[发明专利]重整器及其燃料电池发电系统

说明书

本发明涉及燃料电池发电领域，公开了一种重整器及其燃料电池发电系统，其中的一种重整器包括：第一管路，第一管路内部设有重整催化层(103)，第一管路的内部空间构成内部气路(100)；第二管路，第二管路套设在第一管路之外，第二管路的内壁和第一管路的外壁所围设的空间构成外部气路(200)；内部气路(100)和外部气路(200)彼此密封地隔离。本发明通过第一管路和第二管路设置了彼此密封地隔离的两个气路，外部气路内的介质向内部气路内的介质提供重整所需的热量，相当于在重整器外集成了换热器，成本低廉、结构紧凑、高效换热且安全可靠。

技术领域

本发明涉及燃料电池发电领域，具体地涉及重整器及其燃料电池发电系统。

背景技术

重整器是燃料电池发电系统中必不可少的一个组件，主要用于将烃基燃料或醇基燃料转变为混合有氢和一氧化碳等的混合物。现有的燃料电池用重整装置，通常是将燃烧器与重整器集成在一起，通过在燃烧室的上部设置重整反应筒来实现两者的集成。在燃烧室内通入空气和原燃料尾气点燃燃烧器喷嘴并生成高温烟气，高温烟气在装置外筒及重整反应筒中间所形成的加热通道中流通、加热、汽化重整水并供给重整反应筒所需要的热量。现有技术虽然可以充分利用燃烧器出口的高温烟气热源，但也存在很多缺陷和安全隐患：首先，燃烧室内有明火，重整反应筒内的燃料气体一旦泄漏会发生爆炸；其次，燃烧室内因燃烧而产生高温气体要求重整部必须耐高温，昂贵的耐火耐温材料增加了设备造价；第三，燃烧室和重整部中间要留有安全距离，增加了设备尺寸；第四，设备换热效率低。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的明火安全隐患、设备尺寸大、造价高和换热效率低的问题，提供重整器及其燃料燃料电池发电系统，该重整器通过第一管路和第二管路设置了彼此密封地隔离的两个气路，外部气路内的介质向内部气路内的介质提供重整所需的热量，相当于在所述重整器外集成了换热器，成本低廉且结构紧凑、高效换热且安全可靠。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种重整器，包括：第一管路，所述第一管路内部设有重整催化层，所述第一管路的内部空间构成内部气路；第二管路，所述第二管路套设在所述第一管路之外，所述第二管路的内壁和所述第一管路的外壁所围设的空间构成外部气路；所述内部气路和所述外部气路彼此密封地隔离。

优选地，所述内部气路和外部气路中的流体流向相逆。

优选地，所述第一管路沿气流流动方向从上游到下游依次包括彼此连通的预热段、重整反应段和加热段，所述重整催化层设置在所述重整反应段内；燃料气从设置在所述第一管路一端的燃料气进口进入所述预热段，经所述重整反应段反应生成重整气后进入所述加热段，所述重整气在所述加热段中加热到预定温度后，经设置在所述第一管路另一端的重整气出口输出。

所述预热段、重整反应段和加热段的管路截面形状均为圆形，且三者为不等径结构，其中，所述重整反应段的管径最大。

优选地，所述预热段包括多个平行间隔均布设置的预热管；所述预热管与所述燃料气进口之间设有第一气体分布器，所述第一气体分布器为设置在所述第一管路或第二管路横截面上的第一隔板，所述第一隔板上设有多个第一通孔，所述第一通孔的设置位置和数量与所述预热管的位置和数量相对应。

优选地，所述重整反应段设有用于过滤所述重整催化层中遗漏的催化剂的过滤器。

优选地，所述加热段包括多个平行间隔均布设置的加热管；所述加热管与所述重整反应段间设有第二气体分布器，所述第二气体分布器为设置在所述第一管路或第二管路横截面上的第二隔板，所述第二隔板上设有多个第二通孔，所述第二通孔的设置位置和数量与所述加热管的位置和数量相对应。

优选地，所述第二管路由加热外筒构成，所述加热外筒的筒壁上设有保温层。

优选地，所述加热外筒具有沿其长度方向排列的中上部分筒体和中下部分筒体，所述中上部分筒体和中下部分筒体采用耐受温度不同的材质制成，所述中上部分筒体的材质的耐受温度低于所述中下部分筒体的材质的耐受温度。