[發明專利]一種用于SOFC系統的高調節比燃燒集成裝置

在審

• 申請號: 202110155421.1
• 申請日: 2021-02-04
• 公開（公告）號: CN112820897A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 任轉波;阮西科;代森偉;孫仁權;李衛紅
• 申請（專利權）人: 安德森熱能科技（蘇州）有限責任公司
• 主分類號: H01M8/04014
• 分類號: H01M8/04014;H01M8/0662
• 代理公司: 蘇州所術專利商標代理事務所(普通合伙) 32473
• 代理人: 孫兵

本發明提供一種用于SOFC系統的高調節比燃燒集成裝置，包括由外向內依次嵌套設置的熱風旋流混合器、火焰長度控制器和內燃燒器；還包括用于建立火焰的自動點火裝置、用于監控火焰的火焰檢測單元、用于檢測腔內流體溫度的溫度監控單元。本裝置通過熱風旋流混合器、火焰長度控制器和內燃燒器的結構設置，能適用于燃料熱值300Kcal/Nm³到10000Kcal/Nm³的區間范圍，燃料和空氣流體溫度?20℃到1000℃的區間范圍，對持續波動的燃料熱值和持續波動的流體溫度有很高的適用性，在空氣燃料體積比大幅波動的情況下，火焰長度也能自動穩定一個給定范圍，無需使用催化燃燒，即可實現SOFC系統的穩定運行。

技術領域

本發明涉及固體氧化物電池技術領域，具體是一種用于SOFC系統的高調節比燃燒集成裝置。

背景技術

在所有的燃料電池中，固體氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell，簡稱SOFC)的工作溫度最高，屬于高溫燃料電池。近些年來，分布式電站由于其成本低、可維護性高等優點已經漸漸成為世界能源供應的重要組成部分。由于SOFC發電的排氣有很高的溫度，具有較高的利用價值，可以提供天然氣重整所需熱量，也可以用來生產蒸汽，更可以和燃氣輪機組成聯合循環，非常適用于分布式發電。

在SOFC系統中需要配置燃燒器，一是作為系統啟動的加熱器用來對系統進行升溫，二是當系統正常工作后，作為排除尾氣的燃盡裝置，充分利用殘余燃料的熱值能量，也同時作為處理尾氣的環保裝置，使得最終的尾氣達標排放。

由于SOFC中殘余燃料和空氣的流量并不穩定，進入燃燒器的燃料與空氣的流量波動、熱值波動對系統運行穩定性的影響，目前為止一直沒有得到有效徹底的解決。諸如催化燃燒需要用到昂貴的催化劑，其他穩定裝置也由于過多的壓力損失導致系統整體的工作穩定性下降。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明的目的是提供了一種用于SOFC系統的高調節比燃燒集成裝置。

為達到上述目的，本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種用于SOFC系統的高調節比燃燒集成裝置，包括由外向內依次嵌套設置的熱風旋流混合器、火焰長度控制器和內燃燒器；

所述熱風旋流混合器包括第一筒體，所述第一筒體的頭端具有開口、末端封閉，所述第一筒體的筒壁上設置有空氣入口；

所述火焰長度控制器包括第二筒體，所述第二筒體的頭端具有開口、末端封閉，所述第二筒體的筒壁上設置有多個第一控風孔，所述第二筒體與第一筒體之間形成第一空氣通道；

所述內燃燒器包括第三筒體，所述第三筒體的頭端具有開口、末端具有與燃料入口相連通的開口，所述第三筒體的筒壁上設置有多個第二控風孔，所述第三筒體與所述第二筒體之間形成第二空氣通道，所述第三筒體的內部形成燃氣和空氣混合通道；

還提供一電池空氣導入管路，其用于將SOFC系統電池陰極側排出的空氣導入到所述空氣入口；

還提供一外部燃料支路，其用于將外部燃料供給到所述燃料入口；

還提供一電池尾氣燃料支路，其用于將SOFC系統電池陽極側排出的尾氣供給到所述燃料入口；

還包括用于建立火焰的自動點火裝置、用于監控火焰是否存在的火焰檢測單元、用于檢測腔內流體溫度的溫度監控單元以及主控制器，所述自動點火裝置的點火端位于所述內燃燒器內，

所述主控制器與所述自動點火裝置、火焰檢測單元、溫度監控單元信號連接，所述主控制器接收所述火焰檢測單元檢測的火焰有無信號、以及溫度監控單元檢測的溫度值數據，處理后發出控制所述自動點火裝置動作的指令信號。