【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及換熱器，特別涉及一種高溫固體氧化物燃料電池系統熱量回收集成式換熱器。
技術介紹
1、固體氧化物燃料電池(solidoxidefuelcell)是采用氧化物離子導體作為電解質，在其兩側制備電極，在陽極側供給燃料氣體，在另陰極側供給氧化劑(空氣、氧氣等)，在較高的溫度下進行發電的燃料電池。在該sofc中，氧離子經過具有離子導電性的固體電解質與燃料反應生成水蒸氣或二氧化碳，同時產生電能和熱能；
2、固體氧化物燃料電池產生的燃燒尾氣的溫度范圍在800°c-900°c，具有較強的余熱回收效益，如果尾氣直接排放到大氣環境中，會損失大量的熱量，系統的熱電供應效率也會大大降低；
3、并且，天然氣等含碳化合物燃料通常要先經過催化重整后，再進入燃料電池發電系統，進行電化學反應，固體氧化物燃料電池采用的天然氣等含碳化合物燃料的催化重整過程是一個在高溫下（600-900℃）進行的強吸熱反應，該反應進行需要提供大量的熱。因此在固體氧化物燃料電池部分中如何將高溫的燃燒尾氣和催化重整反應很好的耦合對提高系統的總能量利用效率非常重要。
4、基于此，目前亟待提出一種適用于批量生產的尾氣熱量回收裝置，能夠有效的利用燃燒尾氣按照sofc重整器重整溫度的需求預熱燃料氣、空氣、水蒸氣。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種高溫固體氧化物燃料電池系統熱量回收集成式換熱器，以解決上述現有技術存在的問題，本專利技術將燃燒所產生的高溫尾氣通入到尾氣流通通道中，在尾氣流通通道
2、為實現上述目的，本專利技術提供了如下方案：提供一種高溫固體氧化物燃料電池系統熱量回收集成式換熱器，包括尾氣流通通道和用于與所述尾氣流通通道進行熱交換的換熱器件，所述尾氣流通通道上沿尾氣流動方向依次分為預混加熱段、空氣加熱段以及純水蒸發段，所述預混加熱段、所述空氣加熱段以及所述純水蒸發段上均設有所述換熱器件，所述預混加熱段上的換熱器件上設有混合氣進口和混合氣出口，所述空氣加熱段的換熱器件上設有空氣進口和空氣出口，所述純水蒸發段上的換熱器件上設有純水進口和水蒸發氣出口。
3、優選的，所述換熱器件包括換熱板，所述尾氣流通通道包括尾氣流通板，所述換熱板和所述尾氣流通板依次間隔貼合設置；所述換熱板的正面設有流體凹槽，所述流體凹槽具有流體通入口和流體排出口，所述流體凹槽上設有第一角孔，所述第一角孔通過密封圈與所述流體凹槽分隔；所述尾氣流通板的正面設有尾氣凹槽，所述尾氣凹槽上設有第二角孔，所述第二角孔與所述第一角孔對應連通。
4、優選的，所述換熱板和所述尾氣流通板的背面設置有背板凹槽。
5、優選的，所述換熱板為矩形體結構，所述矩形體結構具有兩條對角線，分別為第一對角線和第二對角線，所述流體通入口和所述流體排出口設置在所述第一對角線的兩端，所述第二對角線的兩端均設有所述第一對角孔，所述尾氣流通板為矩形體結構，所述換熱板與所述尾氣流通板對齊。
6、優選的，還包括混合氣進料倉、空氣進料倉和純水進料倉，所述混合氣進口、所述空氣進口以及所述純水進口分別設置在所述混合氣進料倉、所述空氣進料倉和所述純水進料倉上，所述混合氣進料倉、所述空氣進料倉和所述純水進料倉均呈矩形槽狀結構并且槽口分別與多個流體通入口對接。
7、優選的，還包括混合氣出料倉、空氣出料倉以及水蒸發氣出料倉，所述混合氣出口、所述空氣出口以及所述水蒸發氣出口分別設置在所述混合氣出料倉、所述空氣出料倉以及所述水蒸發氣出料倉上，所述混合氣出料倉、空氣出料倉以及水蒸發氣出料倉均呈矩形槽狀結構并且槽口分別與多個流體排出口對接。
8、優選的，包括換段框架，所述換段框架為中空的矩形條狀結構，所述換段框架設置在所述預混加熱段和所述空氣加熱段之間，所述換段框架還設置在所述空氣加熱段和所述純水蒸發段之間。
9、優選的，所述換段框架的外壁面與所述換熱板的外壁面對齊。
10、優選的，包括頂部蓋板和底部蓋板，所述預混加熱段、所述空氣加熱段以及所述純水蒸發段設置在所述底部蓋板和頂部蓋板之間，所述底部蓋板上設置有燃燒尾氣進口，所述頂部蓋板上設置有燃燒尾氣出口。
11、優選的，所述燃燒尾氣進口和所述燃燒尾氣出口分別與所述第二對角線的兩端相對應。
12、本專利技術相對于現有技術取得了以下技術效果：
13、本專利技術將燃燒所產生的高溫尾氣通入到尾氣流通通道中，在尾氣流通通道上沿尾氣流動方向依次分為預混加熱段、空氣加熱段以及純水蒸發段，并且在每段上分別設置對應的換熱器件，形成了一體式結構，能夠有效的利用尾氣熱量來依次對混合氣、空氣以及純水進行加熱，能夠有效的利用燃燒尾氣按照sofc重整器重整溫度的需求預熱燃料氣、空氣、水蒸氣，相比于常見sofc流程內的換熱方式，本專利技術無需單獨通過三個不同換熱器/加熱器，分別預熱加溫燃料氣、空氣和純水氣化，本專利技術減少了一臺換熱器和一臺水蒸氣發生器，極大節省了裝置成本，占地空間小，而且檢修方便，大大增加了sofc系統內部的設備排布緊湊度，減小了設備浪費體積，可批量化生產，而且能充分回收高溫尾氣中含有的熱能。
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1.一種高溫固體氧化物燃料電池系統熱量回收集成式換熱器，其特征在于，包括尾氣流通通道和用于與所述尾氣流通通道進行熱交換的換熱器件，所述尾氣流通通道上沿尾氣流動方向依次分為預混加熱段、空氣加熱段以及純水蒸發段，所述預混加熱段、所述空氣加熱段以及所述純水蒸發段上均設有所述換熱器件，所述預混加熱段上的換熱器件上設有混合氣進口（1）和混合氣出口（2），所述空氣加熱段的換熱器件上設有空氣進口（3）和空氣出口（4），所述純水蒸發段上的換熱器件上設有純水進口（5）和水蒸發氣出口（6）。
2.根據權利要求1所述的高溫固體氧化物燃料電池系統熱量回收集成式換熱器，其特征在于，所述換熱器件包括換熱板（7），所述尾氣流通通道包括尾氣流通板（8），所述換熱板（7）和所述尾氣流通板（8）依次間隔貼合設置；所述換熱板（7）的正面設有流體凹槽（9），所述流體凹槽（9）具有流體通入口（10）和流體排出口（11），所述流體凹槽（9）上設有第一角孔（12），所述第一角孔（12）通過密封圈（13）與所述流體凹槽（9）分隔；所述尾氣流通板（8）的正面設有尾氣凹槽，所述尾氣凹槽上設有第二角孔，所述第二角孔與所述
3.根據權利要求2所述的高溫固體氧化物燃料電池系統熱量回收集成式換熱器，其特征在于，所述換熱板（7）和所述尾氣流通板（8）的背面設置有背板凹槽（14）。
4.根據權利要求2所述的高溫固體氧化物燃料電池系統熱量回收集成式換熱器，其特征在于，所述換熱板（7）為矩形體結構，所述矩形體結構具有兩條對角線，分別為第一對角線和第二對角線，所述流體通入口（10）和所述流體排出口（11）設置在所述第一對角線的兩端，所述第二對角線的兩端均設有所述第一對角孔，所述尾氣流通板（8）為矩形體結構，所述換熱板（7）與所述尾氣流通板（8）對齊。
5.根據權利要求4所述的高溫固體氧化物燃料電池系統熱量回收集成式換熱器，其特征在于，還包括混合氣進料倉（15）、空氣進料倉（16）和純水進料倉（17），所述混合氣進口（1）、所述空氣進口（3）以及所述純水進口（5）分別設置在所述混合氣進料倉（15）、所述空氣進料倉（16）和所述純水進料倉（17）上，所述混合氣進料倉（15）、所述空氣進料倉（16）和所述純水進料倉（17）均呈矩形槽狀結構并且槽口分別與多個流體通入口（10）對接。
6.根據權利要求5所述的高溫固體氧化物燃料電池系統熱量回收集成式換熱器，其特征在于，還包括混合氣出料倉（18）、空氣出料倉（19）以及水蒸發氣出料倉（20），所述混合氣出口（2）、所述空氣出口（4）以及所述水蒸發氣出口（6）分別設置在所述混合氣出料倉（18）、所述空氣出料倉（19）以及所述水蒸發氣出料倉（20）上，所述混合氣出料倉（18）、空氣出料倉（19）以及水蒸發氣出料倉（20）均呈矩形槽狀結構并且槽口分別與多個流體排出口（11）對接。
7.根據權利要求4所述的高溫固體氧化物燃料電池系統熱量回收集成式換熱器，其特征在于，包括換段框架（21），所述換段框架（21）為中空的矩形條狀結構，所述換段框架（21）設置在所述預混加熱段和所述空氣加熱段之間，所述換段框架（21）還設置在所述空氣加熱段和所述純水蒸發段之間。
8.根據權利要求7所述的高溫固體氧化物燃料電池系統熱量回收集成式換熱器，其特征在于，所述換段框架（21）的外壁面與所述換熱板（7）的外壁面對齊。
9.根據權利要求4所述的高溫固體氧化物燃料電池系統熱量回收集成式換熱器，其特征在于，包括頂部蓋板（24）和底部蓋板（23），所述預混加熱段、所述空氣加熱段以及所述純水蒸發段設置在所述底部蓋板（23）和頂部蓋板（24）之間，所述底部蓋板（23）上設置有燃燒尾氣進口（25），所述頂部蓋板（24）上設置有燃燒尾氣出口（26）。
10.根據權利要求9所述的高溫固體氧化物燃料電池系統熱量回收集成式換熱器，其特征在于，所述燃燒尾氣進口（25）和所述燃燒尾氣出口（26）分別與所述第二對角線的兩端相對應。
...【技術特征摘要】
1.一種高溫固體氧化物燃料電池系統熱量回收集成式換熱器，其特征在于，包括尾氣流通通道和用于與所述尾氣流通通道進行熱交換的換熱器件，所述尾氣流通通道上沿尾氣流動方向依次分為預混加熱段、空氣加熱段以及純水蒸發段，所述預混加熱段、所述空氣加熱段以及所述純水蒸發段上均設有所述換熱器件，所述預混加熱段上的換熱器件上設有混合氣進口（1）和混合氣出口（2），所述空氣加熱段的換熱器件上設有空氣進口（3）和空氣出口（4），所述純水蒸發段上的換熱器件上設有純水進口（5）和水蒸發氣出口（6）。
2.根據權利要求1所述的高溫固體氧化物燃料電池系統熱量回收集成式換熱器，其特征在于，所述換熱器件包括換熱板（7），所述尾氣流通通道包括尾氣流通板（8），所述換熱板（7）和所述尾氣流通板（8）依次間隔貼合設置；所述換熱板（7）的正面設有流體凹槽（9），所述流體凹槽（9）具有流體通入口（10）和流體排出口（11），所述流體凹槽（9）上設有第一角孔（12），所述第一角孔（12）通過密封圈（13）與所述流體凹槽（9）分隔；所述尾氣流通板（8）的正面設有尾氣凹槽，所述尾氣凹槽上設有第二角孔，所述第二角孔與所述第一角孔（12）對應連通。
3.根據權利要求2所述的高溫固體氧化物燃料電池系統熱量回收集成式換熱器，其特征在于，所述換熱板（7）和所述尾氣流通板（8）的背面設置有背板凹槽（14）。
4.根據權利要求2所述的高溫固體氧化物燃料電池系統熱量回收集成式換熱器，其特征在于，所述換熱板（7）為矩形體結構，所述矩形體結構具有兩條對角線，分別為第一對角線和第二對角線，所述流體通入口（10）和所述流體排出口（11）設置在所述第一對角線的兩端，所述第二對角線的兩端均設有所述第一對角孔，所述尾氣流通板（8）為矩形體結構，所述換熱板（7）與所述尾氣流通板（8）對齊。
5.根據權利要求4所述的高溫固體氧化物燃料電池系統熱量回收集成式換熱器，其特征在于，還包括混合氣進料倉（15）、空氣進料倉（16）和純水...
【專利技術屬性】
技術研發人員：朱國濤，侯云龍，高軍，
申請(專利權)人：煙臺鏊潤能源科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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