包括气化器的液体燃料重整器和将液体可重整燃料重整的方法技术

液体燃料重整器(400)包括燃料气化器(415)，所述燃料气化器(415)利用来自能在所述重整器(400)的启动模式中操作并且因此独立于所述重整器的重整反应区的上游热源特别是电加热器(406)的热以使燃料在下游气化区中气化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2013年11月6日提交的美国专利申请序号61/900,510的权益，将其全部内容引入本文作为参考。
本公开内容涉及液体燃料重整器和更具体地涉及这样的重整器：其包括用于使液体燃料在其引入到气相重整反应区(zone)中之前气化或蒸发的燃料气化器。
技术介绍
液体燃料气相重整器是其中使包含气化的液体燃料(例如甲醇、乙醇、馏出物、石脑油、煤油、汽油、柴油、生物柴油等、或其组合)和包含氧气的气体(含氧气体，oxygen-containinggas)典型地空气和在蒸汽重整器或自热重整器的情况下作为蒸汽的水的气态可重整反应混合物在气相中转化为富含氢气的重整物(通常被称为“合成气体”或“合成气”)的化学反应器。该类型的重整器包括用于使液体燃料在如下之前或者当如下时气化或蒸发的一些手段：所述燃料与可重整反应混合物的包含氧气的气体和蒸汽(如果使用的话)组分混合。在一种已知类型的用于液体燃料重整器的气化器中，将处于环境温度的液体燃料作为喷雾引导向经电加热的表面，其中在与所述热表面接触时发生所述燃料的气化。基于所述燃料与热表面的接触即“接触气化”的原理而操作的液体燃料气化器易受以下缺点：将环境温度燃料(所谓的“冷燃料”)快速引入到热表面上可导致燃料液滴弹起而不气化以及粘附至所述热表面的燃料液滴通过热解而分解。这些事件的任一个可导致焦油和/或焦炭的累积，所述焦油和/或焦炭对如下有害：所述重整器的有效率的操作以及在重整器向燃料电池系统供应富含氢气的重整物的情况下，还可加上所述燃料电池系统的有效率的操作。已知在液体燃料重整器中通过如下使液体燃料气化：将所述燃料用热气体加热至其气化温度，所述热气体由将所述液体燃料的一部分用作为空气供应的氧气燃烧得到。虽然该类型的燃料气化器避免了上述接触气化的缺点，但是其易受如下缺点：该燃烧反应有形成炭黑和/或其它富含碳的热解产物例如焦油和焦炭的风险，所述炭黑和/或其它富含碳的热解产物例如焦油和焦炭随着时间流逝将积聚，导致所述气化器为其一部分的重整器的性能的逐渐退化。因此对于在液体燃料重整器中引入如下的燃料气化器存在需要：其避免了已知气化器装置的前述缺点，同时提供所有类型的可重整液体燃料的有效的和在热方面有效率的气化。
技术实现思路
根据本公开内容，提供用于制造富含氢气的重整物的液体燃料重整器系统，所述液体燃料重整器系统可包括：液体燃料重整器，可包括重整器入口；导管，其包括包含氧气的气体入口、位于所述包含氧气的气体入口下游的液体可重整燃料入口、和位于所述液体可重整燃料入口下游的气态反应混合物出口，其中所述导管可提供所述包含氧气的气体入口、所述液体可重整燃料入口和所述气态反应混合物出口之间的流体连通，并且所述气态反应混合物出口可与所述重整器入口流体连通；第一热源，可包括电加热器，所述第一热源可设置在所述导管中的在所述包含氧气的气体入口下游且在所述液体可重整燃料入口上游的位置处；第二热源，可包括来自所述液体燃料重整器和/或在所述液体燃料重整器外部的氢气重整物消耗装置的放热热(热量)，所述第二热源可与所述导管热连通并且处于在所述第一热源下游且在所述液体可重整燃料入口上游的位置处；气化器，所述气化器可设置在所述导管中的在所述液体可重整燃料入口下游或者限定所述液体可重整燃料入口的位置处；和富含氢气的重整物出口。在所述液体燃料重整器系统中，第三热源可包括电加热器并且可设置在所述导管内在所述第二热源的下游。在所述液体燃料重整器系统中，电加热器可为电阻加热器。在所述液体燃料重整器系统中，可设置与所述液体重整器热连通的热交换器结构体。在所述液体燃料系统中，所述主气流导管可进一步包括分支导管，所述分支导管具有设置在所述主导管内或者外部的包含氧气的气体入口，连接至所述主导管且设置在所述气化器下游的包含氧气的气体入口。所述液体燃料重整器系统还可包括控制器，所述控制器与如下可操作地连通：位于所述导管中在所述气化器的出口处或下游的热电偶，位于所述导管中在所述气化器上游的热电偶，位于所述导管中在所述气化器上游的包含氧气的气体流量计，位于所述液体可重整燃料入口处或上游的液体可重整燃料流量计，包含氧气的气体的来源，液体可重整燃料的来源，所述第一热源和所述第二热源。在所述液体燃料重整器系统中，所述氢气重整物消耗装置可包括燃料电池单元。在所述液体燃料重整器系统中，所述第二热源可包括来自燃料电池堆和/或燃料电池堆的后燃烧器的放热热。在所述液体燃料重整器系统中，所述气化器可包括液体燃料管线，所述液体燃料管线提供所述气化器和液体燃料的来源之间的流体连通。在所述液体燃料重整器系统中，所述液体燃料管线的位于所述导管中的末端段(section)可包括燃料撒布器。在所述液体燃料重整器系统中，所述液体燃料管线可包括热传递段，所述液体燃料管线的所述热传递段可与所述第一热源和所述第二热源的至少一个热连通并且与其邻近(接近)。在所述液体燃料重整器系统中，所述气化器可包括燃料撒布器。在所述液体燃料重整器系统中，所述燃料撒布器可为虹吸油芯(wick)或喷射器。在所述液体燃料重整器系统中，所述液体燃料重整器可为自热重整器。在所述液体燃料重整器系统中，所述包含氧气的气体入口可用水/蒸汽入口代替，并且所述液体燃料重整器可为蒸汽重整器。在所述液体燃料重整器系统中，所述第二和任意第三热源可定位成邻近于所述气化器并且在所述气化器上游。根据本公开内容，提供将液体可重整燃料重整的方法，所述方法可包括将包含氧气的气体引入到用于将流体朝着重整器的入口发送的导管中；将所述包含氧气的气体的物流用如下的至少一个加热：第一热源，包括来自所述反应器和/或外部的氢气重整物消耗装置的放热热，所述第二热源与所述导管在所述第一热源下游且在所述燃料入口上游热连通，所述第二热源提供经加热的包含氧气的气体的物流；通过气化器或晚于气化器将液体可重整燃料引入到所述经加热的包含氧气的气体的物流中以提供经加热的气态重整反应混合物；和将所述经加热的气态重整反应混合物重整以制造富含氢气的重整物。所述方法可进一步包括将所述包含氧气的气体的物流和/或所述经加热的包含氧气的气体的物流用设置在所述导管内和所述第二热源下游的包括电加热器的第三热源加热。所述方法可进一步包括停止用所述第一热源加热所述包含氧气的气体...

【技术保护点】
用于制造富含氢气的重整物的液体燃料重整器系统，所述液体燃料重整器系统包括：包括重整器入口的液体燃料重整器；导管，其包括包含氧气的气体入口、位于所述包含氧气的气体入口的下游的液体可重整燃料入口、和位于所述液体可重整燃料入口的下游的气态反应混合物出口，其中所述导管提供所述包含氧气的气体入口、所述液体可重整燃料入口和所述气态反应混合物出口之间的流体连通，并且所述气态反应混合物出口与所述重整器入口流体连通；包括电加热器的第一热源，所述第一热源设置在所述导管中的在所述包含氧气的气体入口的下游且在所述液体可重整燃料入口的上游的位置处；包括来自所述液体燃料重整器和/或在所述液体燃料重整器外部的氢气重整物消耗装置的放热热的第二热源，所述第二热源与所述导管热连通并且处于在所述第一热源的下游在所述液体可重整燃料入口的上游的位置处；和气化器，所述气化器设置在所述导管中的在所述液体可重整燃料入口的下游或者限定所述液体可重整燃料入口的位置处。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.06 US 61/900,5101.用于制造富含氢气的重整物的液体燃料重整器系统，所述液体燃料重
整器系统包括：
包括重整器入口的液体燃料重整器；
导管，其包括包含氧气的气体入口、位于所述包含氧气的气体入口的下
游的液体可重整燃料入口、和位于所述液体可重整燃料入口的下游的气态反
应混合物出口，其中所述导管提供所述包含氧气的气体入口、所述液体可重
整燃料入口和所述气态反应混合物出口之间的流体连通，并且所述气态反应
混合物出口与所述重整器入口流体连通；
包括电加热器的第一热源，所述第一热源设置在所述导管中的在所述包
含氧气的气体入口的下游且在所述液体可重整燃料入口的上游的位置处；
包括来自所述液体燃料重整器和/或在所述液体燃料重整器外部的氢气
重整物消耗装置的放热热的第二热源，所述第二热源与所述导管热连通并且
处于在所述第一热源的下游在所述液体可重整燃料入口的上游的位置处；和
气化器，所述气化器设置在所述导管中的在所述液体可重整燃料入口的
下游或者限定所述液体可重整燃料入口的位置处。
2.权利要求1的液体燃料重整器系统，其包括
包括电加热器的第三热源，所述第三热源设置在所述导管中的在所述第
一和第二热源的下游且在所述液体可重整燃料入口的上游的位置处。
3.权利要求2的液体燃料重整器系统，其中各所述电加热器为电阻加热
器。
4.权利要求1的液体燃料重整器系统，其包括与所述重整器热耗散连通
的热交换器。
5.权利要求1-5的液体燃料重整器系统，其包括控制器，所述控制器与
如下可操作地连通：位于所述导管中在所述气化器的出口处或下游的热电
偶，位于所述导管中在所述气化器的上游的热电偶，位于所述导管中在所述
气化器的上游的包含氧气的气体流量计，位于所述液体可重整燃料入口处或
上游的液体可重整燃料流量计，包含氧气的气体的来源，液体可重整燃料的
来源，第一热源，第二热源，和第三热源。
6.权利要求1-5任一项的液体燃料重整器系统，其中所述氢气重整物消

\t耗装置包括燃料电池单元。
7.权利要求1-6任一项的液体燃料重整器系统，其中所述第三热源包括
来自燃料电池单元的燃料电池堆和/或后燃烧器的放热热。
8.权利要求1-7任一项的液体燃料重整器系统，其中所述气化器包括液
体燃料管线，所述液体燃料管线提供所述气化器和液体燃料的来源之间的流
体连通。
9.权利要求8的液体燃料重整器系统，其中所述液体燃料管线的位于所
述导管中的末端段包括燃料撒布器。
10.权利要求8或9的液体燃料重整器系统，其中所述液体燃料管线包
括热传递段，所述液体燃料管线的热传递段与所述第一热源、所述第二热源、
和所述第三热源的至少一个热连通并且与其邻近。
11.权利要求1-8任一项的液体燃料重整器系统，其中所述气化器包括
燃料撒布器。
12.权利要求9-11任一项的液体燃料重整器系统，其中所述燃料撒布器
为虹吸油芯或喷射器。
13.权利要求1-12任一项的液体燃料重整器系统，其中所述液体燃料重
整器为自热重整器。
14.权利要求1-12任一项的液体燃料重整器系统，其中将所述包含氧气
的气体入口用水/蒸汽入口代替，并且所述液体燃料重整器为蒸汽重整器。
15.权利要求1-13任一项的液体燃料重整器系统，其中所述第二热源定
位成邻近所述气化器并且在所述气化器的上游。
16.权利要求1-16任一项的液体燃料重整器，其进一步包括连接至所述
导管的分支导管。
17.权利要求16的液体燃料重整器，其中所述分支导管包括：设置在所
述主导管内的包含氧气的气体入口，和连接至所述主导管并且设置在液体燃
料气化区的下游的包含氧气的气体出口。
18.权利要求16的液体燃料重整器，其中所述分支导管包括：设置在所
述主导管外部的包含氧气的气体入口，和连接至所述主导管并且设置在所述
液体燃料气化区的下游的包含氧气的气体出口。
19.将液体可重整燃料重整的方法，所述方法包括：
将包含氧气的气体引入到用于将流体朝着重整器的入口发送的导管中；
将所述包含氧气的气体的物流用如下的至少一个加热以提供经加热的
包含氧气的气体的物流：设置在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：CM芬纳蒂，P德瓦尔德，
申请(专利权)人：瓦特燃料电池公司，
类型：发明
国别省市：美国;US