基于余热利用的燃料催化重整器制造技术

本发明专利技术提供了一种基于余热利用的燃料催化重整器，包括换热蒸发器、旋流器、混合室、收集槽、催化反应室以及壳体，换热蒸发器包括第一流道以及第二流道；壳体的内部从上到下依次设置有依次连接的旋流器、混合室、催化反应室且旋流器、混合室、催化反应室的外壁与壳体之间形成第一容纳空间，高温废气通过高温废气进口进入第一容纳空间并经中温废气连接口进入第一流道的顶部后并从第一流道的底部经低温废气出口排出；液态水经液态水进口进入第二流道的底部并从第二流道的顶部进入旋流器、混合室、催化反应室后从重整气出口排出，本发明专利技术利用废气余热进行重整，换热效率高，可抑制积碳焦化现象，体积小。体积小。体积小。

【技术实现步骤摘要】
基于余热利用的燃料催化重整器


[0001]本专利技术涉及燃料催化重整
，具体地，涉及一种基于余热利用的燃料催化重整器。

技术介绍

[0002]发动机拥有较高的废气温度，满足燃料催化重整温度要求，因此可以利用高温废气余热提供催化重整所需热能。燃料催化重整主要包括水蒸气重整、部分氧化重整以及自热重整等方式。部分氧化重整以及自热重整引入的氧气是燃料积碳的一个重要因素。而利用废气余热供热，使得燃料与水蒸气发生催化重整反应，形成高温富氢重整气，然后重新注入燃烧室中燃烧，或用于燃料电池中转化为电能的技术手段，相比于其他重整燃烧技术具有重整气热值高，不易积碳焦化等优点。
[0003]基于余热利用的燃料催化重整器可以在不改变基础燃烧系统、不提供额外供热装置的情况下，利用余热生成高温富氢裂解气。但现有的重整设备换热效率低导致能源利用效率低，体积大，且常伴随有积碳焦化等现象。
[0004]专利文献CN1887691A公开了一种利用内燃机余热的甲醇催化重整制氢装置及控制方法,属于内燃机余热应用领域。该装置主要包括有设置在重整器壳体(5)的前部、中部和后部的甲醇水溶液气化腔(17)、催化反应腔(16)、重整气产物腔(15)。在重整器壳体(5)的中部为多孔蜂窝陶瓷(8),多孔蜂窝陶瓷(8)的内部为催化反应腔(16),在催化反应腔(16)的内壁设置有蜂窝状的小孔,小孔内壁涂敷了重整催化剂,换热管(7)轴向穿过多孔蜂窝陶瓷(8)，但该设计重整器壳体内部增加蜂窝陶瓷，增加了设备的复杂性。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于余热利用的燃料催化重整器。
[0006]根据本专利技术提供的一种基于余热利用的燃料催化重整器，包括换热蒸发器、旋流器、混合室、收集槽、催化反应室以及壳体；
[0007]所述换热蒸发器包括第一流道以及第二流道；
[0008]所述壳体的内部从上到下依次设置有依次连接的旋流器、混合室、催化反应室且旋流器、混合室、催化反应室的外壁与壳体之间形成第一容纳空间；
[0009]高温废气通过高温废气进口进入第一容纳空间的底部并流动至第一容纳空间的顶部变为中温废气并经中温废气连接口进入第一流道的顶部后并从第一流道的底部经低温废气出口排出；
[0010]液态水经液态水进口进入第二流道的底部并从第二流道的顶部进入旋流器、混合室、催化反应室后从重整气出口排出，所述混合室上连接有燃料进口；
[0011]其中，第一流道中的中温废气与第二流道中的液态水逆流进行热传递进而使中温废气变为低温废气，液态水变为水蒸气。
[0012]优选地，所述换热蒸发器采用管壳式换热结构，其中，第一流道为壳程，第二流道为管程，所述第二流道的数量为一个或多个。
[0013]优选地，所述第二流道沿周向延伸出多级肋片。
[0014]优选地，所述燃料进口通过压力旋流雾化喷嘴将燃料喷入到所述混合室中。
[0015]优选地，所述压力旋流雾化喷嘴将燃料雾化成10
‑
30μm直径大小的液滴喷入到所述混合室中。
[0016]优选地，所述旋流器采用如下任一种结构：
[0017]‑
采用旋流出口为多根均沿顺时针或均沿逆时针切向均匀或非均匀布置的出口管；
[0018]‑
包括旋流出口总管以及固定轴，旋流出口总管和固定轴之间依次均匀布置有多个旋叶片，相邻的两个旋叶片之间形成旋流通道，所述水蒸气通过所述旋流通道形成旋转气流。
[0019]优选地，所述混合室上设置有高沸点残留收集槽。
[0020]优选地，从混合室到催化反应室内部形成从扩张段到收缩段再到扩张段的腔室空间布置。
[0021]优选地，所述收缩段上设置有扰流柱。
[0022]优选地，所述换热蒸发器沿壳体的周向布置。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0024]1、本专利技术利用废气余热进行重整，换热效率高，重整气热值升高，相比其他重整方式，该水蒸气重整方式同时可抑制积碳焦化现象的产生。
[0025]2、本专利技术通过设计布局集成到一个整体圆柱形重整器中，从而使得整体结构紧凑一体化，占用空间小。
[0026]3、本专利技术中的蒸发器充分利用外层换热面积进行水蒸气的生成，内层进行换热强化，使热量损失小，提高了换热效率，更充分利用了废气余热。
[0027]4、本专利技术中的旋流器，利用切向形成旋流的方案，使得水蒸气与燃料的接触更加充分，强化了对流换热及蒸发混合的效果，同时将高沸点残留分离出去，避免了蒸发残留积聚在催化剂表面，对后续重整反应模组产生影响。
[0028]5、本专利技术中采用压力旋流雾化喷嘴，利用压力旋流雾化原理形成微小液滴，强化燃料蒸发效果。
[0029]6、本专利技术采用扩张
‑
收缩
‑
扩张混合腔室，通过流道的尺寸设计以改变流动状态，强化湍流及涡流，使流动混合更加充分均匀。
附图说明
[0030]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0031]图1为本专利技术的结构示意图；
[0032]图2为一个优选例中旋流器的结构示意图；
[0033]图3为一个变化例中旋流器的结构示意图。
[0034]图中示出：
[0035]液态水进口1
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中温废气连接口11
[0036]换热蒸发器2
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低温废气出口12
[0037]旋流器3
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壳体13
[0038]燃料进口4
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第一容纳空间14
[0039]压力旋流雾化喷嘴5
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第一流道15
[0040]混合室6
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第二流道16
[0041]收集槽7
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旋流出口17
[0042]催化反应室8
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旋流出口总管18
[0043]重整气出口9
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固定轴19
[0044]高温废气进口10
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旋叶片20
具体实施方式
[0045]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于余热利用的燃料催化重整器，其特征在于，包括换热蒸发器(2)、旋流器(3)、混合室(6)、收集槽(7)、催化反应室(8)以及壳体(13)；所述换热蒸发器(2)包括第一流道(15)以及第二流道(16)；所述壳体(13)的内部从上到下依次设置有依次连接的旋流器(3)、混合室(6)、催化反应室(8)且旋流器(3)、混合室(6)、催化反应室(8)的外壁与壳体(13)之间形成第一容纳空间(14)；高温废气通过高温废气进口(10)进入第一容纳空间(14)的底部并流动至第一容纳空间(14)的顶部变为中温废气并经中温废气连接口(11)进入第一流道(15)的顶部后并从第一流道(15)的底部经低温废气出口(12)排出；液态水经液态水进口(1)进入第二流道(16)的底部并从第二流道(16)的顶部进入旋流器(3)、混合室(6)、催化反应室(8)后从重整气出口(9)排出，所述混合室(6)上连接有燃料进口(4)；其中，第一流道(15)中的中温废气与第二流道(16)中的液态水逆流进行热传递进而使中温废气变为低温废气，液态水变为水蒸气。2.根据权利要求1所述的基于余热利用的燃料催化重整器，其特征在于，所述换热蒸发器(2)采用管壳式换热结构，其中，第一流道(15)为壳程，第二流道(16)为管程，所述第二流道(16)的数量为一个或多个。3.根据权利要求2所述的基于余热利用的燃料催化重整器，其特征在于，所述第二流道(16)沿周向延伸出多级肋片。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰健，周超，郭岍桢，吕田，顾根香，韩东，
申请(专利权)人：上海齐耀动力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：