[发明专利]一种气体混合器及固体氧化物燃料电池发电系统

权利要求书

1.一种气体混合器，其特征在于，包括：

引射混合器，具有第一腔体、第一进气口、第二进气口和第一混合气体出口，所述第一腔体包括沿所述引射混合器的轴向依次设置的收缩段和扩张段，所述收缩段的入口构成第一进气口，所述第一腔体的腔壁上沿周向分布设置有多个引射口，所述引射口连通至至所述第二进气口；

缓冲混合器，具有沿所述轴向延伸的第二腔体，所述第二腔体具有混合气体进气口和第二混合气体出口，所述第一混合气体出口与所述混合气体进气口连通，所述第二腔体的截面尺寸大于所述第一腔体的最大截面尺寸。

2.根据权利要求1所述的气体混合器，其特征在于，

所述第一腔体还包括混合段，所述混合段设置于所述扩张段和所述第一混合气体出口之间；所述混合段呈圆柱形且截面尺寸大于所述第一进气口的截面尺寸；

所述第二腔体呈圆柱形，所述引射混合器、所述第二腔体、所述混合气体进气口、所述第二混合气体出口共轴设置。

3.根据权利要求1所述的气体混合器，其特征在于，

所述第一混合气体出口处设置有叶片旋流器，用于产生绕所述轴向的旋流。

4.根据权利要求3所述的气体混合器，其特征在于，

所述第二腔体的直径D根据所述第一进气口的半径R₁和所述叶片旋流器的旋流数S^′确定：D＝α×R₁×S^′，其中α为调整系数且取值范围为16～20，所述旋流数的取值范围为0.5～0.6；

所述第二腔体的长度等于直径D或在直径D的±10％范围内设置。

5.根据权利要求1所述的气体混合器，其特征在于，

所述第一进气口的半径根据其最大目标流量确定，

所述第二进气口的半径根据其最大目标流量确定。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的气体混合器，其特征在于，

所述第一进气口用于输入第一气体，所述第二进气口用于输入第二气体，所述第一气体为水蒸气，所述第二气体为燃料气体；

所述气体混合器用于生成固体氧化物燃料电池发电系统重整制氢用的混合气体。

7.根据权利要求3所述的气体混合器，其特征在于，

所述叶片旋流器的数量为至少2个，相邻的所述叶片旋流器的旋流方向相反。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的气体混合器，其特征在于，

所述引射口穿过所述第一腔体的腔壁后连通至所述第二进气口，且穿设方向与所述引射混合器的轴线交错布置、在所述轴向的视角和所述第一腔体的向内的径向构成第一锐角、在所述引射混合器的纵截面视角和所述轴向构成第二锐角，使所述引射口喷出的第二气体具有沿所述轴向的向前速度分量和沿周向的旋转速度分量，从而使多个所述引射口喷出的第二气体趋于形成旋流。

9.根据权利要求8所述的气体混合器，其特征在于，

所述引射口的横截面呈长条状，其长度方向与所述轴向构成第三锐角；

所述周向的旋转速度分量的方向和所述第一混合气体出口处设置的叶片旋流器的旋流方向相同。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的气体混合器，其特征在于，

所述第二混合气体出口的半径和所述第一进气口的半径相同或在所述第一进气口的半径的1～1.2倍范围内设置；

所述引射混合器的总长等于6～10倍所述第一进气口的半径。

11.一种固体氧化物燃料电池发电系统，其特征在于，

包括权利要求1至10中任一项所述的气体混合器，以及固体氧化物燃料电池、水蒸气发生器、重整器；

所述水蒸气发生器用于利用所述固体氧化物燃料电池的高温余热产生水蒸气，所述气体混合器用于将所述水蒸气和燃料气体混合后为所述重整器提供重整制氢用的混合气体，所述重整器用于为所述固体氧化物燃料电池提供阳极气体。