双燃料多孔介质燃烧器及燃料电池系统的制作方法

本技术涉及燃料电池系统，尤其涉及双燃料多孔介质燃烧器及燃料电池系统。

背景技术：

1、燃料电池系统工作温度高，尾气余热品质高，尾气能用于热交换装置给系统入口的空气、燃气和水加热。通常通过燃烧器将尾气燃烧使其化学能转化为热能，提高尾气温度供于热交换装置。现有技术中燃料电池的尾气燃烧器主要为火焰燃烧器。然而，火焰燃烧器的火焰长、设备紧凑性差，且燃料适用范围相对较窄，在贫燃状态下无法形成稳定火焰，而且阳极尾气组分变化过程中火焰波动性大，火焰燃烧不稳定，污染物排放高。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供双燃料多孔介质燃烧器及燃料电池系统，以解决现有技术中燃料电池的尾气燃烧器主要为火焰燃烧器，火焰燃烧器的火焰长、设备紧凑性差，且燃料适用范围相对较窄，在贫燃状态下无法形成稳定火焰，而且阳极尾气组分变化过程中火焰波动性大，火焰燃烧不稳定，污染物排放高的问题。

2、为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

3、双燃料多孔介质燃烧器，包括：

4、预混体，所述预混体设有预混腔、天然气进气口、第一空气进气口和第二空气进气口，所述天然气进气口和所述第一空气进气口均与所述预混腔连通；

5、燃烧体，所述燃烧体与所述预混体固定连接，所述燃烧体设有燃烧腔、贫燃燃料进气口和气体出口，所述贫燃燃料进气口、所述第二空气进气口、所述气体出口和所述预混腔均与所述燃烧腔连通；

6、多孔介质结构，所述多孔介质结构位于所述燃烧腔内。

7、作为上述双燃料多孔介质燃烧器的一种优选方案，所述预混体包括预混体外壳、预混体中壳和预混体内壳，所述预混体中壳穿设于所述预混体外壳，所述预混体内壳穿设于所述预混体中壳，所述天然气进气口设置于所述预混体外壳，所述预混体外壳与所述预混体中壳之间形成天然气分配腔，所述天然气进气口与所述天然气分配腔连通，所述预混体中壳和所述预混体内壳之间形成所述预混腔和所述第一空气进气口，所述预混体中壳间隔设有多个天然气喷射孔，多个所述天然气喷射孔均与所述预混腔和所述天然气分配腔连通。

8、作为上述双燃料多孔介质燃烧器的一种优选方案，所述燃烧体包括燃烧体外壳、燃烧体中壳、燃烧体内壳和连接管，所述燃烧体中壳穿设于所述燃烧体外壳，所述燃烧体内壳穿设于所述燃烧体中壳，所述燃烧体内壳设有所述燃烧腔、混合气燃烧孔组和贫燃燃料燃烧孔组，所述燃烧体中壳和所述燃烧体内壳之间形成混合气分配腔，所述混合气分配腔与所述预混腔连通，所述混合气燃烧孔组连通所述混合气分配腔和所述燃烧腔，所述贫燃燃料进气口设置于所述燃烧体外壳，所述燃烧体外壳与所述燃烧体中壳之间形成贫燃燃料分配腔，所述贫燃燃料分配腔与所述贫燃燃料进气口连通，所述连接管的一端与所述贫燃燃料分配腔连通，另一端与所述贫燃燃料燃烧孔组连通，所述贫燃燃料燃烧孔组与所述燃烧腔连通。

9、作为上述双燃料多孔介质燃烧器的一种优选方案，所述连接管和所述贫燃燃料燃烧孔组的个数均为多个，多个所述贫燃燃料燃烧孔组间隔设置于所述燃烧体内壳，多个所述连接管与多个所述贫燃燃料燃烧孔组一一对应设置。

10、作为上述双燃料多孔介质燃烧器的一种优选方案，所述预混体沿其周向间隔设置有多个空气旋流片，所述空气旋流片的一端与所述预混体内壳连接，另一端与所述预混体中壳连接，沿所述预混体的轴向，多个所述空气旋流片位于所述第一空气进气口和所述预混腔之间；或者，多个所述空气旋流片位于所述预混腔和所述混合气分配腔之间。

11、作为上述双燃料多孔介质燃烧器的一种优选方案，所述燃烧体内壳设有分气板，所述分气板间隔设有多个通气孔，多个所述通气孔均与所述燃烧腔和所述第二空气进气口连通。

12、作为上述双燃料多孔介质燃烧器的一种优选方案，所述多孔介质结构与所述燃烧体内壳之间设有防回火结构。

13、作为上述双燃料多孔介质燃烧器的一种优选方案，所述防回火结构由多晶氧化铝纤维棉材料制成。

14、作为上述双燃料多孔介质燃烧器的一种优选方案，所述多孔介质结构为直方网格、蜂窝陶瓷或者泡沫陶瓷。

15、本实用新型还提供了燃料电池系统，包括上述的双燃料多孔介质燃烧器，还包括燃料电池，所述燃料电池的阳极尾气出口与所述双燃料多孔介质燃烧器的所述贫燃燃料进气口连通，所述双燃料多孔介质燃烧器的第一空气进气口和第二空气进气口均与所述燃料电池的阴极尾气出口连通。

16、本实用新型的有益效果：

17、本实用新型提供了双燃料多孔介质燃烧器及燃料电池系统，该双燃料多孔介质燃烧器，一部分空气从第一空气进气口进入预混腔，天然气从天然气进气口进入预混腔，空气和天然气在预混腔内混合之后进入燃烧腔，贫燃燃料从贫燃燃料进气口进入燃烧腔，空气、天然气和贫燃燃料能在多孔介质结构内燃烧。还有一部分空气从第二空气进气口进入燃烧腔，带动在多孔介质结构内燃烧之后产生的燃烧产物一起从气体出口流出。天然气和空气混合后再进入多孔介质结构燃烧，贫燃燃料直接进入多孔介质结构燃烧，即天然气燃烧采用全预混的燃烧方式，贫燃燃料采用扩散式燃烧，能够实现无焰状态，能最大限度的优化燃烧器体积，贫燃燃料进入多孔介质结构后与空气充分混合，能够稳焰，实现稳定燃烧，同时能降低燃烧核心区的温度，实现低污染物排放。

技术特征：

1.双燃料多孔介质燃烧器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的双燃料多孔介质燃烧器，其特征在于，所述预混体包括预混体外壳(11)、预混体中壳(12)和预混体内壳(13)，所述预混体中壳(12)穿设于所述预混体外壳(11)，所述预混体内壳(13)穿设于所述预混体中壳(12)，所述天然气进气口(16)设置于所述预混体外壳(11)，所述预混体外壳(11)与所述预混体中壳(12)之间形成天然气分配腔(19)，所述天然气进气口(16)与所述天然气分配腔(19)连通，所述预混体中壳(12)和所述预混体内壳(13)之间形成所述预混腔(18)和所述第一空气进气口(14)，所述预混体中壳(12)间隔设有多个天然气喷射孔(17)，多个所述天然气喷射孔(17)均与所述预混腔(18)和所述天然气分配腔(19)连通。

3.根据权利要求2所述的双燃料多孔介质燃烧器，其特征在于，所述燃烧体包括燃烧体外壳(21)、燃烧体中壳(22)、燃烧体内壳(23)和连接管(24)，所述燃烧体中壳(22)穿设于所述燃烧体外壳(21)，所述燃烧体内壳(23)穿设于所述燃烧体中壳(22)，所述燃烧体内壳(23)设有所述燃烧腔(28)、混合气燃烧孔组(7)和贫燃燃料燃烧孔组(8)，所述燃烧体中壳(22)和所述燃烧体内壳(23)之间形成混合气分配腔(27)，所述混合气分配腔(27)与所述预混腔(18)连通，所述混合气燃烧孔组(7)连通所述混合气分配腔(27)和所述燃烧腔(28)，所述贫燃燃料进气口(25)设置于所述燃烧体外壳(21)，所述燃烧体外壳(21)与所述燃烧体中壳(22)之间形成贫燃燃料分配腔(26)，所述贫燃燃料分配腔(26)与所述贫燃燃料进气口(25)连通，所述连接管(24)的一端与所述贫燃燃料分配腔(26)连通，另一端与所述贫燃燃料燃烧孔组(8)连通，所述贫燃燃料燃烧孔组(8)与所述燃烧腔(28)连通。

4.根据权利要求3所述的双燃料多孔介质燃烧器，其特征在于，所述连接管(24)和所述贫燃燃料燃烧孔组(8)的个数均为多个，多个所述贫燃燃料燃烧孔组(8)间隔设置于所述燃烧体内壳(23)，多个所述连接管(24)与多个所述贫燃燃料燃烧孔组(8)一一对应设置。

5.根据权利要求3所述的双燃料多孔介质燃烧器，其特征在于，所述预混体沿其周向间隔设置有多个空气旋流片(9)，所述空气旋流片(9)的一端与所述预混体内壳(13)连接，另一端与所述预混体中壳(12)连接，沿所述预混体的轴向，多个所述空气旋流片(9)位于所述第一空气进气口(14)和所述预混腔(18)之间；或者，多个所述空气旋流片(9)位于所述预混腔(18)和所述混合气分配腔(27)之间。

6.根据权利要求3所述的双燃料多孔介质燃烧器，其特征在于，所述燃烧体内壳(23)设有分气板(5)，所述分气板(5)间隔设有多个通气孔(51)，多个所述通气孔(51)均与所述燃烧腔(28)和所述第二空气进气口(15)连通。

7.根据权利要求3所述的双燃料多孔介质燃烧器，其特征在于，所述多孔介质结构(3)与所述燃烧体内壳(23)之间设有防回火结构。

8.根据权利要求7所述的双燃料多孔介质燃烧器，其特征在于，所述防回火结构由多晶氧化铝纤维棉材料制成。

9.根据权利要求1-8任一项所述的双燃料多孔介质燃烧器，其特征在于，所述多孔介质结构(3)为直方网格、蜂窝陶瓷或者泡沫陶瓷。

10.燃料电池系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的双燃料多孔介质燃烧器，还包括燃料电池，所述燃料电池的阳极尾气出口与所述双燃料多孔介质燃烧器的所述贫燃燃料进气口(25)连通，所述双燃料多孔介质燃烧器的第一空气进气口(14)和第二空气进气口(15)均与所述燃料电池的阴极尾气出口连通。

技术总结本技术属于燃料电池系统技术领域，公开了双燃料多孔介质燃烧器及燃料电池系统，该双燃料多孔介质燃烧器包括预混体、燃烧体和多孔介质结构，预混体设有预混腔、天然气进气口、第一空气进气口和第二空气进气口，天然气进气口和第一空气进气口均与预混腔连通，燃烧体与预混体固定连接，燃烧体设有燃烧腔、贫燃燃料进气口和气体出口，贫燃燃料进气口、第二空气进气口、气体出口和预混腔均与燃烧腔连通，多孔介质结构位于燃烧腔内。能够实现无焰状态，能最大限度的优化燃烧器体积，贫燃燃料进入多孔介质结构后与空气充分混合，能够稳焰，实现稳定燃烧，同时能降低燃烧核心区的温度，实现低污染物排放。技术研发人员：杨宝刚,沈雪松受保护的技术使用者：山东国创燃料电池技术创新中心有限公司技术研发日：20230524技术公布日：2024/6/18