[實(shí)用新型]用于微型燃料電池的天然氣蒸汽重整制氫裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220426543.6
• 申請(qǐng)日: 2012-08-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN202737041U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 解東來(lái);張二濤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01M8/06
• 分類(lèi)號(hào): H01M8/06
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 靳榮舉

1.一種用于微型燃料電池的天然氣蒸汽重整制氫裝置，其特征在于包括上端蓋，反應(yīng)器主體，反應(yīng)器上部法蘭，反應(yīng)器外筒，燃燒器和預(yù)熱盤(pán)管；預(yù)熱盤(pán)管包括天然氣預(yù)熱管、水預(yù)熱管和混合氣預(yù)熱管；上端蓋和反應(yīng)器外筒為空心圓筒結(jié)構(gòu)；預(yù)熱盤(pán)管設(shè)置在上端蓋內(nèi)；反應(yīng)器主體設(shè)置在反應(yīng)器外筒內(nèi)；燃燒器置于反應(yīng)器主體的下部；反應(yīng)器主體與反應(yīng)器外筒和上端蓋通過(guò)法蘭連接；

所述反應(yīng)器上部法蘭外環(huán)均勻分布多個(gè)孔眼，內(nèi)環(huán)均勻分布多個(gè)孔眼；反應(yīng)器主體在與反應(yīng)器上部法蘭對(duì)應(yīng)的位置同樣分布同等數(shù)量的孔眼，通過(guò)螺栓將反應(yīng)器上部法蘭與反應(yīng)器主體連接；混合氣進(jìn)氣口位于反應(yīng)器上部法蘭左側(cè)，合成氣出氣口位于反應(yīng)器上部法蘭右側(cè)；混合氣進(jìn)氣口與混合氣預(yù)熱管連接；合成氣出氣管與合成氣出氣口連接，向上由上端蓋上部伸出；煙道氣出氣管從上端蓋上部伸出；

所述反應(yīng)器主體為中空環(huán)形結(jié)構(gòu)，中心為空心，空心外周為環(huán)形空腔，環(huán)形空腔設(shè)有兩塊擋板；兩塊擋板將環(huán)形空腔分為左腔和右腔，擋板下部有空隙；催化劑顆粒分布于左腔和右腔內(nèi)，催化劑顆粒為鎳基催化劑；在反應(yīng)器主體頂部設(shè)有兩弧狀的通道，弧狀的通道位于反應(yīng)器主體上法蘭外側(cè)和反應(yīng)器外筒內(nèi)側(cè)之間；反應(yīng)器主體和反應(yīng)器上部法蘭中心設(shè)有通孔；

天然氣預(yù)熱管和水預(yù)熱管從上端蓋上部進(jìn)入上端蓋空腔內(nèi)，在上端蓋空腔內(nèi)天然氣預(yù)熱管設(shè)置水預(yù)熱管內(nèi)側(cè)，螺旋狀結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)向下，天然氣預(yù)熱管和水預(yù)熱管經(jīng)三通與混合氣預(yù)熱管連接，混合氣預(yù)熱管采用螺旋結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于：所述環(huán)形空腔的外環(huán)與內(nèi)環(huán)的半徑差為環(huán)形空腔的寬度L＝aW，其中：W為催化劑顆粒的寬度，為4-6mm；a為并排裝催化劑的個(gè)數(shù)，取4-6；環(huán)形空腔的外環(huán)直徑R₂和內(nèi)環(huán)直徑R₁以及環(huán)形空腔高度H同時(shí)滿足：

A＝pH(R₁+R₂)＝(1.2～1.5)Q/KDT；V=(1.05~1.3)V1=p(R22-R12)H4]]>

其中：Q為蒸汽反應(yīng)所需熱量，Q＝nDH，n為反應(yīng)所需的天然氣的摩爾量，DH為單位摩爾天然氣與水蒸氣反應(yīng)所需要的熱量；K為反應(yīng)氣與煙道氣之間的換熱系數(shù)；DT為反應(yīng)氣與煙道氣對(duì)數(shù)換熱溫差；A為反應(yīng)器的換熱面積；V為反應(yīng)器環(huán)形部分的體積；V₁為催化劑的裝填體積。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于：所述鎳基催化劑裝填量其中：F為原料氣中天然氣的體積流量；v為催化劑的碳空速，催化劑的碳空速為500～1500h^-1。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于：所述擋板采用不銹鋼制作，與反應(yīng)器主體內(nèi)外環(huán)焊接在一起；所述空隙的高度為反應(yīng)器主體高度的1/10。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于：所述弧狀的通道的寬度為1.5～3cm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于：所述預(yù)熱管的直徑為4～8mm，預(yù)熱管材料的材質(zhì)為銅材料。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于：所述天然氣預(yù)熱管和水預(yù)熱管螺旋狀結(jié)構(gòu)盤(pán)繞圈數(shù)為5-10圈；混合氣預(yù)熱管螺旋狀結(jié)構(gòu)盤(pán)繞圈數(shù)為7-12圈。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于：所述反應(yīng)器外筒的直徑R₃＝R₂+(6～12)cm，長(zhǎng)度比反應(yīng)器主體長(zhǎng)20-30％；R₂為環(huán)形空腔的外環(huán)直徑。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于：所述上端蓋和反應(yīng)器外筒外周包覆保溫材料，保溫材料為陶瓷纖維，保溫材料的厚度大于10厘米。