甲醇汽化装置的制作方法

1.本实用新型涉及甲醇水制氢技术领域，具体涉及甲醇汽化装置。


背景技术：

2.甲醇是一种清洁、可再生燃料，并且易于工业上大规模制备。但甲醇自身热值不高，在一些场景下不满足使用要求，例如作为动力系统的燃料时，做功乏力，出现拖档现象。甲醇是富含氢气的载体，甲醇与水重整制备氢气是一种提高燃料热值的途径，由于氢气热值远高于甲醇，能够满足动力系统对燃料热值的要求。但为动力系统供能时，氢气必须以高压状态储存，对储氢容器的材料要求高；另一方面，氢气泄露或者碰撞导致储氢容器出现损坏时，容易爆炸导致严重事故。因此，根据使用场景以甲醇水为原料即时制氢是一种极具前景的能源利用方式。甲醇水重整制氢的技术步骤大致分为预热、汽化、催化裂解和氢气分离等几个步骤，目前已经有一些试验性项目开展这项研究，但整个样机系统体积庞大、冷启动慢、效率低，远不能满足使用要求。在需要小型机器的场合，必须合理布置整个系统的结构，同时应当优化各个部件的结构设计，才能满足使用要求。甲醇水能否高效汽化是决定制氢系统性能的重要因素，因此改进汽化装置的结构以提高汽化效率具有重要意义。常见的汽化器是将汽化管以u型布局或柱状螺旋线方式绕设在加热装置外，这些结构加热不均匀，且液/汽流动性不好，阻力大，在考虑整个系统的结构设计时，这种结构可能不利于节省安装空间以及充分吸收加热装置的热能，而且加工工艺性不好。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型提供了一种甲醇汽化装置。
4.为实现上述目的，本实用新型技术方案如下：
5.一种甲醇汽化装置，包括汽化管，其关键在于，所述汽化管以其一端为中心向外呈渐开线弯曲延伸，从而形成汽化部，所述汽化管的内端形成所述汽化部的气体出口，所述汽化管的外端形成所述汽化部的液体进口。
6.本实用新型的有益效果是：由于使用高温气体对汽化部进行加热时，一般情况下加热区域中心的温度最高，而边缘温度最低，因此液体进入汽化管后，从边缘向中心流动，从而被充分加热，并保证加热管出口处温度最高，保证醇水充分汽化，控制简单，并且渐开线式的流道有利于降低流动阻力。
附图说明
7.图1为本实用新型的结构示意图；
8.图2为图1中a-a剖视图；
9.图3为醇汽分配器的结构示意图，图中流道处于打开状态；
10.图4为醇汽分配器的结构示意图，图中流道处于关闭状态。
具体实施方式
11.以下结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明。
12.如图1和2所示，一种甲醇汽化装置，包括汽化管，所述汽化管以其一端为中心向外呈渐开线弯曲延伸，从而形成汽化部110，所述汽化管的内端形成所述汽化部110的气体出口，所述汽化管的外端形成所述汽化部110的液体进口。这样设计的原因在于，在使用高温气体对汽化部110进行加热时，一般情况下加热区域中心的温度最高，而边缘温度最低，因此液体进入汽化管后，由边缘向中心流动，从而被充分加热，并保证加热管出口处温度最高，保证醇水充分汽化。
13.为减小汽化管的弯曲度，汽化管以螺旋渐开线方式弯曲延伸，从而尽可能降低流体流动阻力。此外，这种排布方式也可以尽可能地增加单位面积内汽化管的排布密度，从而使醇水在汽化管内的流动距离尽可能长。
14.为减小汽化部110占据的空间，所述汽化管的管心线在同一平面内。
15.为充分利用加热装置200的热量，所述汽化管还连接有预热管，该预热管以盘旋线方式弯曲延伸，从而形成整体呈空心柱的预热部130，该预热管的柱心线经过所述气体出口并与所述汽化管的管心线所在平面垂直。预热管位于所述汽化部110的同一侧，所述预热管靠近所述汽化部110的一端与所述液体进口通过连接管120平滑过渡连接，所述预热管远离所述汽化部110的一端形成进液口。进液口处设置有进液接头131。
16.如图2所示，预热管所围绕的空间区域用于容纳加热装置200。这样，加热装置200边缘区域向外扩散的热量能够被预热管充分吸收，从而提高热效率。
17.本实施例中，预热管以方形旋线方式延伸，从而形成整体外观呈方形柱状的预热部130。预热部130环绕所述汽化部110设置，所述预热部130与所述汽化部110相平的一圈管体与所述汽化部110之间的区域形成管道装配区160。管道装配区160作为预留空间，便于设置管体支架对汽化管起到支撑加强作用，并且在将汽化装置与加热装置200以及制氢系统的其他部件进行组装时，方便安装操作。
18.所述气体出口处设置有醇汽分配器140，该醇汽分配器140位于所述汽化部110上方，该醇汽分配器140上设置有汽化器接头147，该汽化器接头147连接有汽化出管总成150，该汽化出管总成150连接有醇汽出管170。所述醇汽分配器140仅允许气体从所述汽化器接头147流入所述醇汽出管170。醇汽出管170位于醇汽分配器140上方，与汽化部110平行，以节约占据的空间。醇汽出管170的出口端设置有出气接头171。出气接头171用于连接甲醇重整装置的进气口。由于甲醇重整装置严禁液体进入，因此醇汽分配器140可以作为物理开关，防止异常情况下醇水液体流入甲醇重整装置。
19.醇汽分配器140位于整个汽化部110中心处，被温度最高的加热区域中心所加热，使得其内部的醇汽尽可能汽化。
20.具体地，如图3和4所示，所述醇汽分配器140包括壳体141，该壳体141内具有流道，该壳体141上对应所述流道分别开设有流体入口和流体出口142。所述流体入口开设在所述壳体141的底壁或侧壁上，与汽化部110的气体出口连接。所述流体出口142开设在所述壳体141的上壁，所述流体出口142外端连接有所述汽化器接头147，该汽化器接头147的内孔与流体出口142贯通。
21.所述壳体141内设置有浮块143，所述浮块143与所述壳体141之间设置有竖向导向
机构，该竖向导向机构用于引导所述浮块143竖向移动。所述浮块143与所述壳体141之间设置有封堵机构，该封堵机构包括封堵件145和抵靠件146。
22.环绕所述流体出口142在所述壳体141内固定设置有所述抵靠件146，所述抵靠件146上贯穿有过孔，该过孔正对所述流体出口142，该过孔形成所述流道的开关口。所述浮块143上表面固定设置有所述封堵件145，所述封堵件145正对所述抵靠件146。所述封堵件145与所述抵靠件146相适配，所述封堵件145贴靠所述抵靠件146时封闭所述过孔，从而阻断所述流道。
23.醇汽分配器140防止液体进入醇汽出管170的工作原理为：初始状态下，封堵件145和抵靠件146之间相互分离，此时流道处于导通状态，醇水汽化气正常向外流出。若由于某种异常原因，醇水液体在汽化部110内未能充分汽化，当壳体141内蓄积一定量的液体，液体对浮块143的浮力作用克服浮块143自身重力影响时，在浮力作用下浮块143上浮而使封堵件145和抵靠件146之间相互贴靠配合，从而关闭流道，防止液体进入醇汽出管170危害甲醇重整装置。
24.所述竖向导向机构包括立设于所述壳体141底壁上的导向柱148，对应该导向柱148在所述浮块143底面上开设有导向盲孔149，所述导向柱148插设在所述导向盲孔149内，二者间隙配合。这样可以提高浮块143移动的灵活性，防止发生卡滞。相应地，所述封堵件145与所述抵靠件146之间球面配合，以增强适应性，提高封闭效果。
25.所述抵靠件146为成型于所述流体出口142内端的环状球面凹壁，该环状球面凹壁的中心孔形成所述过孔。所述封堵件145为固定设置在所述浮块143上表面的球面板，该球面板的凸面向上。
26.为提高强度和耐久性，浮块143和封堵件145均采用金属材料制成。因此，为降低自重，所述浮块143内具有环状空腔，该环状空腔环绕所述导向盲孔149并与其分隔，所述浮块143上表面设置有所述球面板，所述球面板的边缘与所述浮块143上壁密封焊接，所述球面板的凹面内腔与所述浮块143的空腔连通以形成密封的浮力舱144，以增大浮力。
27.所述球面板的上表面中部设有凸台145a，所述球面板贴靠所述环状球面凹壁时所述凸台145a伸入所述汽化器接头147的内孔，以提高浮块143的稳定性。
28.最后需要说明的是，上述描述仅仅为本实用新型的优选实施例，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本实用新型的保护范围之内。