专利名称：反应表面可动态调节的重整装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种甲醇和/或天然气重整(Erdgasreformierung)用的重整装置(Reformer)，尤其是为固定式和移动式燃料电池设备制备氢用的重整装置。
迄今已知一些大型工业设备，它们在全负荷运行时效率约为80％。在低于70％的部分负荷区内它们的效率急剧下降。在燃料电池设备动态运行期间，这些已知的重整装置往往降到70％部分负荷极限以下，从而必须找到解决办法，使重整装置效率不会对整个能量转换系统带来严重的负面影响。
因此本发明的目的是创造一种重整装置，它在极端的部分负荷区仍有高的效率。这种重整装置既可应用于固定设备也可应用于移动设备。
为达到此目的采取的措施是，重整装置有模块式结构并因而提供了一种重整室(Reformerkammer)反应面积可动态调节的重整装置，所以即使在(要重整的)气体体积实际上较小的情况下，重整室也可以减为小的表面，使得重整装置能以高的部分负荷并因而具有高效率地工作。
本发明的内容涉及一种用于重整天然气和/或甲醇的重整装置，它包括在载体上的一种催化剂、加热器、至少一个气体进口和一个气体出口、以及一个重整室，其中，重整室具有可动态调节的反应表面。
此外，本发明的内容还涉及一种用于重整装置的运行方法，其中，进入气体的气体体积流量和/或气体压力直接影响所利用的重整室的反应表面，从而可以使反应表面动态地适应于当时的需要，并且不会低于重整装置预定的部分负荷。
按本发明的一种优选的设计，重整室再分为多个分室，它们随着负荷增加以及进而气体体积流量的增大逐渐被充入气体并做好运行准备。
重整室优选地具有一个圆柱形结构，各分室同心地围绕着用于引入气体的处于中心线位置的导杆布置。在重整装置中每个可再分的反应室称为重整室，在这里它尤其可涉及一种蜂窝状结构。
重整室的反应表面优选地可按规定的级次进行调节，例如在负荷增大时打开重整装置中一个附加的分室。不过，若例如圆柱体的圆周可在相应的限度内(按软管夹头的方式)调节时，重整室的反应表面也可以无级改变。
下面借助一种可能的设计进一步说明本发明，附图中
图1示出按高度方向对一个重整室的纵剖面；图2示出按宽度方向对一个重整室的横剖面；以及图3示出仍按高度方向对一个重整室的纵剖面。
由图1人们可看到一个有五个分室1a、1b、1c、1d和1e的重整室1。气体(例如甲烷)从下面通过设在中央的气体导杆3内的气体输入管4进入重整室1中。气体输入管4可沿高度方向移动并且有不通的下部4a、带有孔的上部4b以及在最上端有一喷嘴2。通过喷嘴2在上端处的气体导杆3内产生一动压头，它将气体输入管4压靠在复位弹簧5上。在图1中此动压头足以使气体输入管4的有孔部分4b到达第一分室1a的孔口处。于是必须重整的气体只流入重整室1a，以及氢气在上方从该重整室1a排出。重整室1b、1c、1d和1e都被气体输入管4不通的下部4a封闭。尽管重整装置实际上仅以极端的部分负荷运行，在重整室1内部的气体压力由于体积有限且因而反应表面有限却仍然很高。
图2用俯视图表示重整室1内的分室1a至1c(它们分别依次具有逐渐增大的反应面积和体积)的布局。气体导杆3位于中心。
图3仍表示与图1中一样的视图，但在这里动压头足以使重整室的所有分室(1a至1e)通过气体输入管4有孔的上部4b被充入气体。在气体输入管4下端的复位弹簧5则被完全压紧。当重整装置全负荷运行时，氢气就从所有的分室1a至1e的上方流出。
燃料电池设备的重整装置在部分负荷运行时效率低落的问题通过本发明首次予以解决。在本发明中对于天然气和/或甲醇重整装置建议了一种可动态调节或多级式设计方案。在按最低的部分负荷运行时，重整装置以最小可能的反应表面工作。
根据燃料电池设备的负荷状态和氢气的需求接通其他各级。重整因而以最佳化的效率进行，因为通过可动态调节的反应表面，不会低于例如60％、70％或80％的预定部分负荷。
按照本发明，重整装置的效率通过重整室可动态调节的反应表面得到优化。为了实现例如多级调节而在结构上更多投入的仅限于少量廉价的材料，例如用于制造重整装置分室和气体进口隔板的钢。而昂贵材料例如催化剂的用量与已知的系统相比则保持不变。
权利要求
1．一种天然气和/或甲醇重整用的重整装置，它包括在载体上的一种催化剂、一个加热器、至少一个气体进口和一个气体出口以及一个重整室，其中，重整室具有可动态调节的反应表面。
2．按照权利要求1所述的重整装置，其中，所述反应表面可按规定的级进行动态调节。
3．按照上述任一项权利要求所述的重整装置，其中，重整室的反应表面可借助由一个喷嘴产生的动压头来自动调节。
4．一种用于重整装置的运行方法，其中，进入气体的气体体积流量直接影响重整装置反应表面的大小，因而使被利用的重整室的反应表面适应于当时的实际需要并且使得重整装置不会低于预定的部分负荷。
5．按照权利要求4所述的方法，其中，在重整室气体进口处的气体体积流量通过活塞结构用于打开其他的重整装置分室。
全文摘要
本发明涉及一种甲醇和/或天然气重整用的重整装置,尤其是为燃料电池设备制备氢用的重整装置。重整装置有一个重整室,该重整室具有可动态调节的反应表面,所以根据需要可以改变反应表面,使重整装置不低于预定的部分负荷。
文档编号B01J10/00GK1325364SQ99812915
公开日2001年12月5日 申请日期1999年10月27日 优先权日1998年10月30日
发明者罗兰·基尔舍, 阿尔诺·卡斯特纳 申请人:西门子公司