[发明专利]用于SOFC的多燃料通用型重整制氢系统及方法

权利要求书

1.用于SOFC的多燃料通用型重整制氢系统，其特征在于，包括储水罐、燃料罐、水气化器、燃料气化器、重整器、变换分离器、氢储罐和多个换热器；

所述储水罐经第零换热器连通至所述水气化器，所述燃料罐经第一换热器连通至所述燃料气化器；所述水气化器与所述燃料气化器排出的气流在管道内合并，然后依次通过所述第二换热器、所述重整器、所述第三换热器、所述第零换热器、所述变换分离器、所述氢储罐、所述第四换热器连接至燃料电池阳极；

燃料电池阴极尾气顺次经过所述第四换热器、所述第三换热器、所述重整器、所述第二换热器，然后通过不同的管道分别与所述水气化器、所述燃料气化器连通，排出的气流在管道内合并后通过所述第一换热器排空。

2.根据权利要求1所述的用于SOFC的多燃料通用型重整制氢系统，其特征在于，所述变换分离器排出的制氢尾气与燃料电池的阳极尾气混合形成供热燃气；

所述供热燃气通过管道分别与所述第一换热器、所述水气化器、所述燃料气化器、所述第二换热器、所述重整器、所述第三换热器、所述第四换热器连通，并最终并入阴极尾气气流。

3.根据权利要求1所述的用于SOFC的多燃料通用型重整制氢系统，其特征在于，多个所述换热器均为套管换热器，并且套管换热器为盘管型或者直管型。

所述水气化器、所述燃料气化器均为列管型，吸热介质走列管管内，加热介质走列管管外。

所述重整器为列管型，列管管内装填有颗粒型重整催化剂，并且重整燃料走列管管内，加热介质走列管管外。

所述变换分离器为列管型，列管的上游端封闭、下游端开放，并且列管内部中空，列管管壁主体为多孔陶瓷材质，列管外壁覆有钯合金膜；列管管外填充一氧化碳变换催化剂，列管外部空间在上游端开放、下游端封闭。

4.根据权利要求1所述的用于SOFC的多燃料通用型重整制氢系统，其特征在于，所述变换分离器的工作温度为350-450℃。

5.根据权利要求1所述的用于SOFC的多燃料通用型重整制氢系统，其特征在于，所述第三换热器、所述第四换热器、所述重整器的供热燃气进口均设置有燃气电子打火器。

6.一种权利要求1-5任一项所述的系统用于SOFC的多燃料通用型重整制氢的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在燃料泵的驱动下，燃料罐内的重整燃料先后通过第一换热器的内管和燃料气化器的列管管内，完成重整燃料的预热和气化；同时在水泵的推动下，储水罐内的水先后通过第零换热器的外管和水气化器的列管管内，完成水的预热和气化；

(2)水和重整燃料气化后的气流排出后合并成一股气流，合并后的气流进入第二换热器的内管进行加热，待气流温度接近重整温度时进入重整器，重整燃料和水蒸气继续吸热并通过重整催化剂进行重整转化形成重整气；

(3)重整气通过第三换热器的内管进行加热，然后通过第零换热器的内管进行冷却，待重整气的温度达到或者接近一氧化碳变换温度后，重整气进入变换分离器；

(4)从变换分离器分离出来的纯氢气流导入到小型氢储罐进行缓冲储存，从氢储罐排出的纯氢气流通过第四换热器的内管进行吸热增温后供给燃料电池阳极；

(5)燃料电池的阴极尾气顺序通过第四换热器的外管、第三换热器的外管、重整器的列管管外空间、第二换热器的外管，然后分为两股分别通过水气化器和燃料气化器的列管管外空间，两股气流排出后合并成一股，通过第一换热器的外管后进行排空。

7.根据权利要求6所述的用于SOFC的多燃料通用型重整制氢方法，其特征在于，步骤(4)中，从变换分离器分离出来的制氢尾气与燃料电池的阳极尾气相混合，形成供热燃气气流对重整制氢系统进行供热。

8.根据权利要求6所述的用于SOFC的多燃料通用型重整制氢方法，其特征在于，步骤(5)中，当阴极尾气不能满足供热要求时，将供热燃气对第一换热器、水气化器、燃料气化器、第二换热器、重整器、第三换热器、第四换热器进行按需分散配给，供热燃气最终全部并入阴极尾气气流，供热燃气中的所有燃料全部转化为二氧化碳和水。