CN102348885B - 用于燃料重整器的燃料喷射装置和燃料喷射方法 - Google Patents

用于燃料重整器的燃料喷射装置和燃料喷射方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102348885B
CN102348885B CN200980158056.7A CN200980158056A CN102348885B CN 102348885 B CN102348885 B CN 102348885B CN 200980158056 A CN200980158056 A CN 200980158056A CN 102348885 B CN102348885 B CN 102348885B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel injection
fuel
injection system
cooling unit
hydrocarbon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN200980158056.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102348885A (zh
Inventor
彼得·福斯伯格
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SWEDEN BATTARY AB
Original Assignee
SWEDEN BATTARY AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SWEDEN BATTARY AB filed Critical SWEDEN BATTARY AB
Publication of CN102348885A publication Critical patent/CN102348885A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102348885B publication Critical patent/CN102348885B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J4/00—Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
    • B01J4/001—Feed or outlet devices as such, e.g. feeding tubes
    • B01J4/002—Nozzle-type elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1456—Removing acid components
    • B01D53/1468—Removing hydrogen sulfide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/74—Iron group metals
    • B01J23/745—Iron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/80—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with zinc, cadmium or mercury
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/0009—Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
    • B01J37/0018—Addition of a binding agent or of material, later completely removed among others as result of heat treatment, leaching or washing,(e.g. forming of pores; protective layer, desintegrating by heat)
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/04—Mixing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/112—Metals or metal compounds not provided for in B01D2253/104 or B01D2253/106
    • B01D2253/1124—Metal oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2204/00—Aspects relating to feed or outlet devices; Regulating devices for feed or outlet devices
    • B01J2204/002—Aspects relating to feed or outlet devices; Regulating devices for feed or outlet devices the feeding side being of particular interest
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00132—Controlling the temperature using electric heating or cooling elements
    • B01J2219/00135—Electric resistance heaters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/0015—Controlling the temperature by thermal insulation means
    • B01J2219/00155—Controlling the temperature by thermal insulation means using insulating materials or refractories
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

燃料喷射装置和用于将碳氢燃料喷射到燃料重整器中的方法，其中，通过同时加热燃料和冷却燃料喷射装置来调节该燃料喷射装置的温度。

Description

用于燃料重整器的燃料喷射装置和燃料喷射方法
技术领域
本发明涉及一种燃料喷射装置和燃料喷射方法，尤其是用于燃料重整器的燃料喷射装置和燃料喷射方法，该燃料重整器用于从碳氢燃料中产生富氢气体，其中，通过燃料喷射装置喷射的燃料由布置在该燃料喷射装置中的加热元件加热。
背景技术
对于为车辆提供电能的燃料电池的运行来说，氢是必需的。氢能够直接储存在储罐中，但由于氢气的爆炸性，这种储存方式在技术上很复杂而且危险。因此，已经证明，从优选为液态的碳氢燃料中通过催化转化来产生富氢气体是有用的。碳氢化合物的催化转化通过几个相继的步骤来进行：实际的重整，在该重整中，根据热力学平衡，碳氢化合物分解成包括氢、一氧化碳、二氧化碳和蒸汽的富氢气体：以及随后的分阶段水-气转换反应，在该转换反应期间，一氧化碳和水被催化转化为一氧化碳和氢。
对于上述处理中的第一步骤，即碳氢燃料催化转化为富氢气体，使用了所谓的燃料重整器。为了该燃料重整器的良好运行模式，现已证明，碳氢燃料到富氢气体的成功有效的转化尤其取决于反应物的成功混合。对于这种混合，已经证明有用的是：将碳氢燃料喷射到燃料重整器中，由此能够实现碳氢燃料的良好雾化或汽化。
碳氢燃料的雾化或汽化的质量还取决于燃料的粘度。通过对碳氢燃料进行预加热，能够增加燃料的粘度，由此能够实现碳氢燃料的有利的粘度水平。为了实现这种有利的粘度水平，碳氢燃料的相应温度通常在大约50℃至大约80℃之间。
根据现有技术，已知多种具有预加热元件的燃料喷嘴，这些预加热元件用于在启动过程期间对碳氢燃料进行预加热并用于使燃料保持在优选的温度下。例如，在EP1323918、US2006/0159437、EP1801907或US2005/0227130中描述了这种具有加热装置的燃料喷嘴。
这些已知的具有预加热装置的燃料喷嘴的问题在于：如何在启动过程之后调节燃料的温度。由于已知的燃料重整器通常在大约600℃至大约900℃之间的温度下运行，所以，安装在燃料重整器上的燃料喷嘴也被加热。由此，燃料的温度也升高了，这具有如下后果：无法维持所期望的大约50℃至大约80℃的燃料温度范围，在该温度范围内，能够实现燃料的有利的粘度水平。
此外，由于燃料喷嘴的高温，碳焦(coke)和/或碳烟(soot)可能会沉积在燃料喷嘴上。因此有必要控制和调节碳氢燃料的温度。为此目的，公知的是使用复杂的温度调节回路，该调节回路例如包括多个动作阀，以使碳氢燃料保持在优选的温度范围内。
发明内容
因此，本发明目的在于提供一种燃料喷射装置和用于将碳氢燃料喷射到燃料重整器中的方法，其允许通过数量减少的控制功能来使燃料的温度维持在期望的温度范围内。
上述目的通过根据权利要求1所述的燃料喷射装置和根据权利要求14所述的用于喷射碳氢燃料的方法来实现，所述燃料喷射装置尤其是燃料喷嘴。其他权利要求描述了所要求保护的本发明的、有利改进和优选的进一步发展。
本发明基于如下构思：即，提供一种燃料喷射装置，该燃料喷射装置适于安装到高温设备，例如安装到燃料重整器或燃气轮机，并且提供对燃料喷射装置外侧的冷却，同时借助于加热装置来提供对碳氢燃料的加热。通过同时进行的加热和冷却，提供了具有良好雾化所需的粘度的碳氢燃料。对燃料喷射装置外侧的冷却具有进一步的优点：能够减少从高温设备例如燃料重整器向燃料喷射装置的热传递，由此，能够防止在喷射之前由于高温设备的热量而引起的、对碳氢燃料的不希望的加热。
根据本发明的燃料喷射装置可以包括：燃料喷射装置入口，该燃料喷射装置入口用于接收碳氢燃料；燃料喷射装置基座(socket)，该燃料喷射装置基座优选适于安装至所述燃料重整器；以及燃料喷射装置出口，该燃料喷射装置出口用于释放碳氢燃料，优选释放到燃料重整器内。该加热装置优选布置在燃料喷射装置入口附近并且相对于所述冷却装置隔热。
根据一个优选实施例，所述冷却装置布置成主要冷却燃料喷射装置基座。这又使得碳氢燃料在其喷射之前被预冷却，因为该燃料喷射装置基座优选与碳氢燃料处于导热接触(thermalcontact)。由于该燃料喷射装置基座还与燃料喷射装置出口导热接触，所以，对该燃料喷射装置基座的冷却也提供了对燃料喷射装置出口的冷却。由此，还能够使碳焦在燃料喷射装置处的沉积最少。
此外，通过提供对燃料喷射装置的冷却，即使该燃料喷射装置处于非常热的环境下，例如安装到燃料重整器，也能够使碳氢燃料保持在比优选的燃料粘度所需的温度低或与该温度相等的温度。更优选的是提供温度调节元件，该温度调节元件用于感测碳氢燃料的温度和/或调节所述加热装置。因此，在燃料温度低于优选温度的情况下，可以对碳氢燃料进行加热，而在碳氢燃料已经处于优选温度的情况下，不进行燃料的加热。
根据一个优选实施例，能够通过供给冷却流体而在燃料喷射装置基座处提供冷却装置，所述冷却流体优选为冷却水，并且，利用该燃料喷射装置基座，也在燃料喷射装置出口处提供了冷却，因为该燃料喷射装置基座与燃料喷射装置出口处于导热接触。
所述冷却流体优选通过冷却流体入口管来供给，该冷却流体入口管优选布置在位于所述冷却装置的内壁和外壁之间的空间内并终止于燃料喷射装置基座附近，由此，冷却流体可以自由流入到在冷却装置的内壁和外壁之间形成的空间内。优选地，所述内壁至少在此区域中与燃料喷射装置基座处于导热接触。此外，还可以设置有冷却流体出口管，该冷却流体出口管适于收集并排出冷却流体。优选地，该冷却流体出口管布置在燃料喷射装置入口附近。
根据另一个实施例，通过至少部分地围绕燃料喷射装置基座布置有散热片，提供了燃料喷射装置基座与冷却水之间的、改善的导热接触，由此有效冷却了燃料喷射装置基座。
根据另一个优选实施例，碳氢燃料由燃料引导元件例如燃料引导管、从燃料喷射装置入口经过燃料装置基座引导到燃料喷射装置出口，所述加热装置能够布置成缠绕在该燃料引导元件上。优选地，所述加热装置是缠绕在该燃料引导元件上的电热丝。有利地，在该燃料引导元件和电热丝之间可以布置有电绝缘层。
根据另一个优选实施例，所述电热丝覆盖有隔热层。该隔热层的厚度优选与电热丝的厚度相当或大于电热丝的厚度。优选地，该绝缘层由覆盖元件覆盖，该覆盖元件优选由不锈钢制成且能够设计为所述冷却装置的内壁。
能够通过简单的温控器来调节通向该燃料引导元件的热传递且由此能够调节燃料的温度，该温控器优选布置在所述加热元件附近。优选地，该温控器感测燃料引导元件的温度且由此感测燃料的温度，并根据感测到的温度来控制所述加热装置。
根据又一个优选实施例，该温控器能够调节所述电热丝，由此能够使碳氢燃料保持在大约50℃至大约80℃的范围内的优选温度。
由于隔热层使加热后的燃料与所述冷却装置隔离，所以不需要对冷却装置的温度控制。因此根据另一个优选实施例，不需要调节冷却流体的量。
根据另一个优选实施例，优选在燃料喷射器基座的区域中、围绕该冷却装置的外壁布置有外管，其中，该外管的直径优选大于所述冷却装置的外壁的直径。因此，该外管提供了燃料喷射装置的外侧与其周围环境(例如燃料重整器的壁)之间的隔热。优选地，该外管的直径适于提供最大的热传导距离，同时又不会过度增大燃料喷射装置的总直径。在该冷却装置的外壁与该外管之间的空间内，可以有利地设有隔热材料。由于该外管使(温度受到调节的)燃料喷射装置免受高温的周围环境(例如高温的燃料重整器的壁)影响，所以显著减少了周围环境(例如燃料重整器)对燃料喷射装置的热影响，并由此显著减少了对燃料的热影响。
在权利要求书、说明书和附图中限定了其他优点和优选实施例。
附图说明
下面，将通过附图所示的优选实施例来说明本发明的原理。因此，示例性地示出的实施例并非旨在限制本发明的范围，本发明的范围仅由所附权利要求限定。
在附图中：
图1示出了本发明的燃料喷射装置的优选实施例的示意性侧视图，并且
图2是图1所示的优选实施例的示意性剖视图。
具体实施方式
图1示出了本发明的燃料喷射装置1的一个优选实施例，该燃料喷射装置1能够安装在重整器(未示出)的壁2上，该重整器(未示出)应该从碳氢燃料中产生富氢气体。燃料喷射装置1还包括：燃料喷射装置入口4，该燃料喷射装置入口4用于接收碳氢燃料；燃料喷射装置基座6，该燃料喷射装置基座6优选适于安装到高温设备，例如安装到燃料重整器；以及燃料喷射装置出口8，该燃料喷射装置出口(8)用于释放碳氢燃料，优选地释放到所述高温设备内，例如释放到燃料重整器的混合室内。碳氢燃料从燃料喷射装置入口4、在燃料引导元件尤其是燃料引导管10中被引导经过燃料喷射装置基座6到达燃料喷射装置出口8。燃料喷射装置基座6还适于为根据本发明的燃料喷射装置的其他部分提供安装基础。
尽管在下文中将燃料喷射装置1描述为安装到燃料重整器的壁2，但应当注意，本发明的燃料喷射装置1也能够用于任何其他的高温设备，只要应该向该高温设备内喷射液态或气态碳氢燃料。另一种高温设备例如是燃气轮机或燃烧发动机。
此外，作为示例，在下文中将该燃料喷射装置示出为具有圆柱形的截面轮廓，但是，适合于燃料喷射装置的任何其它截面轮廓也包括在所要求保护的本发明的范围内。
燃料喷射装置1至少在燃料喷射装置基座6的区域内被外管12包围，该外管12能够与高温设备例如重整器的壁2接触，并且该外管12通过比燃料喷射装置1的外侧14具有更大的直径而在所述重整器的壁2与燃料喷射装置1的外侧14之间提供隔热。
通过如下方式来选择外管12的直径：即，使重整器的壁2与燃料喷射装置1的外侧14之间的热传导距离最大化。优选地，还要考虑到不能过度增大燃料喷射装置1的总直径。
燃料引导管10优选在燃料喷射装置1内居中布置并且能够覆盖有电绝缘膜16，电绝缘膜16使燃料引导管10与其外界电绝缘。在该膜16的外侧应用有电热丝18，该电热丝18提供了通过对燃料引导管10进行加热来加热碳氢燃料的加热装置。电热丝18优选由铬铝钴合金(canthal)制成。
燃料引导管10的温度由温控器20调节，该温控器20根据温控器20检测到的燃料引导管10的温度来控制传送给电热丝18的电能。
电热丝18被隔热层22覆盖，该隔热层22又被罩管24覆盖，该罩管24优选由不锈钢制成。优选地，隔热层22的厚度可以与电热丝18的厚度相当，或者大于电热丝18的厚度。
不言而喻，在燃料喷射装置1不具有圆柱形形状的情况下，如前文所述，上述那些管也无需设计为圆柱形元件，而是可以具有任何适当的设计和形状。
在罩管24的外侧布置有冷却装置。该冷却装置优选是这样一种装置：它把诸如冷却水等的冷却流体26引导到燃料喷射装置基座6并排出变得温热的冷却流体，从而冷却该燃料喷射装置基座6。由于燃料喷射装置基座6与燃料喷射装置出口8及燃料引导管10导热接触，所以热量从燃料和燃料喷射装置出口8传导到冷却流体26。因为外管12提供了燃料喷射装置的外侧14与重整器的壁2之间的隔热且因此也提供了该冷却装置的外侧与重整器的壁2之间的隔热，所以该冷却装置不会受到安装了所述燃料喷射装置的高温设备(在图1中：燃料重整器)的影响。
如图1和图2的优选示例性实施例中可见，该冷却装置可以包括内壁和外壁，该内壁能够由罩管24提供，该外壁能够提供燃料喷射装置1的外侧14。
该冷却装置还包括冷却流体入口管28，该冷却流体入口管28将冷却流体26、尤其是冷却水从燃料喷射装置入口4引导到燃料喷射装置基座6。冷却流体入口管28终止于燃料喷射装置出口8附近，并且，冷却流体26允许流入在该冷却装置的外壁14与罩管24之间形成的空间30中，该罩管24形成了冷却装置的内壁。变得温热的冷却流体26被朝着燃料喷射装置入口4的方向上引导返回，其中，变得温热的冷却流体在燃料喷射装置入口4附近通过冷却流体出口管32收集并排出。而且，冷却流体26的流动如图1中的箭头所示。
能够以至少部分围绕燃料喷射装置基座6的方式布置有另外的散热片34，这些散热片34提供了在空间30中自由流动的冷却流体26与燃料喷射装置基座6之间的、改善的导热接触。因此，能够有效冷却流经燃料喷射装置基座6的碳氢燃料。
随着冷却流体26从燃料喷射装置入口4被朝向燃料喷射装置出口8引导，冷却流体26的温度逐渐升高。为了不把加热后的冷却流体26引导回燃料喷射装置基座6，将冷却流体出口管32设置在燃料喷射装置入口4附近。
隔热层22使加热后的燃料与冷却流体26之间热隔绝，从而，通常不必控制冷却流体的量。
如图1所示，布置在燃料喷射装置基座6外侧的该冷却装置具有进一步的优点：即，能够使燃料喷射装置1的外侧14得到冷却。由于经冷却的燃料喷射装置基座6也与燃料喷射装置出口8导热接触，所以能够防止碳焦沉积在燃料喷射装置1处。然而，由燃料喷射装置1喷射到燃料重整器(未示出)中的燃料的温度不受影响，因为加热装置18提供了实现燃料的最佳粘度所需的温度。
该另外布置的外管12也防止了从高温设备例如燃料重整器的反应器壁2到燃料喷射装置1的热传递，由此，该燃料喷射装置1的温度和燃料的温度不会受到高温环境的影响。
图2示出了图1所示的本发明的燃料喷射装置1的、沿着图1中的线I的剖视图。
图2示出了燃料喷射装置1的分层结构，其中燃料引导管10在中心处具有最小直径。燃料引导管10被电绝缘膜16覆盖，电热丝18缠绕在该电绝缘膜16上。电热丝18被隔热层22覆盖，隔热层22又被罩管24覆盖。隔热层22能够如图2所示地覆盖电热丝18，也可以是电热丝18嵌入在隔热层22中。
该冷却装置设置在罩管24的外侧，由此罩管24提供了该冷却装置的内壁。同时，该冷却装置的外壁14也是燃料喷射装置1的外侧14，该外壁14也可以像所述内壁一样是不锈钢管。在罩管24与该冷却装置的外壁14之间的空间30中，冷却流体入口管28布置成用于将冷却流体26引导到燃料喷射装置基座6。
至少在燃料喷射装置基座6的区域中，整个燃料喷射装置1被外管12包围(在图1中，外管12朝向燃料喷射装置入口4延伸超过线I)，该外管12提供了相对于安装有燃料喷射装置1的高温设备(在图1中指所述重整器)的隔热。
通过以优选由温控器20控制的方式提供冷却水来同时加热燃料喷射装置1内的碳氢燃料并冷却该燃料喷射装置的外侧(图1)，能够显著减少碳焦和碳烟在该燃料喷射装置的内侧和外侧的沉积，或者在最好的情况下，甚至能够防止碳焦和碳烟的这种沉积，尽管燃料被保持在该燃料的有利粘度所需的较佳温度。
附图标记列表：
1燃料喷射装置
2重整器的壁
4燃料喷射装置入口
6燃料喷射装置基座
8碳氢燃料装置出口
10碳氢燃料引导元件
12外管
14燃料喷射装置的外侧
16电绝缘膜
18电热丝
20温控器
22隔热层
24罩管
26冷却流体
28冷却流体入口管
30罩管24与燃料喷射装置的外侧14之间的空间
32冷却流体出口管
34散热片

Claims (31)

1.用于燃料重整器的燃料喷射装置(1)，所述燃料重整器用于从碳氢燃料中产生富氢气体，所述燃料喷射装置(1)具有：用于加热所述碳氢燃料的加热装置(18)；冷却装置(26，28，30，32)；燃料喷射装置入口(4)，所述燃料喷射装置入口(4)用于接收碳氢燃料；以及燃料喷射装置基座(6)，所述燃料喷射装置基座(6)适于安装至燃料重整器，其特征在于，所述冷却装置(26，28，30，32)冷却所述燃料喷射装置(1)的外侧并包围所述加热装置(18)，其中，所述加热装置(18)和所述冷却装置(26，28，30，32)能够同时工作，从而能够将所述碳氢燃料的温度控制在预定的温度范围内，并且其中，所述冷却装置(26，28，30，32)还适于提供对所述燃料喷射装置基座(6)的冷却。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射装置(1)，还包括：燃料喷射装置出口(8)，所述燃料喷射装置出口(8)用于将碳氢燃料释放到燃料重整器中，其中，所述冷却装置(26，28，30，32)还适于提供对所述燃料喷射装置出口(8)的冷却。
3.根据权利要求1或2所述的燃料喷射装置(1)，还包括隔热层(22)，所述隔热层(22)布置在所述冷却装置和所述加热装置之间，从而适于使所述加热装置(18)相对于所述冷却装置(26，28，30，32)隔热。
4.根据权利要求3所述的燃料喷射装置(1)，其中，所述加热装置被所述隔热层(22)覆盖和/或嵌入在所述隔热层(22)中。
5.根据权利要求3所述的燃料喷射装置(1)，其中，所述加热装置(18)被覆盖元件(24)覆盖，并且所述冷却装置(26，28，30，32)布置在所述覆盖元件(24)的外侧。
6.根据权利要求5所述的燃料喷射装置(1)，其中，所述隔热层(22)布置在所述加热装置(18)和所述覆盖元件(24)之间。
7.根据权利要求5所述的燃料喷射装置(1)，其中，所述冷却装置(26，28，30，32)具有内壁和外壁，其中在所述内壁和所述外壁之间的空间(30)内含有冷却流体。
8.根据权利要求7所述的燃料喷射装置(1)，其中，所述冷却流体为冷却水。
9.根据权利要求7所述的燃料喷射装置(1)，其中，所述内壁被设计为与所述覆盖元件(24)一体的元件。
10.根据权利要求7所述的燃料喷射装置(1)，其中，所述冷却装置(26，28，30，32)还包括：冷却流体入口管(28)；和/或冷却流体出口管(32)。
11.根据权利要求10所述的燃料喷射装置(1)，其中，所述冷却流体入口管(28)布置在位于所述内壁和所述外壁之间的所述空间(30)内和/或终止于所述燃料喷射装置基座(6)附近。
12.根据权利要求10所述的燃料喷射装置(1)，所述冷却流体出口管(32)布置在位于所述内壁和所述外壁之间的所述空间(30)内和/或被设计成在所述燃料喷射装置入口(4)附近收集冷却流体。
13.根据权利要求1或2所述的燃料喷射装置(1)，其中，所述冷却装置(26，28，30，32)还包括散热片(34)。
14.根据权利要求13所述的燃料喷射装置(1)，其中，所述散热片(34)布置在所述燃料喷射装置基座(6)附近。
15.根据权利要求1或2所述的燃料喷射装置(1)，还包括外部覆盖元件(12)，所述外部覆盖元件(12)覆盖所述冷却装置(26，28，30，32)或覆盖所述冷却装置(26，28，30，32)的至少一部分。
16.根据权利要求15所述的燃料喷射装置(1)，其中，所述外部覆盖元件(12)布置在所述燃料喷射装置基座(6)附近。
17.根据权利要求15所述的燃料喷射装置(1)，其中，所述外部覆盖元件(12)适于在所述燃料喷射装置(1)与所述燃料喷射装置的周围环境之间提供隔热。
18.根据权利要求17所述的燃料喷射装置(1)，其中，所述燃料喷射装置的所述周围环境是燃料重整器的壁(2)。
19.根据权利要求2所述的燃料喷射装置(1)，其中，所述燃料喷射装置(1)还包括燃料引导元件(10)，所述燃料引导元件(10)用于将碳氢燃料流从所述燃料喷射装置入口(4)引导到所述燃料喷射装置出口(8)。
20.根据权利要求19所述的燃料喷射装置(1)，其中，所述燃料引导元件(10)在所述燃料喷射装置(1)内居中布置。
21.根据权利要求19所述的燃料喷射装置(1)，其中，所述燃料引导元件(10)被所述加热装置(18)包绕。
22.根据权利要求19所述的燃料喷射装置(1)，其中，所述加热装置(18)是缠绕在所述燃料引导元件(10)上的电热丝。
23.根据权利要求22所述的燃料喷射装置(1)，其中，所述电热丝是由铬铝钴合金制成的。
24.根据权利要求22所述的燃料喷射装置(1)，其中，所述燃料引导元件(10)与所述加热装置(18)电绝缘。
25.根据权利要求24所述的燃料喷射装置(1)，其中，所述燃料引导元件(10)通过电绝缘膜(16)而与所述加热装置(18)电绝缘。
26.根据权利要求19或22所述的燃料喷射装置(1)，其中，所述燃料喷射装置基座(6)与所述燃料引导元件(10)处于导热接触。
27.根据权利要求19或22所述的燃料喷射装置(1)，还包括温度调节元件(20)，用于调节所述燃料引导元件(10)的温度并由此调节所述燃料引导元件(10)内的碳氢燃料的温度。
28.根据权利要求27所述的燃料喷射装置(1)，其中，所述温度调节元件(20)是温控器。
29.一种通过燃料重整器喷射装置(1)来将碳氢燃料喷射到燃料重整器内的方法，所述燃料重整器喷射装置(1)具有：用于加热碳氢燃料的加热装置(18)；冷却装置(26，28，30，32)，所述冷却装置(26，28，30，32)包围所述加热装置(18)；燃料喷射装置入口(4)，所述燃料喷射装置入口(4)用于接收碳氢燃料；以及燃料喷射装置基座(6)，所述燃料喷射装置基座(6)适于安装至燃料重整器，所述方法包括如下步骤：
-通过所述加热装置(18)来加热所述碳氢燃料；
-通过所述冷却装置(26，28，30，32)来冷却所述燃料喷射装置(1)的外侧和所述燃料喷射装置基座(6)；以及
-通过控制同时对所述碳氢燃料的加热和对所述燃料喷射装置(1)的所述外侧的冷却，使所述碳氢燃料的实际温度保持在预设的温度范围内。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，在所述碳氢燃料喷射之前，还通过所述冷却装置(26，28，30，32)来冷却所述碳氢燃料。
31.根据权利要求29或30所述的方法，其中使用了根据权利要求1至28中的任一项所述的燃料喷射装置(1)。
CN200980158056.7A 2009-03-13 2009-03-13 用于燃料重整器的燃料喷射装置和燃料喷射方法 Active CN102348885B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/SE2009/000138 WO2010104424A1 (en) 2009-03-13 2009-03-13 Fuel injection device and method for a fuel reforme

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102348885A CN102348885A (zh) 2012-02-08
CN102348885B true CN102348885B (zh) 2016-01-20

Family

ID=42728545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200980158056.7A Active CN102348885B (zh) 2009-03-13 2009-03-13 用于燃料重整器的燃料喷射装置和燃料喷射方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9044721B2 (zh)
EP (1) EP2406487B1 (zh)
JP (1) JP2012520234A (zh)
CN (1) CN102348885B (zh)
WO (1) WO2010104424A1 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8490403B2 (en) * 2009-09-09 2013-07-23 General Electric Company System and method for applying energy externally for fuel gas for dew point heating in gas turbine power plant
DE102015004122A1 (de) * 2015-03-31 2016-10-06 Linde Aktiengesellschaft E-Hydrid-Reformierung
JP2018035682A (ja) * 2016-08-29 2018-03-08 真士 加藤 エンジン
DE102018213463A1 (de) * 2018-08-10 2020-02-13 Thyssenkrupp Ag Verfahren zur Bereitstellung von Synthesegas mit Hilfe einer zusätzlichen elektrischen Heizung
DE102018210409A1 (de) * 2018-06-26 2020-01-02 Thyssenkrupp Ag Verfahren zur Bereitstellung von Synthesegas mit Hilfe einer zusätzlichen induktiven Heizung
JP7135946B2 (ja) * 2019-03-08 2022-09-13 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
BR102019006777B1 (pt) * 2019-04-03 2021-06-22 Vitorio Francisco Rizzotto dispositivo para economia de combustível via aquecimento e manutenção de temperatura controlada
AT523316B1 (de) * 2019-12-18 2021-11-15 Avl List Gmbh Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB182443A (en) * 1921-06-28 1923-08-02 Francois Rochefort Improvements in fuel injectors for internal combustion engines
US5297391A (en) * 1992-04-01 1994-03-29 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation (S.N.E.C.M.A.) Fuel injector for a turbojet engine afterburner
CN1651728A (zh) * 2004-02-05 2005-08-10 赫多特普索化工设备公司 用于净化的喷射喷嘴

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1511820A (en) * 1921-06-28 1924-10-14 Rochefort Francois Fuel atomizer and vaporizer
JPS5756656A (en) * 1980-08-04 1982-04-05 Technar Inc Fuel heater
DE19629589B4 (de) * 1996-07-23 2007-08-30 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzventil
JPH10141170A (ja) * 1996-11-14 1998-05-26 Toyota Motor Corp 高温高圧噴射用インジェクタ
JP2001153313A (ja) * 1999-11-29 2001-06-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 部分酸化バーナ
JP2002061542A (ja) * 2000-08-23 2002-02-28 Bosch Automotive Systems Corp 自動車用燃料噴射装置
US6481641B1 (en) * 2001-12-18 2002-11-19 Delphi Technologies, Inc. Fuel injector assembly having a heat exchanger for fuel preheating
JP2003306304A (ja) * 2002-04-10 2003-10-28 Toyota Motor Corp 燃料改質装置
DE10229871A1 (de) * 2002-07-03 2004-01-15 Robert Bosch Gmbh Zerstäubungsanordnung
DE10256453A1 (de) 2002-12-03 2004-06-24 Robert Bosch Gmbh Dosiereinrichtung
US7323159B2 (en) 2003-02-14 2008-01-29 Uchicago Argonne, Llc Method for fast start of a fuel processor
CN100341616C (zh) * 2003-06-23 2007-10-10 卡萨尔化学股份有限公司 二次重整设备
JP2006312914A (ja) 2005-05-09 2006-11-16 Toyota Motor Corp 内燃機関の燃料噴射制御装置
US7766251B2 (en) 2005-12-22 2010-08-03 Delavan Inc Fuel injection and mixing systems and methods of using the same
JP4749161B2 (ja) * 2006-01-19 2011-08-17 中国電力株式会社 燃料供給装置及びこの燃料供給装置を備えた原動機の運転方法
US20070187372A1 (en) * 2006-02-10 2007-08-16 Alexander Rabinovich High enthalpy low power plasma reformer
JP2007223866A (ja) * 2006-02-24 2007-09-06 Canon Inc 燃料改質装置、および発電装置
WO2007109715A1 (en) * 2006-03-21 2007-09-27 Continental Automotive Systems Us, Inc. Fuel injector with inductive heater
JP4852358B2 (ja) * 2006-05-26 2012-01-11 Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 改質器および間接内部改質型固体酸化物形燃料電池
US20080078364A1 (en) * 2006-09-29 2008-04-03 Sergey Antonov Method and apparatus for increasing power of a diesel engine by continuously heating the fuel
JP2008223866A (ja) 2007-03-12 2008-09-25 Toyota Motor Corp 車両の終減速装置
CN101688504A (zh) * 2007-05-01 2010-03-31 联锁建筑有限公司 底部给料的燃料喷射器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB182443A (en) * 1921-06-28 1923-08-02 Francois Rochefort Improvements in fuel injectors for internal combustion engines
US5297391A (en) * 1992-04-01 1994-03-29 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation (S.N.E.C.M.A.) Fuel injector for a turbojet engine afterburner
CN1651728A (zh) * 2004-02-05 2005-08-10 赫多特普索化工设备公司 用于净化的喷射喷嘴

Also Published As

Publication number Publication date
EP2406487A1 (en) 2012-01-18
EP2406487B1 (en) 2018-05-09
JP2012520234A (ja) 2012-09-06
US20120153035A1 (en) 2012-06-21
CN102348885A (zh) 2012-02-08
US9044721B2 (en) 2015-06-02
EP2406487A4 (en) 2013-10-30
WO2010104424A1 (en) 2010-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102348885B (zh) 用于燃料重整器的燃料喷射装置和燃料喷射方法
US10647572B2 (en) Liquid fuel reformer including a vaporizer and method of reforming liquid reformable fuel
US8404007B2 (en) Reforming apparatus and method of operating the same
JP4857258B2 (ja) コンパクト蒸気改質装置
JP4128804B2 (ja) 燃料改質器
CN102145877B (zh) 利用蒸汽重整反应的氢气发生器
US8617266B2 (en) Hydrogen generating apparatus using steam reforming reaction
AU2014346711A1 (en) Liquid fuel reformer including a vaporizer and method of reforming liquid reformable fuel
KR970025688A (ko) 천연가스형 수소발생장치
CN105706281A (zh) 具有用于管理去往化学反应器的气态反应介质流的歧管的化学反应器
US20110129393A1 (en) Electrically-Heated Contact Fuel Vaporizer for a Hydrocarbon Reformer
US8182558B2 (en) Device for generating hydrogen from hydrocarbon, water and oxygen comprising a reaction and heat exchange chamber
CA2521693A1 (en) Fuel reforming apparatus
US20030070964A1 (en) Method for reforming liquid hydrocarbon mixtures
KR101180645B1 (ko) 연료 개질 가시화가 가능한 연료개질장치
KR101876260B1 (ko) 다순환 비접촉 가열방식의 순간보일러
WO2015084780A1 (en) Apparatus for decreasing smr tube temperature
KR102266795B1 (ko) 잠수함 연료 개질기에 적용되는 개질촉매가 담지된 액체연료 연소용 산소분배 반응기
CN115367705A (zh) 一种汽化过热复合型设备

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant