一种固态燃料电池系统用燃料重整器的制作方法

1.本实用新型涉及新能源技术领域，尤其涉及一种固态燃料电池系统用燃料重整器。


背景技术：

2.目前以石化能源为主的能源体系带来了巨大的环境问题，成为经济发展的瓶颈，为解决环境污染问题，缓解温室效，急需一种环境友好的新能源技术。其中固体氧化物燃料电池(sofc)是一种可以将燃料中的化学能转化为电能的装置，其工作温度为 500～1000℃。由于工作温度高，sofc可以把化石能源、生物质能源转化的碳氢化合物直接作为燃料，通过外部或内部重整反应，及电极内的电化学反应，把化学能高效地转化成电能。与其他燃料电池相比，sofc燃料灵活、不需要昂贵的催化剂、环境友好、转化率高等优点，但也存在一些新挑战。
3.现有技术中，sofc固态燃料电池系统用燃料重整通过多种换热器和重整器的组合受用进行，结构复杂换，转化效果差。


技术实现要素：

4.发明目的：本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种固态燃料电池系统用燃料重整器，包括高温烟气通道及尾气回收通道、原料气进气通道、原料气预热腔、列管式原料气重整通道和重整气加热腔、重整气出气通道。本sofc 固态燃料电池系统用燃料重整器通过集成的方式用通道中的高温烟气将原料气预热至重整反应温度，同时为在列管式重整通道中反应的原料气提供重整反应所需的热量，并在重整气流出前将重整气充分加热。本燃料重整器集成换热、重整功能，一体化的设计有利于减小设备体积小，提高换热效率及原料转化率。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种固态燃料电池系统用燃料重整器，包括：高温烟气通道及尾气回收通道、原料气进气通道、原料气预热腔、列管式原料气重整通道和重整气加热腔、重整气出气通道。
6.本实用新型中，所述原料气进气通道是外界原料气进入原料气预热腔的通道。
7.本实用新型中，所述原料气预热腔是原料气进行重整反应前与高温烟气充分换热的空间。
8.本实用新型中，所述列管式原料气重整通道是预热后原料气进行催化反应的装置，列管内填充催化剂。
9.本实用新型中，所述重整气加热腔是原料气重整反应后的气体在排出前与高温烟气充分换热的空间。
10.本实用新型中，所述重整气出气通道是向外界提供重整气的通道；
11.本实用新型中，所述尾气回收通道是sofc电堆尾气回收利用的通道。电堆尾气通过尾气回收通道进入重整器进行二次利用。
12.本实用新型中，所述高温烟气通道是高温烟气通过重整器的通道，高温烟气在通道内同时为重整气、重整反应、原料气提供所需热量。
13.本实用新型中，所述重整器在原料气预热腔和重整气加热腔设置有温度监测点，检测各部分介质和烟气出口重整器的温度。
14.有益效果：
15.集成式燃料重整器体积小、结构紧凑、换热效率高、原料转化率高，安装方便。
附图说明
16.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做更进一步的具体说明，本实用新型的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
17.图1为一种固态燃料电池系统用燃料重整器的结构示意图。
18.图2为本实用新型中原料气预热腔管板结构示意图。
19.附图标记说明：
20.10-原料气进气通道；
21.20-原料气预热腔；
22.2010-原料气预热腔端板；2020-原料气预热腔管板
23.30-列管式原料气重整通道；
24.3010-低温重整催化剂；3020-高温重整催化剂；
25.40-重整气加热腔；
26.4010-重整气加热腔端板；4020-重整气加热腔管板
27.50-重整气出气通道；
28.60-尾气回收通道；
29.70-高温烟气通道；
30.7010-高温烟气入口；7020-高温烟气入口通道；7030-高温烟气出口通道；7040-高温烟气出口；7050-高温烟气出口温度测点；7060-原料气预热温度测点；7070-重整环境温度测点；7080-重整气加热温度测点；
具体实施方式
31.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
33.本实施例公开了一种固态燃料电池系统用燃料重整器。如图1所示，包括：高温烟气通道70及尾气回收通道60、原料气进气通道10、原料气预热腔20、列管式原料气重整通道30和重整气加热腔40、重整气出气通道50。所述原料气进气通道10是外界原料气进入原料气预热腔的通道；如图2所示，所述原料气预热腔20是原料气进行重整反应前与高温烟气充分换热的空间，包括原料气预热腔端板2010和原料气预热腔管板2020。所述列管式原料气
重整通道30是预热后原料气进行催化反应的装置。列管内填充低温催化剂3010和高温催化剂3020。所述低温催化剂3010与高温催化剂3020 填充比例与催化剂性能有关，通常取1：1。所述重整气加热腔40是原料气重整反应后的气体在排出前与高温烟气充分换热的空间。所述重整气出气通道50是向外界提供重整气的通道。所述尾气回收通道60是sofc电堆尾气回收利用的通道，电堆尾气通过尾气回收通道60进入重整器进行二次利用。所述高温烟气通道70是高温烟气通过重整器的通道，包括高温烟气入口7010、高温烟气入口通道7020、高温烟气出口通道7030 和高温烟气出口7040。在原料气预热腔20和重整气加热腔40设置有温度监测点：高温烟气出口温度测点7050、原料气预热温度测点7060、重整环境温度测点7070和重整气加热温度测点7080。高温烟气在通道内同时为重整气、重整反应、原料气提供所需热量。高温烟气通过区域80由原料气预热腔管板2020外壁，重整气加热腔管板4020 外壁，列管式原料气重整通道30外壁和高温烟气通道70共同构成。
34.本实用新型提供了一种固态燃料电池系统用燃料重整器的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。


技术特征：
1.一种固态燃料电池系统用燃料重整器，其特征在于：包括高温烟气通道(70)、原料气进气通道(10)、原料气预热腔(20)、两个及以上列管式原料气重整通道(30)、重整气加热腔(40)和重整气出气通道(50)；在所述高温烟气通道(70)内部设置所述两个以上列管式原料气重整通道(30)和高温烟气通过区域(80)；在高温烟气通道(70)顶部设置原料气预热腔(20)；在高温烟气通道(70)底部设置重整气加热腔(40)；原料气预热腔(20)通过原料气重整通道(30)与所述重整气加热腔(40)连通；所述原料气预热腔(20)与原料气进气通道(10)相连通，所述重整气加热腔(40)与重整气出气通道(50)相连通；列管式原料气重整通道(30)和高温烟气通过区域(80)进行热交换。2.根据权利要求1所述的一种固态燃料电池系统用燃料重整器，其特征在于：所述原料气预热腔(20)包括原料气预热腔端板(2010)和原料气预热腔管板(2020)；所述重整气加热腔(40)包括重整气加热腔端板(4010)和重整气加热腔管板(4020)；所述原料气预热腔端板(2010)与重整气加热腔端板(4010)之间通过所述两个以上列管式原料气重整通道(30)相连，从而将原料气预热腔(20)和重整气加热腔(40)连通。3.根据权利要求1或2所述的一种固态燃料电池系统用燃料重整器，其特征在于：所述高温烟气通道(70)包括由下向上依次连接的高温烟气入口(7010)、高温烟气入口通道(7020)、高温烟气出口通道(7030)和高温烟气出口(7040)；高温烟气从高温烟气入口(7010)进入，依次通过高温烟气入口通道(7020)、高温烟气通过区域和高温烟气出口通道(7030)，从高温烟气出口(7040)排出。4.根据权利要求1所述的一种固态燃料电池系统用燃料重整器，其特征在于：在原料气预热腔(20)和重整气加热腔(40)设置有温度监测点，包括高温烟气出口温度测点(7050)、原料气预热温度测点(7060)、重整环境温度测点(7070)和重整气加热温度测点(7080)。5.根据权利要求1所述的一种固态燃料电池系统用燃料重整器，其特征在于：所述两个及以上列管式原料气重整通道(30)列管内填充催化剂，包括低温催化剂(3010)和高温催化剂(3020)，所述低温催化剂(3010)与高温催化剂(3020)从上至下填充。6.根据权利要求4所述的一种固态燃料电池系统用燃料重整器，其特征在于：所述高温烟气出口温度测点(7050)设置在高温烟气出口通道(7030)上。7.根据权利要求4所述的一种固态燃料电池系统用燃料重整器，其特征在于：所述原料气预热温度测点(7060)设置在原料气预热腔(20)上。8.根据权利要求4所述的一种固态燃料电池系统用燃料重整器，其特征在于：所述重整环境温度测点(7070)设置在列管式原料气重整通道(30)上。9.根据权利要求4所述的一种固态燃料电池系统用燃料重整器，其特征在于：所述重整气加热温度测点(7080)设置在重整气加热腔(40)上。10.根据权利要求1或2所述的一种固态燃料电池系统用燃料重整器，其特征在于：包括设置在高温烟气通道(70)底部的尾气回收通道(60)，所述尾气回收通道(60)回收外部气体进入所述重整器二次利用。

技术总结
本实用新型公开了一种固态燃料电池系统用燃料重整器，其特征在于，包括：高温烟气通道及尾气回收通道、原料气进气通道、原料气预热腔、列管式原料气重整通道和重整气加热腔、重整气出气通道。本固态燃料电池系统用燃料重整器通过集成的方式用通道中的高温烟气将原料气预热至重整反应温度，同时为在列管式重整通道中反应的原料气提供重整反应所需的热量，并在重整气流出前将重整气充分加热。本燃料重整器集成换热、重整功能，一体化的设计有利于减小设备体积小，提高换热效率及原料转化率。提高换热效率及原料转化率。提高换热效率及原料转化率。


技术研发人员：康连喜
受保护的技术使用者：徐州普罗顿氢能储能产业研究院有限公司
技术研发日：2021.11.12
技术公布日：2022/4/8