[发明专利]燃氢换热器

说明书

本发明的实施例提供了一种燃氢换热器，包括：氢气燃烧室、燃氢载热气体烟道、换热段、燃氢载热气体排出段、饱和蒸汽进气段和过热蒸汽排出段。燃氢载热气体烟道与氢气燃烧室相连通，燃氢载热气体烟道通过换热段与燃氢载热气体排出段相连通。氢气燃烧室包括氢气燃烧室外套管和氢气燃烧内管，氢气燃烧室外套管和氢气燃烧内管之间形成空腔，换热段和过热蒸汽排出段均与空腔相连通，饱和蒸汽进气段通过换热段与空腔相连通。该燃氢换热器能够实现燃氢换热一体化，结构简单紧凑，安全、稳定，且能够实现高效率的换热工作。

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，尤其涉及一种燃氢换热器。

背景技术

氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源。20世纪90年代中期以来，多种因素的汇合导致氢经济的吸引力增加。这些因素包括持久的城市空气污染以及对较低或零排放的交通工具的需求等。氢能作为一种高效，清洁，可持续的无碳能源，已得到世界各国的普遍关注。21世纪以来，我国政府多次将氢能列入国家能源发展规划，以达到加速我国氢能发展进程，促进氢能商业化的目标。

目前我国制氢的方法有工业副产氢，电解水制氢，化工原料制氢，化石燃料制氢和其他制氢法。其中，电解水制氢具有工艺简单，无污染，产品纯度高等优势。但这种制氢的方法耗电量很大，而目前电网电价比较高。近年来，我国的风能、太阳能等可再生能源的开发利用发展迅猛，利用风能和太阳能发电去制氢，实际上是将电能储存在氢气中。

氢气的应用方式主要有三种：直接燃烧，也就是利用氢气、氧气发生反应放出热能；通过燃料电池转化为电能；核聚变，利用氢气的热核反应释放出来核能。直接燃烧的方式在可再生能源，特别是“风电+光热+光伏”的发电系统最适合。在需要使用氢储存的能量发电时，将氢气送入燃氢换热器中和氧气反应释放出热量，将饱和水储能罐中的饱和水加热到一定的蒸汽参数，送给汽轮机发电。利用这种直燃氢的模式释放氢气中的能量，需要使用燃氢换热器。现有技术中的燃氢换热器存在结构复杂，换热效率低、安全性和稳定性较差等问题。

发明内容

本发明实施例提供一种燃氢换热器，用以解决现有技术中的燃氢换热器结构复杂、换热效率低等问题。

根据本发明的实施例，提供了一种燃氢换热器，包括：氢气燃烧室、燃氢载热气体烟道、换热段、燃氢载热气体排出段、饱和蒸汽进气段和过热蒸汽排出段。

其中，所述燃氢载热气体烟道与所述氢气燃烧室相连通，所述燃氢载热气体烟道通过所述换热段与所述燃氢载热气体排出段相连通。

其中，所述氢气燃烧室包括氢气燃烧室外套管和氢气燃烧内管，所述氢气燃烧室外套管和所述氢气燃烧内管之间形成空腔，所述换热段和所述过热蒸汽排出段均与所述空腔相连通，所述饱和蒸汽进气段通过所述换热段与所述空腔相连通。

根据本发明的实施例，所述燃氢换热器至少设有一段所述换热段，各所述换热段之间在竖直方向上通过多个所述燃氢载热气体烟道顺次连通，距离所述氢气燃烧室最远端的所述换热段与所述燃氢载热气体排出段相连通，各所述换热段之间在水平方向上彼此相互连通。

根据本发明的实施例，所述换热段内设有蒸汽进气段、蒸汽加热通道、蒸汽排气段、燃氢载热气体进气段、燃氢载热气体通道和燃氢载热气体排气段。

其中，所述蒸汽进气段、所述蒸汽加热通道及所述蒸汽排气段彼此连通，并且所述燃氢载热气体进气段、所述燃氢载热气体通道和所述燃氢载热气体排气段彼此连通。

其中，所述蒸汽加热通道位于所述燃氢载热气体通道上方且两者垂直布置，使得饱和蒸汽和燃氢载热气体能够垂直交叉流动并进行热交换。

根据本发明的实施例，所述蒸汽加热通道和所述燃氢载热气体通道均设有多个，多个所述蒸汽加热通道和所述燃氢载热气体通道按照所述蒸汽加热通道在上、所述燃氢载热气体通道在下的方式依次相间布置。