本发明专利技术提供一种用于固体氧化物燃料电池的催化重整装置，其特征在于启动燃烧室通过管道与重整器连接在一起或者直接将启动燃烧室与重整器紧靠地组装连接在一起，重整反应器由重整反应单元、气道上、下密封组件构成，而重整器又是由一个或几个结构相同的重整反应器叠合堆积而成，相邻的重整反应器用气道分割板隔开，然后用上盖板和下盖板通过螺母固定压紧，使得冷热流体在重整反应单元上下两侧流动，互不掺混。在重整反应器之间又从下往上或者从上往下流动。它能量利用率高，结构小巧紧凑，容易拆装使用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种催化重整装置，特别是用于固体氧化物燃料电池系统的密集型催化 重整装置。
技术介绍
目前应建设能源节约型、环境友好型社会的紧迫性，氢能将是人类未来的能源，而 燃料电池是利用氢能的最好方式。在工业上的蒸汽重整制氢技术已相当成熟，大规模重 整系统由许多管状反应器组成，反应器中装填有球状催化剂，操作温度在850'C以上， 压力超过25bar，反应器长12m，需要用昂贵的合金钢来制造，以承受高温和还原气体的 环境。这种大规模制氢技术并不能满足燃料电池系统紧凑、小型化的要求，如果简单缩 小成熟的大型制氢工艺的设计参数是行不通的，需要针对燃料电池系统氢需求量少的特 点，设计出特殊可行的重整装置。在重整燃料中，天然气易得、清洁、处理过程比较简单；在所有燃料电池中，固体 氧化物燃料电池的工作温度比较高，可直接利用天然气等碳氢化合物燃料进行重整。蒸 汽重整反应是吸热反应，需要一个启动燃烧室将重整催化剂预热到一定的温度，使天然 气能够发生重整反应。重整后的气体可以不需像质子交换膜燃料电池和磷酸燃料电池、 磷酸燃料电池以及碱性燃料电池脱除一氧化碳， 一氧化碳也可以作为燃料，省去了一氧 化碳转化二氧化碳的高温和低温转换装置，简化了系统。高温的重整气体无需像其他燃 料电池降温后进入燃料电池电极，可以充分利用热量。另外电池堆电化学反应产生的热 量可以供给重整装置进行重整，如此正常运行后可以维系重整器的运行，从而可以关闭 启动燃烧室，这样能量利用率大大提高。因此开发一种以天然气等碳氢化合物为燃料的 用于固体氧化物燃料电池的密集型重整器至关重要。WO00/63114号公报中所提供重整装置的一例，该重整装置散热损耗相对小，并可以 高效率地加以形成的优点，但是，由于该重整装置是由多个圆筒构成的多层结构，所以 存在结构复杂的问题。CN1941483A专利中，该重整器点火器和重整反应器做成一体，虽然结构紧凑，但是重整反应器不可拆卸，给更新催化剂及清洁工作造成困难。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是为了克服现有重整器结构复杂且不够小型化、不可拆 卸、设备投资大等问题，而提供一种具有结构简单、小型化、易于实现的用于固体氧化 物燃料电池的催化重整装置，在固体氧化物燃料电池系统，当重整器被启动燃烧室正常 启动后，充分利用固体氧化物燃料电池的尾气余热，可终止启动燃烧室，实现反应系统 自供热，又能解决能耗高、效率低的问题，本专利技术在小规模制氢更能体现其生产能力强 的特点，可明显降低小规模制氢装置投资和制氢成本。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为一种用于固体氧化物燃料电池的催 化重整装置，其特征在于启动燃烧室通过管道与重整器连接在一起或者直接将启动燃烧 室与重整器紧靠地组装连接在一起，启动燃烧室输出高温烟气给重整器提供燃料气和水 蒸汽催化重整所需要的热量。作为改进，所述的启动燃烧室包括燃料进口、空气进口，预冷空气进口，冷空气引 射孔，燃烧室混合室、中混室膨胀腔、终混室、燃烧火焰盘、烟道出口、防爆开关，双 层套管结构的里管外端与燃料进口连通，外管外端与空气进口连通，双层套管里端部与 燃烧混合室中的燃烧火焰盘连通，从而使燃料燃烧产生烟气，并喷射到紧靠的中混室膨 胀腔，在中混室膨胀腔侧面扩张段布满冷空气的引射孔，引射孔与侧面的预冷空气进口 连通，中混室膨胀腔经过终混室与烟道出口连通，终混室的侧部连接有防爆开关。这样 只要控制好天然气和氧气的流量，调节好天然气和氧气的比例，点火器点燃和燃烧天然 气，产生天然气和水蒸气重整反应所需热量，同时为了防止燃烧室成为高压容器等危险 情况发生，设置了防爆开关，保证安全可靠运行，使具有一定热能的烟气通过管道输送 到重整器热气态介质入口。进一步改进，所述的重整器其包含反应原料气入口、高温烟气入口、重整产物的出 口、烟气排放口以及重整反应器单元，重整反应器单元包括有气道上密封组件、重整反 应单元、气道下密封组件这三个部件，重整器又是由一个或几个结构相同的重整反应器 单元叠合堆积而成，相邻的重整反应器单元用气道分割板隔开，然后用上盖板和下盖板 通过固定支撑管螺栓螺母固定压紧，每个重整反应单元都用气道上、下密封组件，在重 整反应单元的上、下面空间形成一个通道，使得冷流体的燃料气和水蒸汽、热流体的高 温烟气在重整反应单元的上、下两侧流动，互不掺混，而在重整反应器单元之间是又从 下往上流动。从而确保重整反应原料气如燃料气和水蒸汽在重整反应单元的上侧流动， 重整反应单元的上面涂以重整催化剂，以促进重整反应的进行，使输送的天然气和水蒸 气，发生重整反应产生含氢重整气；下面是气体流道，输送的是热气态介质气体，促进热交换，提供重整反应所需热量。而且，冷流体和热流体是逆流形式，传热效果更佳。当然高温气体、重整反应原料气入口和出口可以对换，这样重整反应器之间变成从上往下流动，重整反应单元上下两侧的交叉对流变成平行流都是可以的。进一步改进，所述的重整器其下盖板是中空的，分割出左、右空腔作为原料空腔和烟气空腔，分别与反应原料气入口管和高温烟气入口管连通，对应地，上盖板也是中空的，分割出左、右空腔作为重整产物空腔和烟气空腔，分别与重整产物出口管和烟气排放口管连通，与烟气空腔连通、位于下盖板侧边上的烟气出口与气道下密封组件侧边上的延伸进口连通，而气道下密封组件相反方向侧边上的延伸出口与上盖板对应侧边上、与烟气空腔连通的烟气进口连通，与原料空腔连通、位于下盖板另一侧边上的原料出口与气道上密封组件侧边上的延伸进口连通，而气道上密封组件相反方向侧边上的延伸出口与上盖板对应侧边上、与上盖板重整产物空腔连通的重整产物进口连通，从而构成各自通道，使得冷流体的燃料气和水蒸汽、热流体的高温烟气在重整反应单元的上、下两侧流动，互不掺混，而在重整反应器单元之间是又从下往上流动。这样便于重整器叠和组装起来，生产组装方便快捷。再进一步改进，所述的重整器其下盖板是中空的，分割出左、右空腔作为原料空腔和烟气空腔，分别与反应原料气入口管和高温烟气入口管连通，对应地，上盖板也是中空的，分割出左、右空腔作为烟气空腔和重整产物空腔，分别与烟气排放口管和重整产物出口管连通，与烟气空腔连通、位于下盖板侧边上的烟气出口与气道下密封组件侧边上的延伸进口连通，而气道下密封组件同方向侧边上的延伸出口与上盖板对应侧边上、与烟气空腔连通的烟气进口连通，与原料空腔连通、位于下盖板另一侧边上的原料出口与气道上密封组件侧边上的延伸进口连通，而气道上密封组件同方向侧边上的延伸出口与上盖板对应侧边上、与上盖板重整产物空腔连通的重整产物进口连通，从而构成各自通道，使得冷流体的燃料气和水蒸汽、热流体的高温烟气在重整反应单元的上、下两侧流动，互不掺混，而在重整反应器单元之间是又从下往上流动。这样便于重整器叠和组装起来，生产组装方便快捷。再改进，所述的重整反应单元采用蜂窝板。制成蜂窝形式，增加换热面积，加强换热，特殊的流道，使温度分布均匀并增加重整反应单元的刚度。最后，所述的重整反应单元是将催化剂层涂膜于针对重整气体空腔一表面，提供重整催化需要的催化剂。启动燃烧室的空气入口与天然气燃气入口采用法兰斜锥密封连接，密集型重整器的气体入口管道焊接在重整反应单元的盖板上，启动燃烧室与重整器之间设置温本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于固体氧化物燃料电池的催化重整装置，其特征在于启动燃烧室通过管道与重整器连接在一起或者直接将启动燃烧室与重整器紧靠地组装连接在一起，启动燃烧室输出高温烟气给重整器提供燃料气和水蒸汽催化重整所需要的热量。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄媛，王蔚国，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：97[中国|宁波]
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