【技術實現步驟摘要】
本技術涉及新能源，特別是一種具有循環回路soc系統預熱裝置及預熱系統，屬于固體氧化物燃料電池。
技術介紹
1、固體氧化物燃料電池(solid?oxide?fuel?cells，sofc)是一種以電化學反應的方式將燃料的化學能直接轉化為電能的新型發電技術。sofc系統工作溫度在650℃-800℃之間，發電效率可以達到60％以上，熱電聯供效率可以達到90％以上。且sofc發電過程中只產生水和高溫尾氣，沒有有害排放，是一種新型的清潔能源轉換技術。
2、sofc系統主要由蒸發器、重整器、熱箱、電堆、燃燒器、熱交換器、余熱回收系統、逆變器等部件組件。蒸發器主要是產生水蒸氣，為碳氫燃料的蒸汽重整提供水蒸氣；重整器主要是將進入系統的天然氣、醇類等碳氫燃料和水蒸氣進行蒸汽重整轉化為含氫氣、一氧化碳、二氧化碳的合成氣，從而使得進入到電堆中更有利于電化學反應；熱箱主要是提供電堆的安裝場所和進行保溫，維持電堆的工作環境溫度；燃燒器主要將進入電堆中未反應完全的燃料進行二次轉化，提高系統的燃料利用率；熱交換器進行熱量的交換，利用高溫熱源加熱低溫介質，比如：預熱燃料氣、預熱空氣、加熱供熱用水等，提高系統的能量利用率。
3、現有技術中，熱箱的升溫主要通過電加熱或者火焰燃燒器的方式進行預熱升溫，這兩種方式分別存在不同的缺點。
4、當全部采用電加熱時，電能消耗量特別大，且需要比較大的電加熱功率，升溫速率受電加熱器件影響明顯。當sofc采用電加熱升溫的時候，必須考慮加熱過程中的熱量損失，如果加熱功率不足，則采用電加熱使sofc達
5、當使用火焰燃燒器形成高溫氣體對熱箱加熱時，存在一定的安全風險，不適合應用于易燃易爆的場所中。另外，明火燃燒加熱難以精確控制溫度，對于需要精確控制溫度的情況難以滿足要求。燃燒加熱還會產生co、nox和chx等有毒有害污染物，在密閉環境使用可能導致人員中毒、窒息的風險。
6、用于測試系統或者soec的進氣加熱，采用電加熱同樣需要消耗較多的電能。
技術實現思路
1、本技術的目的在于克服現有技術中通過電加熱進行熱箱升溫或者預熱進氣的方法存在能耗高、需采用大功率加熱源的不足，提供一種用于soc(solid?oxide?cells)系統的高效預熱裝置及方法。
2、為了實現上述目的，本技術提供了以下技術方案：
3、一種具有循環回路的soc系統預熱裝置，所述預熱裝置包括主體、循環管路；所述主體具有中空腔體，所述中空腔體具有進口和出口；
4、所述中空腔體靠近進口的一側設置有電加熱器，所述中空腔體靠近出口一側設置有催化燃燒器；
5、所述中空腔體通過進口與氧化劑計量裝置連接，
6、在主體的側面設置有燃料入口，所述燃料入口連接燃料流量計；
7、所述循環管路設置連接在主體的側面，循環管路和主體的中空腔體形成并行支路，用于將出口排出的氣體回流輸送到中空腔體的前端。
8、本技術soc系統的預熱裝置能夠準確控制輸入氣體氧化劑流量，利用電加熱器進行加熱升溫，且出口處連接循環管路形成回路，使得出口排出的氣體可以循環回到入口處，將自身的高溫傳遞給新進入的氣體氧化劑后再次被電加熱器進行加熱升溫。只需要較小的電加熱器功率，即可實現較高溫度氣體預熱目標。
9、本技術soc系統的預熱裝置能夠對氧化劑氣體進行快速升溫，完成預熱裝置的啟動工作，減少對高功率電能的需求。通過待預熱氣體的部分循環提高經過電加熱器的氣體溫度，使得經過電加熱器的混合氣體能夠升高到較高溫度(如燃料燃燒溫度)，然后加入燃料氣體進行催化燃燒，氣體無污染風險，氧化劑和燃料化學反應放熱量大，還能夠精準控制溫度，在達成soc快速預熱裝置目的時，有效地實現下游用熱裝置的熱量供應，提高能量利用效率。
10、進一步，還包括t1溫度傳感器和t2溫度傳感器，所述t1溫度傳感器設置在中空腔體內，且位于催化燃燒器之前；所述t2溫度傳感器設置在催化燃燒器之后或者設置在中空腔體的出口處。
11、設置t1溫度傳感器、t2溫度傳感器分別檢測催化燃燒器前后的氣體溫度，可以精確控制混合氣體在催化燃燒器的燃燒情況。t1溫度傳感器檢測催化燃燒器前的氣體溫度，可以確定混合氣體是否達到催化燃燒器的起燃溫度，避免未達到燃料起燃溫度而導致的氧化反應不充分。當t1溫度傳感器檢測氣體溫度達到起燃溫度后，監測t2溫度傳感器溫度可知混合氣體在催化燃燒器中燃燒放熱情況，確定滿足熱箱加熱目標溫度后，可以適當調整加熱功率，控制最終排出的混合氣體溫度復合應用需求。
12、進一步，所述預熱裝置還包括控制器，所述控制器和氧化劑計量裝置、電加熱器、燃料流量計、t1溫度傳感器和t2溫度傳感器中至少一個連接。
13、優選地，所述控制器和氧化劑計量裝置、電加熱器、燃料流量計、t1溫度傳感器和t2溫度傳感器連接?；诟鱾€溫度傳感器確定的溫度數值，反饋調整電加熱器的加熱功率，或者氧化劑計量裝置、燃料流量計的氣體流量大小。
14、進一步，所述氧化劑計量裝置是獨立的流量計或者能夠計量輸送氣體體積的輸送裝置。如，在有外接壓力容器時，采用壓力容器專用的流量計；未使用壓力容器時，如供應空氣，可采用能夠計量的鼓風機，通過計量輸送氣體體積確定輸送的空氣氧化劑流量。
15、進一步，所述氧化劑是氣體氧化劑，優選的氧化劑是空氣或純氧氣，優選采用空氣。氧化劑計量裝置用于計量進入預熱裝置的氧化劑流量，氧化劑優先為空氣，也可以是純氧氣；當使用空氣的時候氣體容易獲得，且較為安全。
16、進一步，所述電加熱器是電阻絲加熱器或陶瓷加熱器。優選的，所述電加熱器是小于48v的低壓直流電加熱器，提高安全性和供電的便攜性。
17、進一步，所述中空腔體內還設置有擾流器，所述擾流器位于電加熱器之后，且所述擾流器位于催化燃燒器之前。擾流器使得經過電加熱器的氣體形成擾流狀態，提高氣體內部的湍流，再和燃料入口輸入中空腔體的燃料氣體充分混合。使之進入催化燃燒器氧化反應放熱完全，提高混合氣體的溫度。
18、進一步，所述擾流器是金屬混合器、蜂窩結構載體、金屬載體中的至少一種。
19、進一步，所述中空腔體內還設置有混合器，所述混合器位于燃料入口之后。
20、混合器設置在燃料入口之后，用于將氧化劑和燃料充分混合?；旌掀鬟M一步提升氧化劑與燃料的混合均勻性和溫度均勻性，促進混合氣體在催化燃燒器中充分氧化反應。
21、進一步，所述混合器是蜂窩結構載體或其他有宜于兩種以上氣體混合的混合器。
22、進一步，還包括引射回流器，所述引射回流器位于中空腔體的進口處，且位于氧化劑計量裝置之后；所述引射回流器連接循環管路。
23、進一步，所述催化燃燒器上設有貴金屬涂層，優選的，所述貴金屬涂層是鉑、鈀、銠等中的至少一種。貴金屬能夠催化碳氫燃料等一定溫度下發本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種具有循環回路的SOC系統預熱裝置，其特征在于，所述預熱裝置包括主體、循環管路；所述主體具有中空腔體，所述中空腔體具有進口和出口；
2.根據權利要求1所述的一種具有循環回路的SOC系統預熱裝置，其特征在于，還包括T1溫度傳感器和T2溫度傳感器，所述T1溫度傳感器設置在中空腔體內，且位于催化燃燒器之前；所述T2溫度傳感器設置在催化燃燒器之后或者設置在中空腔體的出口處。
3.根據權利要求2所述的一種具有循環回路的SOC系統預熱裝置，其特征在于，所述預熱裝置還包括控制器，所述控制器和氧化劑計量裝置、電加熱器、燃料流量計、T1溫度傳感器和T2溫度傳感器中至少一個連接。
4.根據權利要求3所述的一種具有循環回路的SOC系統預熱裝置，其特征在于，所述中空腔體內還設置有擾流器，所述擾流器位于電加熱器之后，且所述擾流器位于催化燃燒器之前。
5.根據權利要求4所述的一種具有循環回路的SOC系統預熱裝置，其特征在于，所述中空腔體內還設置有混合器，所述混合器位于燃料入口之后。
6.根據權利要求1所述的一種具有循環回路的SOC系統預熱裝置
7.根據權利要求6所述的一種具有循環回路的SOC系統預熱裝置，其特征在于，所述循環管路的一端連接引射回流器，另一端連接至中空腔體的出口處。
8.根據權利要求6所述的一種具有循環回路的SOC系統預熱裝置，其特征在于，所述循環管路上設置有循環閥門。
9.一種預熱系統，其特征在于，包括權利要求1-8任意一項所述的預熱裝置，所述預熱裝置的出口連接SOC熱箱。
10.根據權利要求9所述的一種預熱系統，其特征在于，SOC熱箱內部設置有T5溫度傳感器。
...【技術特征摘要】
1.一種具有循環回路的soc系統預熱裝置，其特征在于，所述預熱裝置包括主體、循環管路；所述主體具有中空腔體，所述中空腔體具有進口和出口；
2.根據權利要求1所述的一種具有循環回路的soc系統預熱裝置，其特征在于，還包括t1溫度傳感器和t2溫度傳感器，所述t1溫度傳感器設置在中空腔體內，且位于催化燃燒器之前；所述t2溫度傳感器設置在催化燃燒器之后或者設置在中空腔體的出口處。
3.根據權利要求2所述的一種具有循環回路的soc系統預熱裝置，其特征在于，所述預熱裝置還包括控制器，所述控制器和氧化劑計量裝置、電加熱器、燃料流量計、t1溫度傳感器和t2溫度傳感器中至少一個連接。
4.根據權利要求3所述的一種具有循環回路的soc系統預熱裝置，其特征在于，所述中空腔體內還設置有擾流器，所述擾流器位于電加熱器之后，且所述擾流器位于催化燃燒器之前。
5.根據權利要求...
【專利技術屬性】
技術研發人員：舒正龍，唐國海，王鑫，肖宇剛，譚紹均，楊怡，王云，陳啟章，張怡，張正龍，
申請(專利權)人：中自科技股份有限公司，
類型：新型
國別省市：
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