CN212127506U - 天然气重整装置和sofc发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种天然气重整装置和SOFC发电系统。天然气重整装置包括燃烧器、重整换热器和补热燃烧器。重整换热器包括燃烧腔、重整腔、重整进气管和重整排气管，重整腔包围燃烧腔。原料气在重整腔中发生化学反应后，经重整排气管对外供应富氢气体。根据本实用新型的天然气重整装置，为防止重整换热器过热并延长有效工作区段，本装置进行了分层设计，即底部燃烧器及中间补热燃烧器，燃烧器在装置启动阶段利用天然气燃烧提供热量对整个装置进行缓慢升温，当达到重整反应条件后，再根据重整腔及燃烧腔的温度分布情况，自补热燃烧器补充天然气，使整个反应腔温度均匀，具有结构紧凑、启动简单以及运行安全等优点，适用于小型天然气重整制氢供应。

Description

天然气重整装置和SOFC发电系统

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体而言涉及一种天然气重整装置和SOFC发电系统。

背景技术

SOFC(Solid Oxide Fuel Cell，固体氧化物燃料电池)利用电化学反应发电，具有多种优点：发电效率高，当前技术水平下发电效率约为50％～60％；且其无运动部件，自身不产生振动和噪音；其工作温度在大致在700～800℃之间、在此温度区间内氮气的化学性质稳定，不会产生氮氧化物，对环境友好；对气源品质要求不高，富氢气体即可，燃料适应广。因此，由于SOFC具有的节能、环保属性，其被视为未来新型能源利用的重要方式之一。

SOFC所使用的富氢气体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加热的重整制氢设备也需要持续从外部通入燃料，二者均未对电堆废气中的可燃组分及热量进行回收利用，无法利用电堆中的放热反应为重整反应提供热量来形成循环。

使用化石燃料加热的重整制氢设备多采用直接燃烧或催化燃烧的方式放热。采用催化燃烧的重整制氢设备具有结构复杂、维护困难、成本高、升温慢以及启动时间长的缺陷；采用直接燃烧的重整制氢设备的燃烧器的结构庞大，具有点火困难、燃烧不稳定以及燃烧不完全等缺陷。

此外，现有的重整制氢设备需要安装提纯设备对氢气提纯并脱除水分，这也从另一方面提高了成本。

因此，需要提供一种用于SOFC发电系统的天然气重整装置和SOFC发电系统，以至少部分解决现有技术中的问题。

实用新型内容

在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为至少部分地解决上述问题，本实用新型的第一方面提供了一种天然气重整装置，包括：

重整换热器，所述重整换热器包括燃烧腔和重整腔，所述重整腔包围所述燃烧腔，所述重整腔内填充有催化剂，所述重整腔中发生重整反应产生富氢气体；

燃烧器，位于所述重整换热器的下方并与所述燃烧腔连通，所述燃烧器包括燃气进气管、空气进气管和点火装置，所述点火装置用于点燃所述燃烧腔中的燃料和空气，以加热所述重整腔；以及

补热燃烧器，延伸进入所述燃烧腔且位于所述燃烧器的上方，所述补热燃烧器与所述燃烧腔连通，用于向所述燃烧腔输入补热燃料。

根据本实用新型的用于SOFC发电系统的天然气重整装置，为防止重整换热器过热并延长有效工作区段，对天然气重整装置进行分层设计，即底部燃烧器及中间补热燃烧器，燃烧器在装置启动阶段利用天然气燃烧提供热量对整个装置进行缓慢升温，当达到重整反应条件后，再根据重整腔及燃烧腔的温度分布情况，启动补热燃烧器，使整个反应腔温度均匀，具有结构紧凑、启动简单以及运行安全等优点，适用于小型天然气重整制氢供应。

进一步地，所述补热燃烧器的在所述燃烧腔内的部分间隔预定距离设置有补热烧嘴。

进一步地，所述重整换热器还包括排烟腔，所述排烟腔包围所述重整腔，所述排烟腔的上部与所述燃烧腔连通，所述排烟腔的下部设置有排烟管。

进一步地，所述天然气重整装置还包括催化剂装卸装置，从所述重整换热器上方连通至所述重整腔，用于装卸所述催化剂。

进一步地，所述天然气重整装置还包括温度检测装置，所述温度检测装置包括：

燃烧腔测温接管，从所述重整换热器的上方延伸进入所述燃烧腔，用于检测所述燃烧腔的温度；

重整腔测温接管，从所述重整换热器的上方延伸进入所述重整腔，用于检测所述重整腔的温度。

进一步地，所述天然气重整装置还包括卸爆装置，从所述天然气重整装置的上部连通至所述排烟腔，用于在所述排烟腔压力过大时泄压。

本实用新型的第二方面提供一种SOFC发电系统，包括：

电堆，所述电堆中设置有阳极进气口；以及

上述第一方面所述的天然气重整装置，所述天然气重整装置包括重整排气管，所述重整排气管与所述阳极进气口连通，用于向所述电堆提供所述富氢气体。

根据本实用新型的SOFC发电系统，利用天然气重整装置提供富氢气体，为防止重整换热器过热并延长有效工作区段，对天然气重整装置进行分层设计，即底部燃烧器及中间补热燃烧器，燃烧器在装置启动阶段利用天然气燃烧提供热量对整个装置进行缓慢升温，当达到重整反应条件后，再根据重整腔及燃烧腔的温度分布情况，启动补热燃烧器，使整个反应腔温度均匀，具有结构紧凑、启动简单以及运行安全等优点，适用于小型天然气重整制氢供应。

进一步地，所述电堆中设置有阴极排气口，所述燃烧器的所述空气进气管与所述阴极排气口连通，用于向所述燃烧腔输入来自所述电堆的阴极气体。

进一步地，所述电堆还设置有阳极排气口，所述补热燃烧器与所述阳极排气口连通，用于向所述燃烧腔输入来自所述电堆的阳极气体。

进一步地，所述电堆中设置有温度传感器，所述燃气进气管上设置有燃气调节阀，所述SOFC发电系统还包括控制装置，所述控制装置与所述电堆电连接，并配置为能够根据所述电堆的温度控制所述燃气调节阀的开度，并且所述控制装置还配置为：

在所述SOFC发电系统的启动阶段控制所述燃气调节阀打开，所述点火装置点火，加热所述重整换热器，

当所述电堆的温度小于预设温度时，所述控制装置随着温度的上升控制所述燃气调节阀减小开度，

当所述电堆的温度大于或等于所述预设温度时，所述控制装置控制所述燃气调节阀关闭。

附图说明

本实用新型的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施例及其描述，用来解释本实用新型的原理。

附图中：

图1为根据本实用新型的天然气重整装置的立体示意图；

图2为图1中的天然气重整装置的剖视示意图；

图3为根据本实用新型的天然气重整装置的重整换热器的立体示意图；

图4为图3中重整换热器的剖视示意图；

图5为根据本实用新型的天然气重整装置的燃烧器的立体示意图；

图6为图5中燃烧器的剖视示意图；

图7为根据本实用新型的天然气重整装置的燃烧器的工作流程示意图。

附图标记说明：

100：天然气重整装置 200：重整换热器

210：燃烧筒 211：燃烧腔测温接管

220：重整筒 221：重整排气管

222：重整进气管 223：催化剂装卸管

224：重整腔测温接管 225：重整腔上封板

226：重整腔下封板 227：进气均流板

228：排气均流板 230：排烟筒

231：排烟腔上封板 232：排烟管

233：卸压管 234：排烟腔下封板

235：排烟均流板 240：补热燃烧器

241：补热烧嘴 250：燃烧腔

260：重整腔 270：排烟腔

300：燃烧器 310：燃气进气管

320：空气进气管 330：预混器

331：燃烧喷嘴 332：点火装置

333：火焰检测装置 340：定位筒

341：风室隔板 342：预混风罩

343：保温腔 344：配风腔

350：调温筒 351：布风板

352：定位块 353：火焰保护罩

360：观火孔 311：燃气喷嘴

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的描述。显然，本实用新型实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟悉的特殊细节。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。

应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

现在，将参照附图更详细地描述根据本实用新型的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本实用新型的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。

图1和图2示出了本实用新型的一种优选实施方式的天然气重整装置，包括重整换热器200、燃烧器300和补热燃烧器240。其中，重整换热器包括燃烧腔250和重整腔260，重整腔260包围燃烧腔250，重整腔260内填充有催化剂，重整腔260中发生重整反应产生富氢气体。

燃烧器300位于重整换热器200的下方并与燃烧腔250连通，燃烧器300包括燃气进气管310、空气进气管320和点火装置332，其中点火装置332用于点燃燃烧腔250中的燃料和空气，以加热重整腔260。

补热燃烧器240延伸进入燃烧腔250且位于燃烧器300的上方，补热燃烧器240与燃烧腔250连通，用于向燃烧腔250输入补热燃料。

根据本实用新型的用于SOFC发电系统的天然气重整装置，为防止重整换热器过热并延长有效工作区段，对天然气重整装置进行分层设计，即底部燃烧器及中间补热燃烧器，燃烧器在装置启动阶段利用天然气燃烧提供热量对整个装置进行缓慢升温，当达到重整反应条件后，再根据重整腔及燃烧腔的温度分布情况，启动补热燃烧器，使整个反应腔温度均匀，具有结构紧凑、启动简单以及运行安全等优点，适用于小型天然气重整制氢供应。

当天然气重整装置作为SOFC发电系统的部件时，天然气重整装置为SOFC发电系统提供富氢气体。SOFC发电系统包括电堆，电堆具有阳极进气口、阳极排气口和阴极排气口。天然气重整装置100的重整排气管221与阳极进气口连通，用于将重整腔260中产生的富氢气体输送给电堆进行电化学反应，补热燃烧器240的一端连通电堆的阳极排气口，另一端连通燃烧腔250，用于将电堆阳极产生的阳极气体回输至燃烧腔进行补燃。

燃烧器300包括燃气进气管310、空气进气管320和点火装置332，空气进气管320的一端连通至燃烧腔250，另一端连通至电堆的阴极排气口，燃料通过燃气进气管310进入燃烧腔250，来自电堆的阴极的空气通过空气进气管320进入燃烧腔250。

其中，燃料和空气在燃烧腔250中被点火装置332点燃，以加热重整腔260，原料气被催化剂催化后生成富氢气体，富氢气体从重整排气管221进入电堆的阳极进气口进行反应，电堆生成的阳极气体通过补热燃烧器240进入燃烧腔250进行燃烧补热，电堆产生的阴极气体与空气一同通过空气进气管320进入燃烧腔250为燃烧供氧。

根据本实用新型的天然气重整装置用于SOFC发电系统时，在启动阶段利用天然气燃烧为重整反应提供热量，点火简单且升温速度快；电堆内发生反应后逐渐切换为利用电堆产生的阴极气体的显热和阳极气体所携带的显热及化学热为重整反应提供能量，具有节能环保的优势。

下面将结合图1到图7对本实用新型的用于SOFC发电系统的天然气重整装置进行详细说明。

请参考图1和图2，天然气重整装置100包括重整换热器200和燃烧器300。重整换热器200用于进行重整反应，燃烧器300位于重整换热器200的下方，用于在SOFC发电系统的启动阶段为重整反应提供热量。由此天然气重整装置100将原料气转化为富氢气体，并将富氢气体提供给SOFC发电系统的电堆进行电化学反应，将化学能转变为电能。原料气优选为天然气，更优选为天然气和水蒸气的混合气体。富氢气体优选为富氢气体。燃烧器300使用的燃料优选为天然气。天然气重整装置100其长度约1m，直径约20cm，重量在20kg以内，主要为功率约为1kw级别的电堆提供富氢气体。

下面请参考图3和图4，重整换热器200的主体结构由燃烧筒210、重整筒220和排烟筒230组成。其中，燃烧筒210构造为两端开口的筒状，重整筒220构造为两端缩口的筒状，排烟筒230构造为一端封闭且另一端缩口的筒状。重整筒220套设在燃烧筒210外，排烟筒230套设在重整筒220外，三者大致构成同心结构。且重整筒220的长度小于燃烧筒210的长度，排烟筒230的长度小于或等于重整筒220的长度。在未示出的实施方式中，重整筒220、排烟筒230以及燃烧筒210的长度可以相等，三者采用浇注成型。

重整筒220的重整腔上封板225与燃烧筒210的顶端对齐并连接，重整筒220的重整腔下封板226连接至燃烧筒210的底端的上方侧壁位置，重整筒220和燃烧筒210对接好后优选采用先点焊再满焊的方式固定。

排烟筒230大致呈水缸状，开口朝下套设在重整筒220上。并且排烟筒230的排烟腔上封板231不与重整筒220的顶部接触，进而排烟筒230的排烟腔下封板234连接至重整筒220的底端的上方侧壁，排烟筒230和重整筒220对接好后优选采用先点焊再满焊的方式固定。

由此，燃烧筒210内部的空间构成燃烧腔250，重整筒220和燃烧筒210之间的空腔构成重整腔260，排烟筒230和重整筒220之间的空隙构造为排烟腔270，并且排烟腔270与燃烧腔250连通且包围重整腔260。

重整腔260的下部设置有进气均流板227，上部设置有排气均流板228。进气均流板227与重整腔下封板226之间构成进气缓冲室，重整进气管222连通进气缓冲室；排气均流板228与重整腔上封板225之间构成排气缓冲室，重整排气管221的一端连通排气缓冲室，另一端连通电堆的阳极进气口。催化剂填充在进气均流板227和排气均流板228之间的重整腔260。催化剂优选为颗粒状、圆柱状或球状，以利于催化剂的装卸。为了增加比表面积，催化剂可以具有多孔结构。

换句话说，重整腔自下而上分为进气缓冲室、反应室和排气缓冲室，其中反应室中填充有催化剂；原料气经由重整进气管222进入进气缓冲室，然后经过进气均流板227均流后均匀地通过反应室，发生化学反应后，再经过排气均流板228均流进入排气缓冲室，最后经由重整排气管221对外供应富氢气体。

排烟腔270的下部设置有排烟均气板235，排烟均气板235和排烟腔下封板234之间构成排烟缓冲室，排烟管232连通排烟缓冲室。

补热燃烧器240的一端连通电堆的阳极排气口，另一端从重整换热器200的上方穿过排烟腔上封板231，延伸进入燃烧腔的下部。并且燃烧腔250内的补热燃烧器240间隔预定距离设置有补热烧嘴241，以在重整换热器200的轴向方向上均匀排出阳极气体。电堆和重整换热器200之间的补热燃烧器240上设置有补燃气体调节阀。

由此，燃料在燃烧腔250中燃烧，加热重整腔260，生成的烟气向上进入排烟腔270，再向下经由排烟管232排出，并对重整腔260进行二次加热。原料气通过重整进气管222进入进气缓冲室，经过整流均压后向上扩散并与催化剂接触，在加热的条件下反应生成富氢气体。富氢气体经过排气均流板228进入排气缓冲室，经过汇集并均压后经由重整排气管221输送至电堆的阳极参加电化学反应。电堆的阳极产生的阳极气体温度较高，且残留有部分可燃气体，通过补热燃烧器240返回燃烧腔250加热重整腔260，并烧尽残存的可燃气体。阳极气体从补热燃烧器240上均匀分布的补热烧嘴241进入燃烧腔，这样能够形成在重整换热器200的径向方向上均匀分布的温度场，有利于重整反应的进行。

本实用新型利用了电堆的电化学反应放出的热量，并回收了残存的可燃气体，具有节能降耗的有益效果，具有很高的经济社会效益。

为了方便催化剂的装卸，重整换热器200还包括设置在重整换热器200的上方的催化剂装卸装置，催化剂装卸装置优选为催化剂装卸管223，催化剂装卸管223依次穿过排烟腔上封板231、重整腔上封板225和排气均流板228，连接至重整腔260。由于催化剂为颗粒状，加之天然气重整装置100的体积较小，可以直接从催化剂装卸管223中倾倒出或从催化剂装卸管223中装入。

此外，重整换热器200还设置有卸爆装置和温度检测装置。卸爆装置优选为卸压管233，温度检测装置包括重整腔测温接管224以及燃烧腔测温接管211。卸压管233设置在排烟筒230的上部并与排烟腔270连通，在燃烧腔250和排烟腔270的内部压力超过限值时自动泄压，从而防止发生爆炸事故，卸压管233具体可以设置在排烟筒230的顶部或者侧上部。重整腔测温接管224从重整换热器200的上方依次穿过排烟腔上封板231和重整腔上封板225，连接至排气缓冲室，其内部设置有温度计，用于测量反应温度。燃烧腔测温接管211从重整换热器200的上方穿过排烟腔上封板231，连接至排烟腔270，温度计从燃烧腔测温接管211中插入燃烧腔250，以测量烟气的温度。

下面请参考图5、图6和图7，燃烧器300的主体由定位筒340和调温筒350构成。定位筒340构造为底端封闭的筒状，调温筒350构造为两端开口的筒状，调温筒350的外径与定位筒340的内径相对应，以便于调温筒350从定位筒340的上方插入定位筒340。调温筒350的外径还与重整换热器200的燃烧筒210的内径相对应，以便于调温筒350能够插入燃烧筒210。在图1和图2所示的实施方式中，调温筒350的外径等于燃烧筒210的内径，燃烧筒210的内径约等于定位筒340的内径，燃烧器300可以从重整换热器200的下方插入重整换热器200。

具体地，参考图6，定位筒340中设置有预混器330、风室隔板341以及预混风罩342。风室隔板341位于定位筒340的上部，风室隔板341下方的空间构成保温腔343；预混风罩342位于风室隔板341的上方并连接在风室隔板341上，预混风罩342与定位筒340大致呈同心结构，预混风罩342与定位筒340的侧壁之间的空间构成配风腔344，预混风罩342的上部开设有定位口，调温筒350通过定位块352连接至预混风罩342；预混器330设置在预混风罩342的内部并穿过风室隔板341，预混器330的外壁上设置有穿孔。预混风罩342上开设有多个通孔，每个通孔的直径约为8mm，并且多个通孔呈圆周排列，由此预混器330经由穿孔和预混风罩342上的通孔与配风腔344连通。

燃气进气管310从燃烧器300的底部穿过定位筒340并连接至预混器330，用于向预混器330中输入燃料；空气进气管320的一端连通至配风腔344，另一端连通至电堆的阴极排气口。燃气进气管310的顶部设置有燃气喷嘴311，来自燃气进气管310的燃料经由燃气喷嘴311喷入预混器330，来自电堆阴极的空气和燃料在预混器330中混合成混合气。

调温筒350的底部设置有布风板351，其上开设有多个布风孔，每个布风孔的直径约为2mm。调温筒350内还具有燃烧喷嘴331、点火装置332、火焰检测装置333和火焰保护罩353。其中燃烧喷嘴331设置于预混器330的上方并与预混器330连通，在预混器330中混合后的混合气体从燃烧喷嘴331喷出，燃烧喷嘴331优选为导电材料制成。燃烧喷嘴331的顶表面设置有8个2mm的喷气孔，以使得混合气能够均匀的喷射。

点火装置332和火焰检测装置333设置在燃烧喷嘴331的两侧，并且三者间隔开。点火装置332用于向燃烧喷嘴331发射电弧，点燃混合气体。火焰检测装置333用于检测火焰的燃烧情况，当检测到成功点火，则点火装置332停止放电。火焰保护罩353构造为筒状，并套设在火焰检测装置333、点火装置332和燃烧喷嘴331的外部，用于在大风量和/或低温度燃烧时维持火焰的稳定。

此外，预混器330的上部构造为先窄后宽的变径结构，以提高混合气体进入燃烧喷嘴331的速度。变径结构可以为文丘里结构。定位筒340的底部设置有观火孔360，用于观察火焰的燃烧情况。观火孔360延伸进入保温腔343，穿过保温材料，以便于能够观察火焰。

空气进气管320上设置有空气流量调节阀，燃气进气管310设置有燃气调节阀，以方便对流量的调节。燃烧器300的底部还具有并紧底座，用于固定燃烧器300，并紧底座优选为法兰。

燃烧器300的运行过程请参考图7，来自电堆阴极的空气在配风腔344中分为一次风和二次风。一次风沿依次经过配风腔344、预混风罩342的通孔以及预混器330上穿孔的一次风流路进入预混器330与燃料混合；二次风沿依次经过配风腔344和布风孔的二次风流路进入调温筒350，燃烧产生的烟气混合并进行补燃。

具体地，燃烧器300在天然气重整装置100的启动阶段为重整反应提供热量。电堆的阴极入口设置有鼓风机，使得空气流经阴极后从阴极排气口排出，再通过空气进气管320进入配风腔344。一次风先经由预混风罩342上的通孔进入预混风罩342，然后穿过预混器330外壁上的穿孔进入预混器330与燃料混合为混合气。混合气从燃烧喷嘴331喷出并被点火装置332点燃，以加热燃烧腔250。二次风直接向上穿过布风孔进入燃烧腔250，补充氧气使得燃料完全燃烧。

随着电堆中电化学反应的进行，电堆的温度逐渐升高，阴极气体的温度也逐渐升高，并且其中含有部分未反应的氧气。高温的阴极气体从燃烧器300进入燃烧腔250，高温的阳极气体从补热燃烧器240进入燃烧腔250，二者自身携带的热量及二者燃烧产生的热量可以加热重整腔260。

由此，启动阶段结束后进入维持阶段，利用电堆的反应生成的热量维持重整反应的进行，能够减少甚至关闭燃烧器300中燃料的输入。

本实用新型还提供一种SOFC发电系统，包括电堆、天然气重整装置100和控制装置。电堆为固体氧化物燃料电池，其中设置有温度传感器。

补燃气体调节阀、燃气调节阀以及空气流量调节阀均可以为电控调节阀。控制装置与温度传感器、点火装置332、补燃气体调节阀、燃气调节阀以及空气流量调节阀电连接，并配置为能够根据电堆的温度控制补燃气体调节阀、燃气调节阀以及空气流量调节阀的开度。

具体地，控制装置还配置为在SOFC发电系统的启动阶段控制燃气调节阀和空气流量调节阀打开，并控制点火装置332点火，以加热重整换热器200。

重整腔260内的温度达到重整反应温度时，重整换热器200开始向电堆阳极输送富氢气体，电堆内开始发生电化学反应。

随着电堆内反应的进行，电堆的温度逐渐升高，阴极气体和阳极气体的温度也逐渐升高，能够返回燃烧腔250对重整腔260补充加热。此时控制装置随着温度的上升控制燃气调节阀减小开度，减小燃料的消耗。

随着电堆内电化学反应的进一步进行，阴极气体和阳极气体的温度可以达到或超过重整反应温度，此时控制装置控制燃气调节阀关闭。SOFC发电系统的启动阶段结束，进入维持阶段，利用电堆反应生成的热量以及阴极气体和阳极气体的燃烧热维持重整换热器200内重整反应的进行，无需外部再输入燃料，能起到节能降耗的作用，具有很高的经济及社会效益。

除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本实用新型。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。

本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种天然气重整装置，其特征在于，包括：

重整换热器，所述重整换热器包括燃烧腔和重整腔，所述重整腔包围所述燃烧腔，所述重整腔内填充有催化剂，所述重整腔中发生重整反应产生富氢气体；

燃烧器，位于所述重整换热器的下方并与所述燃烧腔连通，所述燃烧器包括燃气进气管、空气进气管和点火装置，所述点火装置用于点燃所述燃烧腔中的燃料和空气，以加热所述重整腔；以及

补热燃烧器，延伸进入所述燃烧腔且位于所述燃烧器的上方，所述补热燃烧器与所述燃烧腔连通，用于向所述燃烧腔输入补热燃料。

2.根据权利要求1所述的天然气重整装置，其特征在于，所述补热燃烧器的在所述燃烧腔内的部分间隔预定距离设置有补热烧嘴。

3.根据权利要求1所述的天然气重整装置，其特征在于，所述重整换热器还包括排烟腔，所述排烟腔包围所述重整腔，所述排烟腔的上部与所述燃烧腔连通，所述排烟腔的下部设置有排烟管。

4.根据权利要求1所述的天然气重整装置，其特征在于，所述天然气重整装置还包括催化剂装卸装置，从所述重整换热器上方连通至所述重整腔，用于装卸所述催化剂。

5.根据权利要求1所述的天然气重整装置，其特征在于，所述天然气重整装置还包括温度检测装置，所述温度检测装置包括：

燃烧腔测温接管，从所述重整换热器的上方延伸进入所述燃烧腔，用于检测所述燃烧腔的温度；

重整腔测温接管，从所述重整换热器的上方延伸进入所述重整腔，用于检测所述重整腔的温度。

6.根据权利要求3所述的天然气重整装置，其特征在于，所述天然气重整装置还包括卸爆装置，从所述天然气重整装置的上部连通至所述排烟腔，用于在所述排烟腔压力过大时泄压。

7.一种SOFC发电系统，其特征在于，包括：

电堆，所述电堆中设置有阳极进气口；以及

根据权利要求1到6中任意一项所述的天然气重整装置，所述天然气重整装置包括重整排气管，所述重整排气管与所述阳极进气口连通，用于向所述电堆提供所述富氢气体。

8.根据权利要求7所述的SOFC发电系统，其特征在于，所述电堆中设置有阴极排气口，所述燃烧器的所述空气进气管与所述阴极排气口连通，用于向所述燃烧腔输入来自所述电堆的阴极气体。

9.根据权利要求8所述的SOFC发电系统，其特征在于，所述电堆还设置有阳极排气口，所述补热燃烧器与所述阳极排气口连通，用于向所述燃烧腔输入来自所述电堆的阳极气体。

10.根据权利要求9所述的SOFC发电系统，其特征在于，所述电堆中设置有温度传感器，所述燃气进气管上设置有燃气调节阀，所述SOFC发电系统还包括控制装置，所述控制装置与所述电堆电连接，并配置为能够根据所述电堆的温度控制所述燃气调节阀的开度，并且所述控制装置还配置为：

在所述SOFC发电系统的启动阶段控制所述燃气调节阀打开，所述点火装置点火，加热所述重整换热器，

当所述电堆的温度小于预设温度时，所述控制装置随着温度的上升控制所述燃气调节阀减小开度，

当所述电堆的温度大于或等于所述预设温度时，所述控制装置控制所述燃气调节阀关闭。

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