[实用新型]天然气重整装置和SOFC发电系统

说明书

本实用新型公开了一种天然气重整装置和SOFC发电系统。天然气重整装置包括燃烧器、重整换热器和补热燃烧器。重整换热器包括燃烧腔、重整腔、重整进气管和重整排气管，重整腔包围燃烧腔。原料气在重整腔中发生化学反应后，经重整排气管对外供应富氢气体。根据本实用新型的天然气重整装置，为防止重整换热器过热并延长有效工作区段，本装置进行了分层设计，即底部燃烧器及中间补热燃烧器，燃烧器在装置启动阶段利用天然气燃烧提供热量对整个装置进行缓慢升温，当达到重整反应条件后，再根据重整腔及燃烧腔的温度分布情况，自补热燃烧器补充天然气，使整个反应腔温度均匀，具有结构紧凑、启动简单以及运行安全等优点，适用于小型天然气重整制氢供应。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体而言涉及一种天然气重整装置和SOFC发电系统。

背景技术

SOFC(Solid Oxide Fuel Cell，固体氧化物燃料电池)利用电化学反应发电，具有多种优点：发电效率高，当前技术水平下发电效率约为50％～60％；且其无运动部件，自身不产生振动和噪音；其工作温度在大致在700～800℃之间、在此温度区间内氮气的化学性质稳定，不会产生氮氧化物，对环境友好；对气源品质要求不高，富氢气体即可，燃料适应广。因此，由于SOFC具有的节能、环保属性，其被视为未来新型能源利用的重要方式之一。

SOFC所使用的富氢气体需要由重整制氢设备生成，制备氢气的反应为吸热反应，需要加热装置提供反应所需热量。现有的重整制氢设备主要以电加热方式提供热源，少部分使用化石燃料加热的重整制氢设备也需要持续从外部通入燃料，二者均未对电堆废气中的可燃组分及热量进行回收利用，无法利用电堆中的放热反应为重整反应提供热量来形成循环。

使用化石燃料加热的重整制氢设备多采用直接燃烧或催化燃烧的方式放热。采用催化燃烧的重整制氢设备具有结构复杂、维护困难、成本高、升温慢以及启动时间长的缺陷；采用直接燃烧的重整制氢设备的燃烧器的结构庞大，具有点火困难、燃烧不稳定以及燃烧不完全等缺陷。

此外，现有的重整制氢设备需要安装提纯设备对氢气提纯并脱除水分，这也从另一方面提高了成本。

因此，需要提供一种用于SOFC发电系统的天然气重整装置和SOFC发电系统，以至少部分解决现有技术中的问题。

实用新型内容

在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为至少部分地解决上述问题，本实用新型的第一方面提供了一种天然气重整装置，包括：

重整换热器，所述重整换热器包括燃烧腔和重整腔，所述重整腔包围所述燃烧腔，所述重整腔内填充有催化剂，所述重整腔中发生重整反应产生富氢气体；

燃烧器，位于所述重整换热器的下方并与所述燃烧腔连通，所述燃烧器包括燃气进气管、空气进气管和点火装置，所述点火装置用于点燃所述燃烧腔中的燃料和空气，以加热所述重整腔；以及

补热燃烧器，延伸进入所述燃烧腔且位于所述燃烧器的上方，所述补热燃烧器与所述燃烧腔连通，用于向所述燃烧腔输入补热燃料。

根据本实用新型的用于SOFC发电系统的天然气重整装置，为防止重整换热器过热并延长有效工作区段，对天然气重整装置进行分层设计，即底部燃烧器及中间补热燃烧器，燃烧器在装置启动阶段利用天然气燃烧提供热量对整个装置进行缓慢升温，当达到重整反应条件后，再根据重整腔及燃烧腔的温度分布情况，启动补热燃烧器，使整个反应腔温度均匀，具有结构紧凑、启动简单以及运行安全等优点，适用于小型天然气重整制氢供应。

进一步地，所述补热燃烧器的在所述燃烧腔内的部分间隔预定距离设置有补热烧嘴。