损失，使得氨气能够充分且完整的发生分解反应生成氢气和氮气，提高了保温效果的同时，减少了保温材料、氨分解催化剂的使用量，同时还提高了氨气的分解效果。
技术特征：
1.一种含保温结构的氨分解反应器，包括氨分解反应部和保温部件，所述氨分解反应部位于所述保温部件内部，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种含保温结构的氨分解反应器，其特征在于：所述外壳的截面形状与所述内腔的截面形状相对应，所述内腔的每个表面和对应的所述外壳的每个表面之间均存在间隙，所述内腔每个表面与对应的所述外壳的每个表面之间的间隙大小彼此相等，所述内腔每个表面与对应的所述外壳的每个表面之间的间隙中填充有保温材料。
3.根据权利要求1所述的一种含保温结构的氨分解反应器，其特征在于：所述氨分解反应部设置在密封的壳体中，所述壳体的结构与所述内腔的结构相对应，所述氨分解反应部的氨气入口、换热介质进口、换热介质出口分别穿过所述壳体，并且与对应的所述反应部进口、所述换热介质导入口和所述换热介质排出口连通，所述壳体的每个表面和所述内腔的每个表面之间均存在间隙。
4.根据权利要求3所述的一种含保温结构的氨分解反应器，其特征在于：所述壳体的每个表面上均设置有多个陶瓷支撑柱，多个陶瓷支撑柱同时还与所述内腔固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种含保温结构的氨分解反应器，其特征在于：所述抽充气口上设置有覆盖件，所述外壳和所述内腔之间的间隙为真空环境。
6.根据权利要求1所述的一种含保温结构的氨分解反应器，其特征在于：所述外壳上还设置有排气口，所述外壳和所述内腔之间的间隙中流通有惰性气体。
7.根据权利要求1所述的一种含保温结构的氨分解反应器，其特征在于：所述氨气管道包括多个垂直管道和多个弯曲管道，其中一个所述垂直管道的一端为氨气入口，其中一个所述垂直管道的一端为分解气出口，所述氨气入口和所述分解气出口均靠近所述本体的同一端设置，多个所述垂直管道设置在所述本体内部，多个所述垂直管道彼此之间存在间隙，多个所述弯曲管道分别位于靠近所述本体上表面的一侧和靠近所述本体下表面的一侧设置，多个所述弯曲管道将相邻两个所述垂直管道的两端依次连通，所述氨气入口通过多个所述垂直管道和多个所述弯曲管道与所述分解气出口连通；所述氨气管道中填充有氨分解催化剂，所述氨分解催化剂为钌基催化剂或者镍基催化剂。
8.根据权利要求7所述的一种含保温结构的氨分解反应器，其特征在于：所述本体内部贯穿设置有连通管，所述连通管的两端分别穿过所述本体的上表面和下表面，所述连通管与所述分解气出口连通，所述连通管内部设置有电加热装置。
9.根据权利要求8所述的一种含保温结构的氨分解反应器，其特征在于：所述连通管包括第一外管和第二外管，所述第一外管套设在所述第二外管外部，所述第一外管和所述第二外管之间存在空隙，所述第一外管和所述第二外管之间的空隙与所述氨气管道的分解气出口连通，所述电加热装置位于所述第二外管中。
10.一种包括权利要求1～9中任意一项所述的含保温结构的氨分解反应器的氨分解反应系统，其特征在于：还包括：
技术总结
本申请公开了一种含保温结构的氨分解反应器及系统，包括氨分解反应部和保温部件，氨分解反应部位于保温部件内部，氨分解反应部包括本体、具有弯曲结构的氨气管道、换热介质进口和换热介质出口，换热介质进口和换热介质出口分别设置在本体的侧壁上，氨气管道弯折设置在所述本体内部，氨气管道的两端分别为氨气入口和分解气出口；保温部件的不同侧面上分别设置有反应部进口、反应部出口、换热介质导入口和换热介质排出口，反应部进口与氨气入口连通，反应部出口与分解气出口连通，换热介质导入口与换热介质进口连通，换热介质排出口与换热介质出口连通。该含保温结构的氨分解反应器具有良好保温效果和氨气分解率，同时具有小型化、轻量化的特点。
技术研发人员：陈明敏,王大彪,陈崇启,林立,罗宇,张卿,江莉龙
受保护的技术使用者：福大紫金氢能科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23