本发明专利技术公开了一种SOFC系统用耦合型重整反应器，包括：外壳体，所述外壳体上开设有燃气进气口、尾气排气口，还有连通于所述外壳体内部的重整进气管和重整出气管；内设于所述外壳体且内部含有燃烧室的内壳体，且所述燃烧室内填充多孔介质体；设置于所述外壳体和所述内壳体之间的重整腔，且所述重整腔内填充金属蜂窝或泡沫；通过所述燃气进气口连通于所述燃烧室的燃气预混装置；设置于所述燃烧室和所述燃气预混装置之间的隔火装置。本发明专利技术的SOFC系统用耦合型重整反应器，将燃烧反应与重整反应进行了耦合，从而大大地提高了整个系统的集成度及换热效率。本发明专利技术还公开了一种应用了这种耦合重整反应器的发电系统。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及热处理技术及催化领域，特别涉及一种SOFC系统用耦合型重整反应器及发电系统。
技术介绍
SOFC发电系统是一种新型发电装置，属于第三代燃料电池，是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。SOFC发电系统作为将燃料从化学能转变成电能和热能的能量转换装置，其高效率、无污染、全固态结构等优点，已经使其成为最具有潜力的重要能量转换工具之一。SOFC发电系统在燃料效率、排放、维修和噪声污染方面都有很大优势。典型的SOFC热电联产系统包括燃料处理系统、SOFC本体发电系统、直交流电转化系统、余热回收系统，所需要的设备包括压缩机、蒸汽发生器、重整器、换热器以及燃烧器坐寸o气体燃料或液体燃料在进入电池堆发生电化学反应之前，一般都需要转化为H2和CO的合成气，以天然气为原料的燃料电池，通常选用水蒸气重整的方式(CH4+H20 — C0+3H2)实时制取氢气，该反应是一个强吸热反应(AH298K = +226kJ/mol)，其反应所需的热量则来自于燃烧器。燃烧器通过燃烧从SOFC电堆出来的阳极尾气来为整个系统提供热量，而对于SOFC系统来说，重整反应是一个能量的主要消费者。根据重整反应发生在电池内部或外部，可以分为内重整和外重整。内重整容易造成电极各处温度分布不均且有积碳反应发生，从而导致电池功率密度大幅度下降。通过在电池外部附加专门的重整反应器的外重整技术发展的较为成熟，是世界上已有燃料电池应用系统最主流的制氢方式。目前的重整系统主要是由分立式的重整器和尾气燃烧器组成，通过电堆尾气燃烧所产生的高温烟气冲刷重整器的壁面完成热交换，进而对重整反应进行供热。这种换热方式的瓶颈在于高温烟气冲刷重整器壁面的换热系数较低，为达到预期的换热效果，就必须有较大的换热面积，从而造成这种分立式的重整系统体积庞大，系统集成度低，且易与系统中其它部件产生结构干涉。如果能将燃烧反应与重整反应放在一起，改变燃烧器与重整器的换热方式来强化换热效果，预期可大大提高整个系统的集成度及换热效率。因此，如何改进SOFC发电系统，将燃烧反应与重整反应进行耦合，从而大大提高整个系统的集成度及换热效率，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种SOFC系统用耦合型重整反应器，将燃烧反应与重整反应进行了耦合，从而大大地提高了整个系统的集成度及换热效率。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案:一种SOFC系统用耦合型重整反应器，包括:外壳体,所述外壳体上开设有燃气进气口、尾气排气口，还有连通于所述外壳体内部的重整进气管和重整出气管；内设于所述外壳体且内部含有燃烧室的内壳体，且所述燃烧室内填充多孔介质体；设置于所述外壳体和所述内壳体之间的重整腔，且所述重整腔内填充金属蜂窝或泡沫；通过所述燃气进气口连通于所述燃烧室的燃气预混装置；设置于所述燃烧室和所述燃气预混装置之间的隔火装置。优选的，所述多孔介质体按混合燃气的运动方向，其孔径从大到小过渡，且所述多孔介质体的四周进行封边处理。优选的，所述多孔介质具有由SiC、Zr02或A1203泡沫陶瓷构成的结构，且在所示内壳体的内壁与所述多孔介质体(13)周边的空隙填充SiC或A1203质浆料。优选的，所述金属蜂窝或泡沫为整体式，且表面设有催化剂涂层。优选的，所述外壳体具体为圆柱形，所述燃气进气口和所述尾气排气口分别开设在两个圆柱面上，所述重整进气管和所述重整出气管连通于圆周面上，所述内壳体也为圆柱形，所述外壳体和所述内壳体均轴向竖直设置且高度相同。优选的，所述燃气预混装置具体包括相互连通的圆柱形的一级预混装置和圆锥形的二级预混装置，所述一级预混装置上连接有空气输入管和燃气输入管。优选的，所述燃气输入管伸入所述一级预混装置的一端端部封闭，且所述燃气输入管位于所述一级预混装置内的管道侧壁上设有若干连通一级预混装置与燃气输入管管腔的开孔。优选的，所述隔火装置具体为直孔陶瓷板，且具有根据回火极限理论确定的孔径和孔隙率。优选的，所述的外壳体与燃气预混装置之间通过法兰及卡勾的方式连接，并在法兰和卡勾连接处加装隔热垫。一种应用了 SOFC系统用耦合重整反应器的发电系统，具有上述的SOFC系统用耦合型重整反应器。从上述的技术方案可以看出，本专利技术提供的SOFC系统用耦合型重整反应器，通过将燃烧室设置在重整腔的内部，使得两者进行了耦合，并在其中分别填充多孔介质体和金属蜂窝或泡沫，混合燃气在多孔介质体内部完成燃烧，为重整反应提供热量，利用多孔介质体的强化燃烧和强化换热特性，使得燃烧和重整过程都得到强化，并简化了传统分立式SOFC系统的结构，从而大大地提高了系统集成度及换热效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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的附图。图1为本专利技术实施例提供的SOFC系统用耦合型重整反应器的内部结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的SOFC系统用耦合型重整反应器的外部结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的SOFC系统用耦合型重整反应器中燃气进气管的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的SOFC系统用耦合型重整反应器中隔火装置的结构示意具体实施例方式本专利技术公开了一种SOFC系统用耦合型重整反应器，将燃烧反应与重整反应进行了耦合，从而大大地提高了整个系统的集成度及换热效率。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，本专利技术实施例提供的SOFC系统用耦合型重整反应器，包括:外壳体9-1，外壳体9-1上开设有燃气进气口、尾气排气口，用来供混合燃气进入和燃烧后尾气的排出，还有连通于外壳体9-1内部的重整进气管7和重整出气管10，甲烷和水蒸气通过重整进气管7进入重整腔B，重整反应生成的氢气和一氧化碳由重整出气管10收集；内设于外壳体9-1且内部含有燃烧室C的内壳体9-2,内壳体9_2可以米用不锈钢材料，混合燃气在燃烧室C内进行燃烧，且燃烧室C内填充多孔介质体13，利用其多孔的特性来强化混合燃气的燃烧和强化燃烧室C、重整腔B之间的换热；设置于外壳体9-1和内壳体9-2之间的重整腔B，重整反应在其中进行，且重整腔B内填充金属蜂窝或泡沫8，强化燃烧室C对重整腔B的传热，同时作为催化剂的载体；通过燃气进气口连通于燃烧室C的燃气预混装置A，用来为燃烧室C提供混合均匀的燃气；设置于燃烧室C和燃气预混装置之间的隔火装置11，以防止发生回火带来的安全隐患。与现有技术中的结构相比，本专利技术实施例提供的SOFC系统用耦合型重整反应器的最大改进在于，通过将燃烧室C设置在重整腔B的内部，使得两者进行了耦合，并在其中分别填充多孔介质体13和金属蜂窝或泡沫8，混合燃气在多孔介质体13内部完成燃烧，为重整反应提供热量，利用多孔介质体13的强化燃烧和强化换热特性本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种SOFC系统用耦合型重整反应器，其特征在于，包括：外壳体(9‑1)，所述外壳体(9‑1)上开设有燃气进气口、尾气排气口，还有连通于所述外壳体(9‑1)内部的重整进气管(7)和重整出气管(10)；内设于所述外壳体(9‑1)且内部含有燃烧室(C)的内壳体(9‑2)，且所述燃烧室(C)内填充多孔介质体(13)；设置于所述外壳体(9‑1)和所述内壳体(9‑2)之间的重整腔(B)，且所述重整腔(B)内填充金属蜂窝或泡沫(8)；通过所述燃气进气口连通于所述燃烧室(C)的燃气预混装置(A)；设置于所述燃烧室(C)和所述燃气预混装置(A)之间的隔火装置(11)。
【技术特征摘要】
1.一种SOFC系统用耦合型重整反应器，其特征在于，包括: 外壳体(9-1)，所述外壳体(9-1)上开设有燃气进气口、尾气排气口，还有连通于所述外壳体(9-1)内部的重整进气管(7)和重整出气管(10)； 内设于所述外壳体(9-1)且内部含有燃烧室(C)的内壳体(9-2),且所述燃烧室(C)内填充多孔介质体(13)； 设置于所述外壳体(9-1)和所述内壳体(9-2)之间的重整腔(B)，且所述重整腔(B)内填充金属蜂窝或泡沫(8)； 通过所述燃气进气口连通于所述燃烧室(C)的燃气预混装置(A)； 设置于所述燃烧室(C)和所述燃气预混装置(A)之间的隔火装置(U)。2.根据权利要求1所述的SOFC系统用耦合型重整反应器，其特征在于，所述多孔介质体(13)按混合燃气的运动方向，其孔径从大到小过渡，且所述多孔介质体(13)的四周进行封边处理。3.根据权利要求2所述的SOFC系统用耦合型重整反应器，其特征在于，所述多孔介质(13)具有由SiC、Zr02或A1203泡沫陶瓷构成的结构，且在所示内壳体(9_2)的内壁与所述多孔介质体(13)周边的空隙填充SiC或A1203质浆料(12)。4.根据权利要求1所述的SOFC系统用耦合型重整反应器，其特征在于，所述金属蜂窝或泡沫(8)为整体式，且表面设有催化剂涂层。5.根据权利要求1所述的SOFC系统用耦合型重整反应器，其特征在于，所述外壳体...
【专利技术属性】
技术研发人员：柯锐，王蔚国，陈丹丹，王勤，罗庆林，彭军，
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：浙江;33
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