【技术实现步骤摘要】
本技术涉及能源工程，具体为一种高温电解水制氢集成热部件。
技术介绍
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
2、高温电解水制氢，是以固体氧化物电解池为核心，需要利用热部件(工作在较高温度的部件)得到高温蒸汽和空气制取氢气，常规的热部件为多个单独部件构成的高温电解水制氢系统，受到热损耗的影响，水预热器难以完全蒸发液态水，需要增加蒸汽生成器，蒸汽生成器使用外部热源，增加了系统能耗；同时蒸汽同流换热器冷侧入口温度较高，无法充分利用电解槽产气的热量，系统效率较低。
3、如果热部件采用集成化的布置，则加热器、预热器等部件由于结构过于紧凑，一些温度较高的部件会产生较高的热量损失，从而难以得到理想的热效率。
技术实现思路
1、为了解决上述
技术介绍
中存在的技术问题，本技术提供一种高温电解水制氢集成热部件，在与固体氧化物电解池联合使用时，具有体积小，集成度高，功率密度大，装配便利的特点，且可以对流量及温度进行精确调节以满足工况变化需求。
2、为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：
3、本技术提供一种高温电解水制氢集成热部件，包括呈圆柱型且同轴布置的空气加热器和蒸汽加热器，空气加热器的圆周外侧套接空气预热器形成上层套筒结构，蒸汽加热器的圆周外侧依次套接蒸汽预热器和蒸汽发生器形成下层套筒结构。
4、进一步的，空气加热器呈圆柱型，具有空气加热器入口以及空气加热器出口管，空气加热器入口位于圆柱的圆周外侧，空
5、进一步的，空气预热器呈空心圆柱结构，具有套接在一起的空气腔和尾气腔，尾气腔位于空气腔内部，其中一个端面上设有空气侧入口管和空气尾气侧出口管，另一个端面上设有空气尾气侧入口，圆周内侧设有空气侧出口；空气侧入口管和空气侧出口与空气腔连通，空气尾气侧出口管和空气尾气侧入口与尾气腔连通。
6、进一步的，空气预热器的空气侧出口和空气加热器入口连接，空气预热器空气尾气侧入口与蒸汽预热器连接。
7、进一步的，蒸汽发生器呈空心圆柱结构，具有套接在一起的电解产气腔和混合气腔，电解产气腔位于混合气腔内部，蒸汽发生器的其中一个端面上设有水入口管、氢气入口管和电解产气出口管，圆周内侧设有蒸汽发生器的蒸汽侧出口，圆周外侧设有电解产气入口管；电解产气出口管和电解产气入口管与电解产气腔连通，蒸汽发生器蒸汽侧出口、水入口管和氢气入口管与混合气腔连通。
8、进一步的，蒸汽发生器的蒸汽侧出口与蒸汽预热器的蒸汽侧入口连接。
9、进一步的，蒸汽预热器呈空心圆柱结构，具有套接在一起的尾气腔和蒸汽腔，尾气腔位于蒸汽腔内部；空心圆柱结构的其中一个端面上设有蒸汽预热器空气尾气侧入口管，另一个端面上设有蒸汽预热器空气尾气侧出口，圆周内侧设有蒸汽预热器蒸汽侧出口，圆周外侧设有蒸汽预热器蒸汽侧入口；蒸汽预热器的空气尾气侧出口和空气尾气侧入口管均与尾气腔连通，蒸汽预热器的蒸汽侧入口和蒸汽侧出口均与蒸汽腔连通。
10、进一步的，蒸汽预热器的蒸汽侧入口和蒸汽发生器中的蒸汽侧出口连接，含氢蒸汽经蒸汽预热器蒸汽侧入口进入蒸汽预热器。
11、进一步的，蒸汽加热器呈圆柱型，一端设有蒸汽出口管，圆周外侧设有蒸汽入口。
12、进一步的，蒸汽加热器的蒸汽入口与蒸汽预热器中的蒸汽侧出口连接，蒸汽出口管用于与固体氧化物电解池连接。
13、与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
14、1、以蒸汽加热器和空气加热器为中心轴，空气预热器环绕在空气加热器圆周外侧形成上层套筒结构，蒸汽预热器和蒸汽发生器环绕在蒸汽加热器圆周外侧形成下层套筒结构，整个热部件形成双层套筒式的布置方式，使温度最高的两个加热器位于中心轴，并被其余部件包裹其中，各部件按照温度高低由内向外排布，最高温的子部件置于结构最中心，外露面积最小，温度相对较低的子部件置于结构外围，大幅降低对环境的散热，提高热效率并减少能耗，并且上层套筒与下层套筒之间仅有一处接口，方便连接及密封，使各介质出现交叉泄露的风险极低。
15、2、对于氢气和水的混合物，分别以电解产气和空气尾气为热源进行二次加热后，再利用位于中心轴处的蒸汽加热器，得到满足需求的混合蒸汽；对于空气，则利用空气尾气放热后的残余热量进行一次升温，再利用空气加热器加热得到满足固体氧化物电解池所需的温度的空气；能够形成尾气热能的多级换热利用，减少额外的加热功率需求，降低制氢能耗。
16、3、热部件集成度高，体积小，功率密度大，各部件之间通过外壳上的管口直接相连，省去了额外的连接管路，有助于降低压降损失；高度集成化的结构能够大幅减少部件的外露表面积，有助于减少热量散失，提高换热效率。
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1.一种高温电解水制氢集成热部件，其特征在于，包括呈圆柱型且同轴布置的空气加热器和蒸汽加热器，空气加热器的圆周外侧套接空气预热器形成上层套筒结构，蒸汽加热器的圆周外侧依次套接蒸汽预热器和蒸汽发生器形成下层套筒结构。
2.如权利要求1所述的一种高温电解水制氢集成热部件，其特征在于，所述空气加热器呈圆柱型，具有空气加热器入口以及空气加热器出口管，空气加热器入口位于圆柱的圆周外侧，空气加热器出口管位于圆柱其中一个端面上；空气加热器入口与空气预热器的空气侧出口连接。
3.如权利要求1所述的一种高温电解水制氢集成热部件，其特征在于，所述空气预热器呈空心圆柱结构，具有套接在一起的空气腔和尾气腔，尾气腔位于空气腔内部，其中一个端面上设有空气侧入口管和空气尾气侧出口管，另一个端面上设有空气尾气侧入口，圆周内侧设有空气侧出口；空气侧入口管和空气侧出口与空气腔连通，空气尾气侧出口管和空气尾气侧入口与尾气腔连通。
4.如权利要求3所述的一种高温电解水制氢集成热部件，其特征在于，所述空气预热器的空气侧出口和空气加热器入口连接，空气预热器空气尾气侧入口与蒸汽预热器连接。
5.如权利要求1所述的一种高温电解水制氢集成热部件，其特征在于，所述蒸汽发生器呈空心圆柱结构，具有套接在一起的电解产气腔和混合气腔，电解产气腔位于混合气腔内部，蒸汽发生器的其中一个端面上设有水入口管、氢气入口管和电解产气出口管，圆周内侧设有蒸汽发生器的蒸汽侧出口，圆周外侧设有电解产气入口管；电解产气出口管和电解产气入口管与电解产气腔连通，蒸汽发生器蒸汽侧出口、水入口管和氢气入口管与混合气腔连通。
6.如权利要求5所述的一种高温电解水制氢集成热部件，其特征在于，所述蒸汽发生器的蒸汽侧出口与蒸汽预热器的蒸汽侧入口连接。
7.如权利要求1所述的一种高温电解水制氢集成热部件，其特征在于，所述蒸汽预热器呈空心圆柱结构，具有套接在一起的尾气腔和蒸汽腔，尾气腔位于蒸汽腔内部；空心圆柱结构的其中一个端面上设有蒸汽预热器空气尾气侧入口管，另一个端面上设有蒸汽预热器空气尾气侧出口，圆周内侧设有蒸汽预热器蒸汽侧出口，圆周外侧设有蒸汽预热器蒸汽侧入口；蒸汽预热器的空气尾气侧出口和空气尾气侧入口管均与尾气腔连通，蒸汽预热器的蒸汽侧入口和蒸汽侧出口均与蒸汽腔连通。
8.如权利要求7所述的一种高温电解水制氢集成热部件，其特征在于，所述蒸汽预热器的蒸汽侧入口和蒸汽发生器中的蒸汽侧出口连接，含氢蒸汽经蒸汽预热器蒸汽侧入口进入蒸汽预热器。
9.如权利要求1所述的一种高温电解水制氢集成热部件，其特征在于，所述蒸汽加热器呈圆柱型，一端设有蒸汽出口管，圆周外侧设有蒸汽入口。
10.如权利要求9所述的一种高温电解水制氢集成热部件，其特征在于，所述蒸汽加热器的蒸汽入口与蒸汽预热器中的蒸汽侧出口连接，蒸汽出口管用于与固体氧化物电解池连接。
...【技术特征摘要】
1.一种高温电解水制氢集成热部件，其特征在于，包括呈圆柱型且同轴布置的空气加热器和蒸汽加热器，空气加热器的圆周外侧套接空气预热器形成上层套筒结构，蒸汽加热器的圆周外侧依次套接蒸汽预热器和蒸汽发生器形成下层套筒结构。
2.如权利要求1所述的一种高温电解水制氢集成热部件，其特征在于，所述空气加热器呈圆柱型，具有空气加热器入口以及空气加热器出口管，空气加热器入口位于圆柱的圆周外侧，空气加热器出口管位于圆柱其中一个端面上；空气加热器入口与空气预热器的空气侧出口连接。
3.如权利要求1所述的一种高温电解水制氢集成热部件，其特征在于，所述空气预热器呈空心圆柱结构，具有套接在一起的空气腔和尾气腔，尾气腔位于空气腔内部，其中一个端面上设有空气侧入口管和空气尾气侧出口管，另一个端面上设有空气尾气侧入口，圆周内侧设有空气侧出口；空气侧入口管和空气侧出口与空气腔连通，空气尾气侧出口管和空气尾气侧入口与尾气腔连通。
4.如权利要求3所述的一种高温电解水制氢集成热部件，其特征在于，所述空气预热器的空气侧出口和空气加热器入口连接，空气预热器空气尾气侧入口与蒸汽预热器连接。
5.如权利要求1所述的一种高温电解水制氢集成热部件，其特征在于，所述蒸汽发生器呈空心圆柱结构，具有套接在一起的电解产气腔和混合气腔，电解产气腔位于混合气腔内部，蒸汽发生器的其中一个端面上设有水入口管、氢气入口管和电解产气出口管，圆周内...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱江，李智，李亮，沈雪松，段志宁，
申请(专利权)人：山东国创燃料电池技术创新中心有限公司，
类型：新型
国别省市：
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