[發(fā)明專利]一種高溫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)用換熱、燃燒、重整器組件及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011096808.6
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112072146A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄔榮敏;牛金奇;壽春暉;官萬兵;洪凌;周劍武;李曉潔;夏天
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江浙能技術(shù)研究院有限公司;中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號: H01M8/0612
• 分類號: H01M8/0612;H01M8/04014;H01M8/12
• 代理公司: 杭州九洲專利事務(wù)所有限公司 33101
• 代理人: 張羽振

本發(fā)明涉及一種高溫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)用換熱、燃燒、重整器組件，包括：空氣套管、燃燒套管和汽化重整套管；汽化重整套管內(nèi)底部設(shè)有重整催化劑托板，汽化重整套管上端連通天然氣入口管和冷水入口管，下端連通重整氫氣出口管。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明從外到內(nèi)設(shè)有三層腔體結(jié)構(gòu)：外部夾層做空氣預(yù)熱腔，中間夾層做燃燒腔，內(nèi)部夾層做汽化重整腔，換熱、燃燒、汽化重整部件集成成一個獨立的部件，可以單獨改進這一集成部件的性能，并且可以和不同尺寸的電池堆區(qū)相連接配合形成發(fā)電系統(tǒng)的熱區(qū)，大幅度拓展了這一模塊的使用范圍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高溫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)用換熱、燃燒、重整器組件，屬于燃料電池發(fā)電領(lǐng)域。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的SOFC電池堆發(fā)電系統(tǒng)使用的熱交換、燃燒、汽化重整模塊，為了提高效率，這些部件是和電池堆區(qū)高度融合在一起的，難以分開，制造、裝配比較困難。比如BE公司的電池堆本身不帶有空氣管路，熱區(qū)設(shè)計時再考慮空氣的輸送、收集和換熱，于是設(shè)計的換熱、汽化重整模塊就和電池堆區(qū)高度集成在一起。目前SOFC系統(tǒng)使用的換熱、燃燒、汽化重整部件不是獨立的模塊，不能和其它尺寸的電池堆區(qū)相配合使用，具有唯一性。我司已經(jīng)設(shè)計出了一款自帶空氣、燃氣管路，自帶加壓系統(tǒng)，可獨立拿來使用的電池堆，在此基礎(chǔ)上，需要再設(shè)計一款獨立的換熱、燃燒、汽化重整模塊組件，可以單獨制造、裝配。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種高溫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)用換熱、燃燒、重整器組件及方法。

這種高溫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)用換熱、燃燒、重整器組件，包括空氣套管、燃燒套管和汽化重整套管；汽化重整套管內(nèi)底部設(shè)有重整催化劑托板，汽化重整套管上端連通天然氣入口管和冷水入口管，下端連通重整氫氣出口管；汽化重整套管外部設(shè)有燃燒套管，燃燒套管下端連通陽極廢氫氣入口管和陰極廢空氣入口管，上端設(shè)有燃燒廢氣出口；燃燒套管外部設(shè)有空氣套管，空氣套管上端連通冷空氣入口管，下端連通熱空氣出口管。

作為優(yōu)選：重整催化劑托板上方依次裝有陶瓷珠、重整制氫催化劑和汽化用陶瓷珠。

作為優(yōu)選：燃燒套管與汽化重整套管之間裝填燃燒催化劑或者空置。

作為優(yōu)選：空氣套管、燃燒套管和汽化重整套管均為圓筒結(jié)構(gòu)。

作為優(yōu)選：從外到內(nèi)分為三層腔體結(jié)構(gòu)：空氣套管與燃燒套管之間的腔體為空氣預(yù)熱腔；燃燒套管與汽化重整套管之間的腔體為燃燒腔；汽化重整套管內(nèi)部的腔體為汽化重整腔。

作為優(yōu)選：汽化重整腔的上部腔體為汽化腔，汽化重整腔的下部腔體為重整腔。

這種高溫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)用換熱、燃燒、重整器組件的安裝方法，包括以下步驟：

S1、首先將重整催化劑托板焊接到汽化重整套管底部位置，接著將陶瓷珠、重整制氫催化劑和汽化用陶瓷珠依次裝填到汽化重整套管內(nèi)，直到裝滿，然后焊接封閉，汽化重整套管頂部僅留天然氣入口管和冷水入口管兩個通路，汽化重整套管下端連通重整氫氣出口管；

S2、接著在汽化重整套管外部焊接燃燒套管，燃燒套管與汽化重整套管之間裝填燃燒催化劑，或者空置，作為燃燒腔；燃燒套管下端連通陽極廢氫氣入口管和陰極廢空氣入口管，上端設(shè)置燃燒廢氣出口；

S3、然后在燃燒套管外部焊接空氣套管，空氣套管上端連通冷空氣入口管，下端連通熱空氣出口管；

S4、空氣套管、燃燒套管和汽化重整套管組成三層腔體結(jié)構(gòu)：空氣預(yù)熱腔、燃燒腔和汽化重整腔；燃燒火焰包圍著汽化重整腔，空氣包圍著燃燒腔，燃燒產(chǎn)生的熱量，向內(nèi)供應(yīng)汽化重整所需，向外供應(yīng)預(yù)熱空氣所需。

作為優(yōu)選：步驟S4中，空氣預(yù)熱腔，走空氣，氣流從上往下走；燃燒腔，氣流從下往上走；汽化重整腔的上部腔體為汽化腔，下部腔體為重整腔，氣流從上往下走。