[發明專利]催化燃燒器設備

有效

• 申請號: 201580063664.5
• 申請日: 2015-12-02
• 公開（公告）號: CN107667070B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: P·艾頓格;F·吉雷利;I·托特福斯
• 申請（專利權）人: 瑞典電池公司
• 主分類號: C01B3/34
• 分類號: C01B3/34;F23D14/02;H01M8/0612;F23C13/00;F23D14/62;H01M8/0662
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 鄭勇

公開了一種催化燃燒器設備(110)，所述催化燃燒器設備(110)至少包括催化燃燒器單元(10)，所述催化燃燒器單元(10)具有帶反應室(13)的殼體(12)，所述反應室(13)中布置有催化劑(14)，其中，所述催化劑(14)適于使燃料(尤其是包含流體的氫氣)與氧化劑(尤其是空氣)起反應以產生熱量，所述殼體(12)具有用于將流體流供應到所述殼體(12)中的流體入口(14)和用于使流體流離開所述殼體(12)的流體出口(18)，并且所述催化燃燒器設備(110)進一步包括形成混合室(26)的混合單元(20)，燃料和氧化劑在所述混合室(26)中混合，其中，所述混合裝置包括燃料入口(22)、氧化劑入口(24)、以及燃料?氧化劑混合物出口，且其中所述催化燃燒器單元(10)的所述流體入口(14)與所述混合單元(20)的所述燃料?氧化劑出口(28)合并以將所述燃料?氧化劑混合物從所述混合室(26)轉移至所述催化燃燒器單元(10)的所述反應室(13)，所述混合室(26)的所述燃料?氧化劑出口是管狀的并且延伸到所述混合單元(20)的混合室(26)中，其中管狀燃料?氧化劑出口長度(L)延伸過氧化劑入口(24)和/或燃料入口(22)。

技術領域

本發明涉及如在專利權利要求1和4的前序中定義的催化燃燒器設備，并且涉及根據專利權利要求12的前序的基于燃料技術的輔助電力組件。

背景技術

在基于燃料電池技術的輔助電力單元中，能量由燃料電池堆提供。燃料電池的操作通常會使用到氫氣。在所述APU系統中，氫氣通常是由所謂的燃料重整器(fuelreformer)來產生，該燃料重整器借助催化劑從烴類燃料(比如，柴油)生成富氫氣體。在一些優選的燃料重整過程中(諸如，自熱式燃料重整過程或者蒸汽重整過程)，還使用蒸汽來進行燃料重整反應。產生蒸汽所需的熱量可以是通過使用布置在燃料電池或者燃料電池堆下游的催化燃燒器來提供，其中，離開燃料電池堆的空氣和多余氫氣在催化劑下燃燒釋放能量，該能量可以用于產生蒸汽。

已知的催化燃燒器具有限定反應室的殼體，該反應室具有燃料(氫氣)入口和氧化劑(空氣)入口，燃料和氧化劑通過這些入口引入反應室。殼體內還包含催化劑，該催化劑布置在入口的下游，氫氣和空氣在此相互發生催化反應。已知的催化燃燒器的問題在于，空氣和氫氣通常在彼此一接觸時就在催化劑的上游不受控制地起反應。在一些情況下，空氣甚至可能進入燃料入口，因此也可能在管道中發生這種不受控制的燃燒。然而，這些不受控制的燃燒可以損壞管道以及燃燒器本身。此外，空氣和燃料通常混合不均勻，這又導致在催化劑中發生熱點，損壞催化劑并且產生有害排放物。

發明內容

因此，本發明的目的是提供一種催化燃燒器，該催化燃燒器會阻止氫氣在管道中的點燃并且使空氣和燃料混合均勻。

該目的通過根據專利權利要求1的催化燃燒器、根據專利權利要求4的催化燃燒器、以及根據專利權利要求12的輔助電力單元組件來實現。

在下文中提供了一種催化燃燒器設備，該催化燃燒器設備至少包括催化燃燒器單元和混合單元。其中，催化燃燒器單元包括限定反應室的殼體，反應室中布置有催化劑。催化劑適于使燃料(尤其是包含流體的氫氣)與氧化劑(尤其是空氣)起反應以產生熱量。殼體進一步具有將流體流供應到殼體中的流體入口和使流體流離開殼體的流體出口。

混合單元進而形成混合室(燃料和氧化劑在混合室中混合)并且包括燃料入口和催化劑入口以及燃料-氧化劑混合物出口。催化燃燒器單元的燃料入口與混合單元的燃料-氧化劑出口合并以便可以將來自混合室的燃料-氧化劑混合物運輸至催化燃燒器單元的反應室。

為了阻止燃料和氧化劑彼此不受控制的反應并且改進其混合，混合室的所述燃料-氧化劑出口為管狀并且延伸到混合單元的混合室中。借助延伸到混合室中的管狀燃料-氧化劑出口，燃料和氧化劑在燃料-氧化劑出口周圍旋渦式地受引導并受迫向上流動，并且在燃料/氧化劑混合物可以進入燃料-氧化劑出口之前受迫改變流動方向。