一种管壳式换热重整器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种管壳式换热重整器，属于换热重整器技术领域。其包括壳体及多根设置于壳体内部的流通管；壳体与所有流通管的外管壁之间形成用于供高温流体流动的第一流道；每根流通管的内部为供待重整介质流动的第二流道；每根流通管的内壁均有催化剂；至少部分流通管的外壁设有多孔网格支撑结构，可起到翅片传热作用，提高传热速率；流通管内设有多孔结构，以增加换热和催化重整反应的总面积，从而大幅提高换热重整器的重整效率和换热效果。而大幅提高换热重整器的重整效率和换热效果。而大幅提高换热重整器的重整效率和换热效果。

【技术实现步骤摘要】
一种管壳式换热重整器


[0001]本技术涉及换热重整器
，具体而言，涉及一种管壳式换热重整器。

技术介绍

[0002]固体氧化物燃料电池可直接把燃料中的化学能转换成电能，过程不受卡诺循环的限制，其发电效率可达60％以上，且可采用氢气、甲烷、甲醇等碳氢化合物作为燃料，排放物只有水和/或二氧化碳，不排放其他有害气体，因此是一种十分清洁高效的能源技术，其大规模应用有利于我国“双碳”目标的达成。
[0003]直接使用碳氢燃料时，在燃料电池堆内反应容易产生积碳现象，从而堵塞电池多孔结构，降低电池性能和服役寿命。因此，通常需要在碳氢燃料进入固体氧化物燃料电池堆之前对其进行重整处理，将之转变为氢气和一氧化碳。碳氢燃料重整反应是一个强吸热反应，通常需要在燃料重整器内设置重整催化剂，并将重整器设置于外部热源附近。传统的重整器为直管式结构，其内部填充具有催化性能的多孔材料或其他类型的催化剂，重整效果较差。
[0004]管壳式结构器件常见于化工、生物等领域的换热器，很少用作重整器。作为换热器时，以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器，具有结构简单、价格低廉、并能在高温高压下使用的特点，是目前应用最为广泛的换热器类型。传统的管壳式换热器管芯采用若干根圆形不锈钢或铜材质圆管，传热面积即为圆管的外表面积，因此传热效率有限。在一些对换热要求高的场合，需要增加大量的换热管以实现增加传热面积的目的，这种情况下不仅增加了换热器的重量，而且也给换热器的设计和加工带来难题。
[0005]鉴于此，本技术提供一种具有较高换热效率和重整效率的管壳式换热重整器。

技术实现思路

[0006]本技术的目的在于提供一种管壳式换热重整器，其具有较高的重整效率和换热效果。
[0007]本申请可这样实现：
[0008]第一方面，本技术提供一种管壳式换热重整器，管壳式换热重整器包括壳体以及多根设置于壳体内部且沿壳体长度方向延伸的流通管；
[0009]壳体与所有流通管的外管壁之间共同形成用于供高温流体流动的第一流道；
[0010]流通管的外壁设有多孔网格支撑结构；
[0011]每根流通管的内部区域均作为供待重整介质流动的第二流道，每根流通管的内壁均有用于发生重整反应的催化剂；
[0012]至少部分流通管内设有多孔结构，多孔结构的周缘与流通管的内壁接触。
[0013]在可选的实施方式中，多根流通管相互平行间隔设置；
[0014]流通管为直管或弯管。
[0015]在可选的实施方式中，多孔网格支撑结构沿流通管的长度方向连续设置或间隔设置；
[0016]当多孔网格支撑结构为间隔设置时，多孔网格支撑结构的其宏观表面可为平面或曲面。
[0017]在可选的实施方式中，当多孔网格支撑结构为间隔设置时，每个多孔网格支撑结构的总长度为1
‑
100mm，相邻两个多孔网格支撑结构之间的距离按需设置。
[0018]在可选的实施方式中，多孔网格支撑结构的厚度方向上设有多个贯穿孔；
[0019]多根流通管与多个贯穿孔一一对应并穿过贯穿孔。
[0020]在可选的实施方式中，流通管内的多孔结构连续或不连续设置；
[0021]当多孔结构为不连续设置时，多孔结构的宏观表面为平面或曲面。
[0022]在可选的实施方式中，当多孔结构为不连续设置时，多个多孔结构沿流通管的长度方向间隔设置；
[0023]其中，每个多孔结构的总长度为1
‑
200mm，相邻两个多孔结构之间的距离按需设置。
[0024]在可选的实施方式中，流通管内的多孔结构的表面有用于重整反应的催化剂。
[0025]在可选的实施方式中，壳体的壳壁开设有用于供待重整介质进出的第一物料进口和第一物料出口，以及用于供高温流体进出的第二物料进口和第二物料出口；每根流通管的一端与第一物料进口连接，另一端与第一物料出口连接。
[0026]本申请的有益效果包括：
[0027]通过在流通管的外壁设置多孔网格支撑结构，在起到支撑作用的同时可起到翅片传热作用，强化传热，提高传热速率；通过在流通管内设置多孔结构，可大幅增加第二流道的比表面积，增加换热和催化重整反应面积，在多孔网格支撑结构与多孔结构的配合下，可有效提高换热重整器的重整效率和换热效果。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0029]图1为本申请提供的换热重整器的第一种结构的部分爆炸示意图；
[0030]图2为图1中换热重整器的部分区域的结构示意图；
[0031]图3为本申请提供的换热重整器中网格结构的一种结构示意图；
[0032]图4为本申请提供的换热重整器的第二种结构的示意图；
[0033]图5为图4的部分爆炸图。
[0034]图标：10
‑
壳体；11
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第一物料进口；12
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第一物料出口；13
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第二物料进口；14
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第二物料出口；15
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第一连接管；20
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流通管；21
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多孔网格支撑结构；211
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多孔网格支撑层；212
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贯穿孔；22
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网格结构；222
‑
网格层；30
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第一流道；40
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第二流道。
具体实施方式
[0035]为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0036]因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0037]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0038]在本技术的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管壳式换热重整器，其特征在于，所述管壳式换热重整器包括壳体以及多根设置于所述壳体内部且沿所述壳体长度方向延伸的流通管；所述壳体与所有流通管的外管壁之间共同形成用于供高温流体流动的第一流道；所述流通管的外壁设有多孔网格支撑结构；每根所述流通管的内部区域均作为供待重整介质流动的第二流道，每根所述流通管的内壁均有用于发生重整反应的催化剂；至少部分所述流通管内设有多孔结构，所述多孔结构的周缘与所述流通管的内壁接触。2.根据权利要求1所述的管壳式换热重整器，其特征在于，多根所述流通管相互平行间隔设置；所述流通管为直管或弯管。3.根据权利要求1所述的管壳式换热重整器，其特征在于，所述多孔网格支撑结构沿所述流通管的长度方向连续设置或间隔设置。4.根据权利要求3所述的管壳式换热重整器，其特征在于，当所述多孔网格支撑结构为间隔设置时，所述多孔网格支撑结构的宏观表面为平面或曲面。5.根据权利要求4所述的管壳式换热重整器，其特征在于，当所述多孔网格支撑结构为间隔设置时，每个所述多孔网格支撑结构的总长度为1
‑
100mm，相邻两个所述多孔网格支...

【专利技术属性】
技术研发人员：文魁，刘敏，刘太楷，宋琛，董东东，范秀娟，王先彬，邓春明，毛杰，邓畅光，
申请(专利权)人：广东省科学院新材料研究所，
类型：新型
国别省市：