CN106602111A - 一种高温尾气燃烧供热的燃烧重整器 - Google Patents

一种高温尾气燃烧供热的燃烧重整器 Download PDF

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Abstract

一种高温尾气燃烧供热的燃烧重整器，其特征在于：包括催化燃烧器和重整装置，重整装置包括壳体，壳体内环向竖直设有多个重整管，壳体内重整管的上下两端分别设有让重整气体均匀流经重整管的上集气腔和下集气腔，壳体的顶部设有燃烧尾气出口，催化燃烧器包括一多孔管，多孔管穿置在重整管围绕成的腔体内，催化燃烧器的底部通过快装法兰与壳体相连接，多孔管的外腔为填充有催化剂的催化燃烧腔，催化燃烧腔通过表面孔与燃烧尾气出口相连通，催化燃烧器的底部设有燃气进气管和预热的空气进气管与多孔管的内腔相连通。本发明结构合理紧凑，装配快捷方便，体积小成本低，无需点火装置，大大简化了燃烧重整器的整体结构，同时燃烧均匀，有效提高了重整转化率和重整处理量。

Description

一种高温尾气燃烧供热的燃烧重整器
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，涉及一种高温尾气燃烧供热的燃烧重整器，于重整甲烷产生氢气，并给燃料电池供氢。
背景技术
在燃料电池系统中，一般是用氢气作为发电能源。但是氢气并不是一次能源，而天然气的储量大。工业上最常用的就是利用甲烷水蒸气重整制取氢气。
甲烷水蒸气重整是强吸热反应，反应温度一般在600℃以上，因此对热源的要求比较苛刻，需要较高的品位的热量。需要有高温的环境以及良好的传热条件。而常规的燃烧器一般是冷态下进行燃烧，对尾气热值无法利用。而且一般工业重整反应采用分段重整，而燃料电池系统中，需要紧凑而又高效的的重整器，一次换热效率高以及转化率高。
经查，现有专利号为CN201110077026.2的中国专利《固体氧化物燃料电池发电系统及其甲烷水蒸气重整装置》，包括甲烷输送管和水蒸气输送管，重整换热装置包括重整腔室和高温通道；甲烷输送管和水蒸气输送管均与重整腔室相通；高温通道穿过重整腔室；还包括预热腔室，甲烷输送管与水蒸气输送管穿过预热腔室。这种重整装置设有二个预热腔，可对重整气体进行预热，都但是并没有利用高温尾气进行燃烧供热，而且结构较复杂，装配麻烦且制造成本较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种结构合理紧凑、组装方便、成本低的高温尾气燃烧供热的燃烧重整器。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种高温尾气燃烧供热的燃烧重整器，其特征在于：包括催化燃烧器和重整装置，重整装置包括壳体，壳体内环向竖直设有多个重整管，壳体内重整管的上下两端分别设有让重整气体均匀流经重整管的上集气腔和下集气腔，壳体的顶部设有燃烧尾气出口，催化燃烧器包括一多孔管，多孔管穿置在重整管围绕成的腔体内，催化燃烧器的底部通过快装法兰与壳体相连接，多孔管的外腔为填充有催化剂的催化燃烧腔，催化燃烧腔通过表面孔与燃烧尾气出口相连通，催化燃烧器的底部设有燃气进气管和预热的空气进气管与多孔管的内腔相连通。
作为改进，所述多孔管包括内外管壁，其中内外管壁上分布有多个供气体流进和流出的小孔，催化剂填充在内管壁与外管壁之间的催化燃烧腔内，重整管环向排列在多孔管的外管壁外。
作为改进，所述壳体为圆筒形的保温壳体，壳体的底部设有连接底座，快装法兰设置在多孔管的底部与连接底座密封连接。
再改进，所述快装法兰的中部开设有与多孔管的内腔相连通的燃气进口和预热的空气进口，燃气进气管和空气进气管分别安装在燃气进口与空气进口上。
再改进，所述壳体上从上而下依次设置有多个用于监测重整区域温度的热电偶。
进一步改进，所述燃烧尾气出口位于壳体的上端侧部。
优选，所述下集气腔的底部开设有与燃料电池系统相连接的重整气体出口，快装法兰上安装有出气管与重整气体出口相连通。
最后，所述连接底座是带开口环套形，可以围绕住快装法兰，连接底座在自己开口处连接有带旋钮的锁定螺栓和螺母，实现快速拆装。
与现有技术相比，本发明的优点在于：催化燃烧器设置在重整器内，利用高温尾气与燃气预混后的预混气体的热量加热催化剂至工作温度，无需点火装置即可点燃；催化燃烧器与重整器采用快装法兰连接，拆装非常方便，便于催化剂的更换；设置多个热电偶，便于控制燃烧。本发明结构合理紧凑，装配快捷方便，体积小成本低，无需点火装置，大大简化了燃烧重整器的整体结构，同时燃烧均匀，有效提高了重整转化率和重整处理量。
附图说明
图1为本发明的燃烧重整器的结构立体示意图；
图2为图1中催化燃烧器的结构示意图；
图3为图1的俯视图；
图4为图3沿A-A线的剖视图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1～4所示，一种高温尾气燃烧供热的燃烧重整器，包括催化燃烧器8和重整装置，重整装置包括壳体1、连接底座10和多个重整管2，壳体1为圆筒形的保温壳体，连接底座10设置在壳体1的底部，重整管2环向排列竖直设置壳体1内，壳体1内重整管2的上下两端分别设有让重整气体均匀流经重整管2的上集气腔3和下集气腔4，壳体1的顶部一侧设有燃烧尾气出口6，下集气腔4的底部设有出气管7与与燃料电池系统相连接；催化燃烧器8包括一多孔管81，多孔管81竖直穿置在重整管2围绕成的圆筒形腔体内，催化燃烧器8的底部通过快装法兰9与壳体1底部的连接底座10相连接，通常，连接底座10是带开口环套形，可以围绕住快装法兰9，连接底座10在自己开口处连接有带旋钮的锁定螺栓10a和螺母，实现快速拆装，使拆装非常方便，便于迅速拆下更换催化剂，也可根据工况以及尾气成分不一致方便的更换催化剂；多孔管81包括内外管壁，其中内外管壁上均匀分布有多个供气体流进和流出的小孔82，孔径2～4mm，催化剂填充在内管壁与外管壁之间的催化燃烧腔83内，催化燃烧腔83通过表面小孔与燃烧尾气出口6相连通，使整个催化燃烧腔温度分布均匀，并且使系统的阻力更小；重整管2环向排列在多孔管81的外管壁外，通过下集气腔4固定在快拆法兰9上，催化燃烧器8的底部设有燃气进气管84和预热的空气进气管85与多孔管81的内腔相连通，快装法兰9的中部开设有与多孔管81的内腔相连通的燃气进口和预热的空气进口，燃气进气管84和空气进气管85分别安装在燃气进口84a与空气进口85a上，快装法兰9的一侧还开设有重整气体出口，出气管7安装在重整气体出口上与下集气腔4相连通，另外，在壳体1上从上而下均匀间隔依次设置有多个热电偶5，用于监测重整腔室内的温度，便于控制燃烧和重整相匹配。。
工作时，高温尾气与燃气分别从空气进气管85和燃气进气管84进入多孔管81的内腔中，在多孔管81中心进行预混后从多孔管81的小孔82中流出，并利用预混气体的热量加热催化剂，等催化剂到达工作温度后，开始催化燃烧，燃气均匀的在多孔管2四周燃烧，给外侧重整管2均匀加热；重整气体在上集气腔3先混合以后均匀流入重整管2，经过反应以后经下集气腔4流出供燃料电池系统使用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高温尾气燃烧供热的燃烧重整器，其特征在于：包括催化燃烧器和重整装置，重整装置包括壳体，壳体内环向竖直设有多个重整管，壳体内重整管的上下两端分别设有让重整气体均匀流经重整管的上集气腔和下集气腔，壳体的顶部设有燃烧尾气出口，催化燃烧器包括一多孔管，多孔管穿置在重整管围绕成的腔体内，催化燃烧器的底部通过快装法兰与壳体相连接，多孔管的外腔为填充有催化剂的催化燃烧腔，催化燃烧腔通过表面孔与燃烧尾气出口相连通，催化燃烧器的底部设有燃气进气管和预热的空气进气管与多孔管的内腔相连通。
2.根据权利要求1所述的燃烧重整器，其特征在于：所述多孔管包括内外管壁，其中内外管壁上分布有多个供气体流进和流出的小孔，催化剂填充在内管壁与外管壁之间的催化燃烧腔内，重整管环向排列在多孔管的外管壁外。
3.根据权利要求2所述的燃烧重整器，其特征在于：所述壳体为圆筒形的保温壳体，壳体的底部设有连接底座，快装法兰设置在多孔管的底部与连接底座密封连接。
4.根据权利要求3所述的燃烧重整器，其特征在于：所述快装法兰的中部开设有与多孔管的内腔相连通的燃气进口和预热的空气进口，燃气进气管和空气进气管分别安装在燃气进口与空气进口上。
5.根据权利要求1所述的燃烧重整器，其特征在于：所述壳体上从上而下依次设置有多个用于监测重整区域温度的热电偶。
6.根据权利要求1至5任一权利要求所述的燃烧重整器，其特征在于：所述燃烧尾气出口位于壳体的上端侧部。
7.根据权利要求1至5任一权利要求所述的燃烧重整器，其特征在于：所述下集气腔的底部开设有与燃料电池系统相连接的重整气体出口，快装法兰上安装有出气管与重整气体出口相连通。
8.根据权利要求3要求所述的燃烧重整器，其特征在于：所述连接底座是带开口环套形，可以围绕住快装法兰，连接底座在自己开口处连接有带旋钮的锁定螺栓和螺母，实现快速拆装。
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