一种高能效自混合掺氢天然气重整器制造技术

技术编号：43015991 阅读：1 留言：0更新日期：2024-10-18 17:20

本发明专利技术公开了一种高能效自混合掺氢天然气重整器，包括壳体一，壳体一的内部有混合室，壳体一的一端有进气主管，壳体一靠近进气主管的一侧顶侧有进气支管，加热装置设于壳体一远离进气主管的一端，加热装置的内部有加热腔，加热装置远离壳体一的一端有出气管口，重整室设于加热腔的内部，加热装置包括温度传感器、电加热棒和壳体二，壳体二靠近壳体一的一侧有若干等距的温度传感器，壳体二内部穿有若干等距的电加热棒，壳体二的顶部靠近壳体一的一侧有高温气体出气管,壳体二的底部远离壳体一的一侧有高温气体进气管。本发明专利技术提高物料混合均匀度，使反应更充分且能有效利用电堆阳极高温尾气，实现电堆的高效发电及能量利用率。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及固体氧化物燃料电池，具体是一种高能效自混合掺氢天然气重整器。

技术介绍

1、燃料电池发电系统是一种将化学能转化为电能的装置，一般以氢气为燃料，氢气通常由烷烃类化合物经重整器重整所制取。因此，重整器是燃料电池发电系统中的一个重要组成部分。在重整器内，可进行烷烃化合物水蒸气重整制氢，烷烃化合物部分氧化重整制氢，烷烃化合物自热重整制氢等反应。

2、燃料电池发电系统所使用的燃料需要由重整制氢设备生成，制备氢气的反应为吸热反应，需要加热装置提供反应所需热量。现有的重整制氢设备主要以电加热方式提供热源，少部分使用化石燃料燃烧为重整制氢设备提供热源，二者均未对电堆废气中的可燃组分及高温度阳极尾气进行回收利用。

3、公开号cn114988363a的一种用于固体氧化物燃料电池系统的重整器设计及其运行方法，包括壳体、保温层、燃料入口管、空气入口管及其阀门、燃料出口管、高温气体入口管、高温气体出口管、高温气体盘管、甲烷催化部分氧化(catalytic partial oxidatio，简称“cpox”)催化剂、甲烷水蒸气重整(steam reforming，简称“sr”)催化剂、入口栅栏、出口栅栏、中间栅栏；还包括cpox催化剂的填料口、sr催化剂的填料口，该专利技术用于sofc系统可以省去水处理系统、蒸汽发生器等，简化了工艺流程、提升了系统可靠性，该重整器简化了工艺流程，但电堆阳极尾气的热量没有得到有效利用，造成热量的浪费。

技术实现思路

1、本专利技术要解决的技

2、为了解决上述问题，本专利技术的技术方案为，包括：

3、壳体一，所述壳体一的内部设有混合室，所述壳体一的一端设有进气主管，所述壳体一靠近进气主管的一侧顶侧设有进气支管；

4、加热装置，所述加热装置设于壳体一远离进气主管的一端，所述加热装置的外壁套接保温结构，所述加热装置的内部设有加热腔，所述加热装置远离壳体一的一端设有出气管口；

5、重整室，所述重整室设于加热腔的内部，所述重整室与混合室相通。

6、进一步，所述壳体二的内部设有若干等距的螺旋式导流板。

7、进一步，所述重整室的内部设有螺旋折流板，所述重整室靠近混合室的一端设有进口栅栏，所述重整室靠近出气管口的一端设有出口栅栏，所述重整室的内部设有颗粒催化剂。

8、进一步，所述加热装置包括高温气体进气管、高温气体出气管、温度传感器、电加热棒和壳体二，所述壳体二靠近壳体一的一侧设有若干等距的温度传感器，所述壳体二内部穿设有若干等距的电加热棒，所述壳体二的顶部靠近壳体一的一侧设有高温气体出气管,所述壳体二的底部远离壳体一的一侧设有高温气体进气管。

9、进一步，所述混合室的内部设有若干等距的扰流元件。

10、进一步，所述螺旋折流板外壁抵接于重整室的内壁。

11、一种高能效自混合掺氢天然气重整器的运行方法，技术方案为，包括以下步骤：

12、s1、氮气扫吹和加热；

13、s1.1、使用氮气对壳体一和重整室的内部进行扫吹，目的是排出内部的空气；

14、s1.2、在排尽空气后，启动电加热棒对氮气进行加热；

15、s1.3、加热后的高温氮气从电堆尾气出口流出，进入加热腔；

16、s2、加热腔预热；

17、s2.1、高温氮气从高温气体进气管流入加热腔；

18、s2.2、氮气经过加热腔后，从高温气体出气管流出；

19、s2.3、流出的气体进入去离子水蒸发盘管，蒸发产生的水蒸气用于后续的催化反应；

20、s2.4、通过温度传感器监控加热腔内的温度，确保达到催化反应所需的温度；

21、s3、混合；

22、s3.1、在加热腔温度达到催化反应温度后，开始引入甲烷气体和水蒸气；

23、s3.2、甲烷气体从进气主管流入混合室，水蒸气从进气支管流入混合室；

24、s3.3、两气体在混合室内经过扰流元件的混合后，完全混合的掺氢天然气和水蒸气进入重整室；

25、s4、重整反应；

26、s4.1、在重整室内，混合气体在颗粒催化剂的作用下发生重整反应，生成含h2、h2o、co和极少量ch4等的合成气。

27、s5、sofc电堆反应与循环；

28、s5.1、合成气进入sofc电堆进行下一反应阶段，电堆产生的高温尾气再次流入加热腔；

29、s5.2、通过调节电加热棒的功率大小，保持加热腔内的温度在适宜范围内；

30、s5.3、加热腔内的气体继续循环至去离子水蒸发盘管，产生水蒸气供催化反应使用，完成整个循环。

31、本专利技术与现有的技术相比的优点在于：

32、1.本专利技术提供一种高能效自混合掺氢天然气重整器，设有加热装置使得来自电堆阳极尾气的高温气体再利用，可以有效提高系统的能量利用率，出气管的高温气体用于水蒸发盘管对去离子水的蒸发，产生的水蒸气用于重整反应，高温气体的有效利用，可以实现系统热循环，极大地节省热量的浪费。

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【技术保护点】

1.一种高能效自混合掺氢天然气重整器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种高能效自混合掺氢天然气重整器，其特征在于：所述加热装置(2)包括高温气体进气管(201)、高温气体出气管(202)、温度传感器(203)、电加热棒(204)和壳体二(205)，所述壳体二(205)靠近壳体一(1)的一侧设有若干等距的温度传感器(203)，所述壳体二(205)内部穿设有若干等距的电加热棒(204)，所述壳体二(205)的顶部靠近壳体一(1)的一侧设有高温气体出气管(202),所述壳体二(205)的底部远离壳体一(1)的一侧设有高温气体进气管(201)。

3.根据权利要求1所述的一种高能效自混合掺氢天然气重整器，其特征在于：所述壳体二(205)的内部设有若干等距的螺旋式导流板。

4.根据权利要求1所述的一种高能效自混合掺氢天然气重整器，其特征在于：所述混合室(4)的内部设有若干等距的扰流元件(401)。

5.根据权利要求1所述的一种高能效自混合掺氢天然气重整器，其特征在于：所述重整室(5)的内部设有螺旋折流板(501)，所述重整室(5)

6.根据权利要求4所述的一种高能效自混合掺氢天然气重整器，其特征在于：所述螺旋折流板(501)外壁抵接于重整室(5)的内壁。

7.一种高能效自混合掺氢天然气重整器的运行方法，其特征在于，包括以下步骤：

...

【技术特征摘要】

1.一种高能效自混合掺氢天然气重整器，其特征在于，包括：

3.根据权利要求1所述的一种高能效自混合掺氢天然气重整器，其特征在于：所述壳体二(205)的内部设有若干等距...

【专利技术属性】
技术研发人员：周帼彦，陆学瑞，俞孟正，方琦，涂善东，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：

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