一种用于SOFC系统的尾气处理装置的制作方法

本技术涉及燃料电池，具体的，涉及一种用于sofc系统的尾气处理装置。

背景技术：

1、固体氧化物燃料电池(sofc)是一种采用固体氧化物作为电解质隔膜，通过电化学反应将燃料的化学能高效、清洁地转化为电能的发电装置，其发电效率可达50％以上，热电联供效率可达80％以上，是降低二氧化碳排放的新型发电装置。

2、为保证sofc发电系统稳定运行，需要满足其各部分所需工作环境，主要包括：1.甲醇重整：在固体氧化物燃料电池发电系统中，含碳有机燃料通常要先经过催化重整后，才能被燃料电池高效利用。视所用催化剂不同，反应温度在200~400℃，该过程吸热，需要外部供给热量；2.尾气焚烧：燃料电池因电极极化等原因，有10-40％的燃料气作为尾气不能被燃料电池完全利用，如果这部分燃料气直接排出，则会造成很大的污染和浪费，通常采用焚烧的方式处理，形成800℃以上的高温尾气；3.气体预热：由于sofc工作温度较高，进入sofc的燃料和空气需要加热到600~800℃，同时考虑到sofc发电过程存在自发热现象，特别是进入sofc的空气温度应当具有一定的调节范围，才能保证发电系统稳定运行。sofc发电系统各部分工作温度、所需热量不同，实现各部分热量的梯级利用和耦合是提高sofc发电系统效率的关键。

技术实现思路

1、本实用新型提出一种用于sofc系统的尾气处理装置，解决了现有技术中燃料电池可燃废气焚烧后热量利用不充分的问题。

2、本实用新型的技术方案如下：

3、一种用于sofc系统的尾气处理装置，包括：

4、燃烧器，具有引火室，

5、废重整气管道，具有废重整气喷头，所述废重整气喷头设置于所述引火室一侧，所述废重整气喷头喷出的废重整气被所述燃烧器点燃后形成向下燃烧的高温尾气；

6、空气加热器，位于所述燃烧器下方，所述空气加热器内的空气被所述高温尾气加热；

7、导热油换热器，位于所述空气加热器下方，所述导热油换热器内部的导热油被高温尾气加热升温

8、甲醇水预热器，位于所述空气加热器下方，所述甲醇水预热器内的甲醇水被高温尾气加热后汽化。

9、优选的，所述空气加热器包括：

10、第一盘管，具有第一空气出口和第一空气入口，所述第一盘管呈螺旋型，所述第一盘管的螺旋轴心正对所述燃烧器中心。

11、优选的，还包括：

12、空气调温器，位于所述第一盘管下方，所述空气调温器具有第二空气出口和第二空气入口；所述第二空气入口与电池空气入口连通，所述第二空气出口与所述第一空气入口连通；

13、第三阀门，设置于所述第二空气入口上。

14、第一支路管道，一端与所述第一空气入口连通，另一端与所述电池空气入口连通；

15、第一阀门，设置于所述第一支路管道上；

16、第二支路管道，一端与所述第一空气出口连通，另一端与所述电池空气入口连通；

17、第二阀门，设置于所述第二支路管道上。

18、优选的，所述燃烧器具有空气管道，所述燃烧器包括：

19、导风板，位于所述空气管道下方，所述引火室位于所述导风板下方；

20、第一甲醇管道，具有第一甲醇喷头，所述第一甲醇喷头设置于所述导风板内；

21、第二甲醇管道，具有第二甲醇喷头，所述第二甲醇喷头位于所述引火室另一侧，所述第二甲醇管道用于向所述引火室内补充甲醇。

22、优选的，还包括：

23、扰流板，设置于所述空气调温器下方，所述扰流板具有若干个通孔，若干个所述通孔间隔布置，所述扰流板用于分散所述高温尾气。

24、优选的，所述导热油换热器包括：

25、壳体；

26、换热管束，沿所述壳体轴线方向设置于所述壳体内，所述高温尾气经所述换热管束进入到所述甲醇水预热器；

27、管板，具有若干个，若干个所述管板间隔设置于壳体内，所述换热管束设置于所述管板上，所述管板与所述换热管束外壁之间形成流通腔，所述流通腔用于流通导热油。

28、优选的，还包括：

29、水冷却器，设置于所述甲醇水预热器下方，所述水冷却器用于对所述高温尾气降温。

30、优选的，还包括：

31、底座，设置于所述水冷却器下方，具有尾气排出口和冷凝水排出口，所述冷凝水排出口位于所述底座上，所述尾气排出口位于所述底座侧壁上。

32、本实用新型的工作原理及有益效果为：

33、本实用新型中以废重整气燃烧释放的热量作为直接热源，利用空气加热器实现高品位的热量为电池空气加热；换热升温后的导热油供重整反应器使用。通过点火器点燃形成高温尾气，用高温尾气直接加热第一盘管，使低温空气升温至所需温度，供sofc系统使用。设置甲醇水预热器，高温尾气进一步在此加热甲醇水，使其汽化后用于后续的重整反应。本实用新型有效利用sofc系统尾气中的残留能量，提高能源利用效率。加热空气和甲醇水，减少重整反应所需的额外热源，降低系统能耗。本装置集成度高，外部设备少，热损失小。装置采用模块化设计，模块外壳作为管道使用，燃烧尾气具有更小的流通阻力。装置内尾气从上向下流动，换热效率高为导热油换热器提供稳定的热量。

技术特征：

1.一种用于sofc系统的尾气处理装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种用于sofc系统的尾气处理装置，其特征在于，所述空气加热器(7)包括：

3.根据权利要求2所述的一种用于sofc系统的尾气处理装置，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求3所述的一种用于sofc系统的尾气处理装置，其特征在于，所述燃烧器(1)具有空气管道(3)，所述燃烧器(1)包括：

5.根据权利要求3所述的一种用于sofc系统的尾气处理装置，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求5所述的一种用于sofc系统的尾气处理装置，其特征在于，所述导热油换热器(10)包括：

7.根据权利要求1所述的一种用于sofc系统的尾气处理装置，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求7所述的一种用于sofc系统的尾气处理装置，其特征在于，还包括：

技术总结本技术涉及燃料电池技术领域，提出了一种用于SOFC系统的尾气处理装置，包括：燃烧器，具有引火室，废重整气管道，具有废重整气喷头，废重整气喷头设置于引火室一侧，废重整气喷头喷出的废重整气被燃烧器点燃后形成向下燃烧的高温尾气；空气加热器，位于燃烧器下方，空气加热器内的空气被高温尾气加热；导热油换热器，位于扰流板下方，导热油换热器内部的导热油被高温尾气加热升温甲醇水预热器，位于空气加热器下方，甲醇水预热器内的甲醇水被高温尾气加热后汽化。通过上述技术方案，解决了现有技术中燃料电池可燃废气焚烧后热量利用不充分的问题。技术研发人员：陈学青,毕亚东,谷乐,胡晓静,靳晓煜,武彦芳,张继军受保护的技术使用者：河北工大晟珂工程科技有限公司技术研发日：20240726技术公布日：2024/9/2