[发明专利]一种用于生产氢气的燃料反应装置

说明书

本发明公开了一种用于生产氢气的燃料反应装置，包括具有中空腔的反应装置主体，所述中空腔内设置有依次连通的液态燃料汽化室、等离子体反应室、催化重整室和一氧化碳水汽变换室；所述等离子体反应室的放电电极为刀片状电极。本发明采用刀片电极形式，将等离子反应室与催化重整室及水气变换室集成在一个反应装置中且每个腔室之间无管阀件连接的情况使得整个反应装置集成度高密封性好。本发明采用高低温分区设计，在高温反应部分采用不锈钢结构，其他部分采用铝合金材料。由于集成度高及采用铝合金作为反应器的基体，使整个反应器的导热性能好，热利用率高。可以将水汽变换反应所需要热量由前端的等离子体反应放出的热量来提供。

技术领域

本发明涉及一种用于生产氢气的燃料反应装置，属于燃烧反应器领域。

背景技术

以往广谱燃料反应器大多采用滑动电弧形式作为等离子体反应器的主要工作方式，滑动电弧由于放电形式的限制迫使反应器内腔必须为圆柱型状，导致绝大部分广谱燃料反应器的外形均为圆柱型结构。此结构受限于将等离子反应腔与后端重整腔及水汽变换腔集成到一个反应器中，因此结构变得复杂且每个腔室连接处多以管阀件连接，高温下容易发生气体泄漏问题。除此之外，以往广谱燃料反应器由于反应温度较高均采用316L不锈钢等材料制成导热性差。

发明内容

为解决现有技术的问题，本发明提供一种燃料反应装置，采用刀片电极形式，将等离子反应室与催化重整室及一氧化碳水汽变换室继承在一个反应装置中且每个腔室之间无管阀件连接的情况使得整个反应器集成度高密封性好。同时采用高低温分区设计，在高温反应部分采用不锈钢结构，其他部分采用铝合金材料，由于集成度高及中空腔的反应装置主体采用铝合金，使整个反应器的导热性能好，热利用率高。

本发明采用的技术手段如下一种用于生产氢气的燃料反应装置，其特征在于，包括具有中空腔的反应装置主体，所述中空腔内设置有依次连通的液态燃料汽化室、等离子体反应室、催化重整室和一氧化碳水汽变换室；

所述等离子体反应室的放电电极为刀片状电极，混合气体在通电的刀片电极之间进行反应。所述燃料反应装置不限于圆柱型结构，还可以是其他形状的结构，如长方体结构。

基于以上技术方案，优选的，所述燃料反应装置还包括：用于给反应装置加热的加热元件、反应催化剂，所述反应催化剂包括重整催化剂和水汽变换反应催化剂，所述催化重整室的隔热保护腔内和催化重整区内均填充重整催化剂，所述水汽变换区内部填充有水汽变换反应催化剂。

所述等离子体反应室接收液态燃料汽化室汽化之后的待反应气体并在其腔室内进行等离子体反应。所述等离子体反应室内进行待反应燃料气体与空气的混合进行等离子体反应。

基于以上技术方案，优选的，所述等离子体反应室内部设置有刀片状电极，混合气体在通电的两片刀片电极之间进行反应，由于两片刀片电极之间有强电压存在，会在两片电极之间距离最小处产生放电现象，等离子体反应就在两刀片电极距离最短放电区域进行。

基于以上技术方案，优选的，两片电极刀锋相对且两刀片最短间距在2-3mm，等离子反应室内的混合气体由刀尖最短距离处(等离子反应区域)开始进行等离子体反应。气体流经通道逐渐变宽，在两刀片电极相距最短的刀尖之间进行等离子体反应后，反应气体流经刀片电极之间逐渐变宽的通道后通过等离子反应室内的气体出口通道进入催化重整室，本发明中刀片电极数量≥3对，叠加放置。由于在等离子体反应室内的刀刃相对处于形成的通道中进行燃料的等离子体反应，因此需要保证气体燃料通道的横截面积足够大保证充足的燃料通过进行等立体反应，因此本发明两侧刀片电极数量均≥3片。由于两侧刀片电极上分别带有正电与负电，在两侧刀片电极相距最近的刀尖处产生放电现象，因此刀片电极摆放时要刀刃相对。

基于以上技术方案，优选的，所述燃料反应装置还包括气体分配器，所述等离子体反应室设有空气进口，所述气体分配器设置于空气进口，空气经气体分配器进入等离子体反应室。所述等离子体反应室与气体分配器连通，所述气体分配器与外界气泵连接，通过气泵将外界空气泵入到等离子体反应室。