一种通用液体燃料重整器系统技术方案

本发明专利技术公开了一种通用液体燃料重整器系统，包括：依次连接的蒸发器装置和重整器装置，均布置在管状壳体内；管状壳体外部包围有外壳体；管状壳体和外壳体之间的空腔形成混合流动室；蒸发器装置通过环状引入室与混合流动室连通；混合流动室设置有开口；混合气体通过开口进入混合流动室，经轴向转向后到达环状引入室，引入蒸发器装置，与液体燃料蒸汽混合，生成混合蒸汽，经重整器装置转化为富氢重整气。该系统通过简单有效的方式显著缩短了重整器系统中重整过程的启动阶段，可适用于任意移动式燃料电池系统，启动时间短，重整结构简单，使用通用性高。通用性高。通用性高。

【技术实现步骤摘要】
一种通用液体燃料重整器系统


[0001]本专利技术涉及固体氧化物燃料电池
，特别涉及一种通用液体燃料重整器系统。

技术介绍

[0002]能源是人类社会赖以生存和发展的物质基础，在国民经济中占有至关重要的地位。在碳中和的时代背景下，氢能源以其清洁、零排放、高热量以及可被大规模生产等优势，成为下一代绿色能源首选的目标之一。现有储氢技术在储氢密度、能耗及相应的基础设施建设等方面存在明显短板，难以满足燃料电池技术商业化发展需求，现场制氢技术显得更为重要。
[0003]柴油等液体碳氢化合物制氢和天然气制氢是化石能源制氢技术中的两项技术。其中天然气制氢，由于天然气难于压缩和运输，天然气重整制氢一般适合大规模生产，应用于大型、固定式制氢领域。
[0004]同属化石燃料的柴油等液体燃料重整制氢，在移动式燃料电池发电领域中具有更为显著的优势。首先，由于柴油理论质量储氢密度更高，是一种更为理想的制氢原料；其次，作为一种液态燃料，柴油等液体燃料的存储和运输更为高效和便捷，可广泛应用于固定式和移动式燃料电池发电领域；此外，相比于天然气，柴油等液体燃料安全性更好，加之基础设施更为成熟，基于柴油等液体碳氢燃料重整的燃料电池更易于推广使用。
[0005]专利申请CN12290064A中，阐述了一种重整制氢的密封空间燃料电池发电系统，柴油进行增压后，通过输油泵连接柴油重整器的喷嘴，进行分散雾化，与氧气及水蒸气的喷嘴分散后混合气混合后发生重整反应，但该专利申请没有详细描述液体燃料气化的具体方法和详细特征。
[0006]专利CN102612484B中，提出了一种用于燃料重整器的混合装置、燃料重整器以及用于将碳氢燃料转化为富氢重整气的方法，碳氢燃料通过喷射元件进行汽化与空气/氧气进行均匀混合后进行重整反应。通常，需要将碳氢液体燃料先要进行预热升温，同时需要较高和稳定的压力使碳氢液体燃料喷射雾化均匀。
[0007]专利CN105705459B中，提出一种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，设置了三个热源对液体燃料和氧气进行加热气化自热重整或者蒸汽重整，先将液体燃料雾化后再通过电加热器对其进行气化，该重整器结构复杂，启动过程需要启动第一热源(电加热)，启动过程长，耗电量高。
[0008]专利CN112573484B，提出了一种固体氧化物燃料电池尾燃驱动重整装置及其实现方法，利用燃料电池的电池尾气燃烧产生的热量通过换热器将热量传递给液体蒸气(液体金属)，通过液体蒸气循环将热量通过敷设有催化剂的重整换热器，给重整提供热量。重整器装置结构复杂，设置两个结构复杂的换热器；通过液体金属的蒸发和冷凝进行吸热和放热实现热量的传递，启动过程时间长，需要反复循环达到重整工艺温度。
[0009]可见，目前现有技术中通常采用喷射方式将碳氢液体燃料喷射雾化后，进行气化
与氧化剂混合。同时，针对移动式燃料电池系统，重整器系统启动时间要求比较高，同时启动的过程需要吸热。目前的重整器技术中普遍启动时间长，且重整结构较为复杂，针对燃料电池系统的使用通用性不高。
[0010]因此，在现有液体燃料重整器技术的基础上，如何有效缩短重整过程的启动阶段，成为本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0011]鉴于上述问题，本专利技术提出了一种至少解决上述部分技术问题的通用液体燃料重整器系统，通过简单有效的方式显著缩短了重整过程的启动阶段。
[0012]本专利技术实施例提供一种通用液体燃料重整器系统，包括：依次连接的蒸发器装置和重整器装置；
[0013]所述蒸发器装置连接有燃料供应管；所述燃料供应管用于将液体燃料运送到所述蒸发器装置内，产生液体燃料蒸汽；
[0014]所述蒸发器装置和重整器装置之间的过渡段设置有环状引入室；
[0015]所述蒸发器装置和重整器装置均布置在管状壳体内；所述管状壳体外部包围有外壳体；所述管状壳体和外壳体之间的空腔形成混合流动室；所述蒸发器装置通过所述环状引入室与所述混合流动室连通；
[0016]所述混合流动室设置有供混合气体进入的开口；
[0017]所述混合气体通过所述开口进入所述混合流动室，经轴向转向后到达所述环状引入室，引入所述蒸发器装置，与所述液体燃料蒸汽混合，生成混合蒸汽，经所述重整器装置转化为富氢重整气；
[0018]所述混合气体为燃料电池产生的阳极废气和空气的混合物。
[0019]进一步地，所述蒸发器装置设置有混合室；所述混合室与所述环状引入室连通；
[0020]所述混合室的一侧布置有多孔蒸发器介质；所述多孔蒸发器介质安装在支撑件的一侧上；所述支撑件远离所述多孔蒸发器介质的另一侧设置有电加热器；
[0021]所述燃料供应管用于将所述液体燃料运送到所述电加热器中，经所述多孔蒸发器介质，生成液体燃料蒸汽；
[0022]所述液体燃料蒸汽与所述混合气体在所述混合室混合，生成混合蒸汽。
[0023]进一步地，所述蒸发器装置还设置有第一点火装置；
[0024]所述第一点火装置伸入所述混合室内，用于点燃所述混合蒸汽，使所述重整器装置达到预设工作温度；
[0025]当所述重整器装置达到所述预设工作温度后，中断所述第一点火装置的液体燃料供应，或者中断通入所述混合气体。
[0026]进一步地，所述重整器装置包括：沿所述混合蒸汽流动方向依次设置的火焰稳定器、第一催化装置和第二催化装置；
[0027]所述混合蒸汽经过所述火焰稳定器，到达所述第一催化装置发生放热催化反应，到达所述第二催化装置发生吸热催化反应，生成富氢重整气。
[0028]进一步地，所述火焰稳定器、第一催化装置和第二催化装置由弹性材料包裹支撑；所述弹性材料设置在所述管状壳体的内壁。从而不会将设备运行期间发生的振动传递给这
三个组件。
[0029]进一步地，在所述第二催化装置的纵向方向上，所述管状壳体径向包围有保温材料。保证通过开口进入的混合气体不与第二催化装置发生热交换。
[0030]进一步地，所述混合流动室设置有第二点火装置，用于点燃所述混合气体，实现从外部加热所述重整器装置；当所述重整器装置达到预设工作温度后，控制所述第二点火装置停止工作或中断输入所述混合气体。
[0031]在启动阶段，点燃第二点火装置，燃烧区域产生的热量可以从外部加热重整器装置，或防止在重整开始阶段中产生的热量越来越多地向外传递到混合气体流动室中流动的混合气体中。通过混合气体的燃烧从外部加热重整器装置，使得重整催化剂材料的温度可以显著地升高到重整反应所需的工艺温度。
[0032]在正常运行阶段，终止混合流动室中的燃烧，终止点燃第二点火装置，使重整过程中不会产生因为燃烧产生诸如烟灰之类的有害成分。终止燃烧后，在混合流动室内流动的混合气体，从重整器装置外部吸收热量，对重整器装置进行冷却，以防止重整器装置达到的温度超过适宜工作温度。
[0033]进一步地，所述混合气体中的空气供应过量，使经过所述第二点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通用液体燃料重整器系统，其特征在于，包括：依次连接的蒸发器装置(1)和重整器装置(2)；所述蒸发器装置(1)连接有燃料供应管(3)；所述燃料供应管(3)用于将液体燃料运送到所述蒸发器装置(1)内，产生液体燃料蒸汽；所述蒸发器装置(1)和重整器装置(2)之间的过渡段设置有环状引入室(4)；所述蒸发器装置(1)和重整器装置(2)均布置在管状壳体(5)内；所述管状壳体(5)外部包围有外壳体(6)；所述管状壳体(5)和外壳体(6)之间的空腔形成混合流动室(7)；所述蒸发器装置(1)通过所述环状引入室(4)与所述混合流动室(7)连通；所述混合流动室(7)设置有供混合气体进入的开口(8)；所述混合气体通过所述开口(8)进入所述混合流动室(7)，经轴向转向后到达所述环状引入室(4)，引入所述蒸发器装置(1)，与所述液体燃料蒸汽混合，生成混合蒸汽，经所述重整器装置(2)转化为富氢重整气；所述混合气体为燃料电池产生的阳极废气和空气的混合物。2.如权利要求1所述的一种通用液体燃料重整器系统，其特征在于，所述蒸发器装置(1)设置有混合室(9)；所述混合室(9)与所述环状引入室(4)连通；所述混合室(9)的一侧布置有多孔蒸发器介质(10)；所述多孔蒸发器介质(10)安装在支撑件(11)的一侧上；所述支撑件(11)远离所述多孔蒸发器介质(10)的另一侧设置有电加热器(12)；所述燃料供应管(3)用于将所述液体燃料运送到所述电加热器(12)中，经所述多孔蒸发器介质(10)，生成液体燃料蒸汽；所述液体燃料蒸汽与所述混合气体在所述混合室(9)混合，生成混合蒸汽。3.如权利要求2所述的一种通用液体燃料重整器系统，其特征在于，所述蒸发器装置(1)还设置有第一点火装置(13)；所述第一点火装置(13)伸入所述混合室(9)内，用于点燃所述混合蒸汽，使所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖长江，雷宪章，张安安，和永，张永清，许子卿，周元兴，李小琪，许仁伟，
申请(专利权)人：成都岷山绿氢能源有限公司，
类型：发明
国别省市：