一种碳氢燃料蒸发重整反应器的制作方法

本技术涉及重整设备，具体是一种碳氢燃料蒸发重整反应器。

背景技术：

1、碳氢燃料重整反应器在sofc系统是重要零部件之一，为碳氢燃料提供发生重整反应的场所；sofc系统的燃料适应性广，近几年逐渐推出了使用汽油、柴油、航空煤油、醇类等液态碳氢作为燃料的sofc系统，这类系统通过碳氢燃料蒸发重整反应器为重整气流中水蒸气和液态燃料提供汽化场所，使液态碳氢燃料在重整催化剂的作用下转化为主要成分是h2、co、co2的合成气，从而为sofc电堆提供燃料。目前市面上重整器的蒸汽发生装置大多采用加热棒或伴热带进行加热，需要外加电源，耗电且不环保，且水蒸汽发生装置的表面没有采取保温隔热措施，大量热能散失。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于克服现有技术在重整气流中水蒸气和液态燃料汽化时采用电加热的方式提供热量引起耗电量大的问题，提供一种碳氢燃料蒸发重整反应器，可利用sofc系统自身产生的高温尾气热量，循环利用，提升热能使用率。

2、本实用新型的目的主要通过以下技术方案实现：

3、一种碳氢燃料蒸发重整反应器，包括蒸发器、重整器和保温结构，所述蒸发器与重整器相互连通，本产品的蒸发器与重整器可以直接紧耦合在一起，也可以采用连接器将蒸发腔与重整器连通起来，连通方式多样化，并在蒸发器与重整器的外表面包裹保温结构，以防热量大量散失，所述蒸发器包括用于发生汽化反应的蒸发腔、给蒸发腔供热的换热腔、和将水蒸汽和液态燃料蒸发后，进行混合的混合结构，所述换热腔和蒸发腔是相互独立的腔体，蒸发腔位于换热腔的内层，蒸发腔的端部均未被包裹进换热腔的端部内，可全方位均匀的给蒸发腔外表面供热。

4、现有的重整器大多利用加热棒和伴热带加热，需要外接电源或将sofc系统发出电能的一部分提供给加热棒和伴热带，耗电且不经济，本实用新型通过在蒸发腔外部设置换热腔替代加热棒和伴热带，结合这种结构和高温气体的热量对蒸发腔内进行加热，满足液态蒸发条件，不仅不用耗电，还可有效地利用系统中产生的气体热能，提高产品性能，减少能源浪费；且现有的重整器，有的未在水蒸汽发生装置表面做保温隔热措施处理，有的重整器保温不严密，仍有热能大量散失，加热时间长、效率低，耗能更多，本产品在产品外表面设置严密的保温隔热措施，减少热量损失的同时提升反应器性能，进一步减少能耗，降低成本。

5、优选的，本产品的混合结构包括能够螺旋引导气体的旋流体，并位于蒸发腔内靠近重整器的一端，用于将蒸发腔内蒸发的水蒸汽和液态燃料蒸汽进行气态混合，混合后的气体流至重整器内发生重整反应。

6、优选的，本产品的混合结构包括能够螺旋引导气体的旋流体，一部分设置在换热腔里，径向向内穿过蒸发腔，另一部分设置在蒸发腔里，将蒸发腔内气体混合的同时，还可以利用混合结构的导热属性，将sofc系统自身产生的高温气体的热量传导至蒸发腔内的混合结构上，对蒸发腔内进行加热，进一步提高蒸发腔内部温度，满足液态蒸发条件。

7、优选的，所述蒸发腔包括水平蒸发管和竖立蒸发管，使水和液体燃料可在不同空间中蒸发，经蒸发后，通过泵给定初始动力，使两种蒸汽在蒸发腔里经过混合器结构再次混合；水平蒸发管的轴线和竖立蒸发管的轴线之间的角度为45°～90°，便于安装，同时使喷入的水和液态燃料具备一定原始速度和相交角度的在蒸发腔里混合，提升水蒸汽和液态燃料蒸汽的混合效果；同时，高温气体使蒸发腔内温度上升，使水和液态燃料蒸发并混合，所述换热腔与蒸发腔结构相似，使蒸发腔无论为什么形状，换热腔包裹蒸发腔表面的体积均匀，从而对蒸发腔进行均匀的加热，所述蒸发腔的端部与换热腔的端部平齐，蒸发腔靠近重整器的一端突出换热腔端部。

8、优选的，在所述水平蒸发管和竖立蒸发管的端部均安装用于安装喷嘴的喷嘴座，分别单独向所在管道内喷洒水或液态燃料，使水和液态燃料在不同腔体中被蒸发，之后混合并进入重整器中进行重整反应。

9、优选的，所述蒸发腔靠近混合结构的一端套接有卡盘组件，便于观察蒸发腔的内部状态，且方便后期维护保养，所述卡盘组件水平轴向上位于混合结构与重整器之间。

10、优选的，所述蒸发腔靠近重整器一侧的端面上设置有若干个温度传感器座a，用于安装温度传感器，所述温度传感器环向阵列排布，用于全面的监控蒸发腔内不同区域的温度。

11、优选的，在所述换热腔表面设置高温气体进气管和高温气体出气管，所述高温气体进气管和高温气体出气管分别位于换热腔的两端，用于使系统中产生的高温气体进出换热腔，所述换热腔的内壁螺旋式布设若干导流板，用于引导高温气体流向，提高蒸发腔表面的传热系数。

12、优选的，所述保温结构包括内外层，内层为隔热棉，用于保温隔热，减少热能损失、外层为隔热罩进一步保护内外温的同时，起到固定的作用。

13、综上所述，本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

14、(1)、蒸发腔外层设置换热腔，利用sofc系统中产生的高温尾气给蒸发腔提供热量，取代传统的加热棒与伴热带等电加热，不需耗电的同时有效利用了反应中的废气热量，减少能耗与成本，提高产品的性能；

15、(2)、在本产品外侧设置两层的保温结构，内层保温隔热，防止产品的热量散失，外层固定，保温隔热的同时，保护内部结构。

技术特征：

1.一种碳氢燃料蒸发重整反应器，包括蒸发器(1)、重整器(2)、保温结构，其特征在于：所述蒸发器(1)与所述重整器(2)相连通，在所述蒸发器(1)和重整器(2)的外表面均包裹保温结构，所述蒸发器(1)包括换热腔(11)、蒸发腔(12)和混合结构(13)，所述换热腔(11)和所述蒸发腔(12)是相互独立的腔体，所述蒸发腔(12)位于换热腔(11)的内部，所述蒸发腔(12)的端部均延伸出所述换热腔(11)。

2.如权利要求1所述的一种碳氢燃料蒸发重整反应器，其特征在于：所述混合结构(13)包括能够螺旋引导气体的旋流体，所述混合结构(13)在所述蒸发腔(12)内部，所述混合结构(13)位于蒸发腔(12)靠近重整器(2)的一端。

3.如权利要求1所述的一种碳氢燃料蒸发重整反应器，其特征在于：所述混合结构(13)包括能够螺旋引导气体的旋流体，所述混合结构(13)位于所述换热腔(11)的内部并径向向内穿入蒸发腔(12)的内部。

4.如权利要求2或3所述的一种碳氢燃料蒸发重整反应器，其特征在于：所述蒸发腔(12)包括水平蒸发管(121)和竖立蒸发管(122)，水平蒸发管(121)的轴线和竖立蒸发管(122)的轴线之间的角度为45°～90°，所述蒸发腔(12)端部与换热腔(11)的端部均平齐，所述蒸发腔(12)靠近所述重整器(2)的一端突出换热腔(11)。

5.如权利要求4所述的一种碳氢燃料蒸发重整反应器，其特征在于：在所述水平蒸发管(121)和竖立蒸发管(122)的端部均安装喷嘴座(123)，所述喷嘴座(123)用于安装喷射水或液态燃料的喷嘴。

6.如权利要求4所述的一种碳氢燃料蒸发重整反应器，其特征在于：所述蒸发腔(12)靠近所述混合结构(13)的一端套接有卡盘组件(14)。

7.如权利要求4所述的一种碳氢燃料蒸发重整反应器，其特征在于：所述蒸发腔(12)靠近所述重整器(2)一端的侧面设置若干个温度传感器座a(124)，所述温度传感器座a(124)环向阵列排布。

8.如权利要求4所述的一种碳氢燃料蒸发重整反应器，其特征在于：在所述换热腔(11)上设置高温气体进气管(113)和高温气体出气管(114)，所述高温气体进气管(113)和高温气体出气管(114)分别位于换热腔(11)的两端，所述换热腔(11)的内壁上螺旋式布设若干导流板(115)。

9.如权利要求1所述的一种碳氢燃料蒸发重整反应器，其特征在于：所述保温结构包括隔热棉(41)层和设置在所述隔热棉(41)层表面的隔热罩(42)层。

技术总结
本技术公开了重整设备技术领域的一种碳氢燃料蒸发重整反应器，包括蒸发器、重整器和保温结构，所述蒸发器与重整器相互连通，并在蒸发器与重整器的外表面包裹保温结构，所述蒸发器包括蒸发腔、换热腔和混合结构，所述换热腔和蒸发腔是相互独立的腔体，蒸发腔位于换热腔的内层，蒸发腔的端部均未被包裹进换热腔的端部内。通过在蒸发腔外层设置换热腔，利用高温气体换热代替电加热，不需耗电的同时，有效利用了反应中的气体热量，减少能耗与成本，提高产品的性能。

技术研发人员：唐国海,舒正龙,肖宇刚,刘理凡,张流俊,钱云寿,王鑫,黄涛,王云,陈启章
受保护的技术使用者：中自环保科技股份有限公司
技术研发日：20230818
技术公布日：2024/2/19