[实用新型]一种管状火焰燃烧器-固体氧化物电池系统

说明书

本实用新型公开了一种管状火焰燃烧器‑固体氧化物电池系统，包括燃烧器和SOFC电堆，SOFC电堆的壳体上设有电堆燃料入口、电堆氧化剂入口、电堆烟气入口、电堆烟气出口，燃烧器上设有燃烧器燃料入口和燃烧器氧化剂入口，燃烧器为管状火焰燃烧器，管状火焰燃烧器包括连接在一起的管状混合腔和燃烧管，燃烧器燃料入口和燃烧器氧化剂入口设置在混合腔不同位置的切线方向上，电堆燃料入口和燃烧器燃料入口通过燃料管道并联在一起，燃料管道并联处设有三通阀，燃烧管末端连接有换热器，换热器的烟气出口与电堆烟气入口连通。本实用新型采用管状火焰燃烧器，燃料适用燃料范围广，通过换热器的换热，可以大大提高SOFC电堆的能源综合利用率。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池发电技术领域，具体涉及一种管状火焰燃烧器-固体氧化物电池发电系统。

背景技术

电能作为当今社会一种不可或缺的资源，得到了广泛的利用，如今我们的生活已离不开电，然而在许多偏远地区（如边防哨所，山区等），电网仍未全面覆盖，电力输送十分困难，造成了工作、生活上的不便。虽已有相关措施（柴油机发电，光伏发电等），但有一定局限性，且发电效率不高。

固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种新型高效能量转换设备，常压运行的小型SOFC发电效率能达到45%-50%。高压SOFC与燃气轮机MGT结合，发电效率能达到70%，其便利性、高效性以及环境友好性受到广泛的关注。现有的这种SOFC/MGT（固体氧化物燃料电池/燃气轮机）联合发电系统虽然提高了热利用率，但是MGT的余热利用仍难以维持SOFC的工作温度，造成总体效率的下降。目前有相关专利如CN201610714791，提出了一种燃烧器与SOFC电堆相结合的系统，配备有经改良后的气体燃烧器，燃烧器寿命难以保证且燃烧稳定性及效率有待提高。因此，提出一种燃料适用范围广、效率高、稳定、寿命高、热利用率高的SOFC联合发电系统具有很强的现实意义。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种管状火焰燃烧器-固体氧化物电池发电系统，具有燃料适用范围广、效率高、稳定、寿命高、热利用率高的优点。

本实用新型采用如下技术方案：一种管状火焰燃烧器-固体氧化物电池发电系统，包括燃烧器和SOFC电堆，SOFC电堆包括壳体和设置在壳体内的电极单元和隔板，壳体上设有电堆燃料入口、电堆氧化剂入口、电堆烟气入口、电堆烟气出口，燃烧器上设有燃烧器燃料入口和燃烧器氧化剂入口，所述燃烧器为管状火焰燃烧器，管状火焰燃烧器包括连接在一起的管状混合腔和燃烧管，燃烧器燃料入口和燃烧器氧化剂入口设置在混合腔不同位置的切线方向上，所述电堆燃料入口和燃烧器燃料入口通过燃料管道并联在一起，燃料管道并联处设有三通阀，所述燃烧管末端连接有换热器，换热器的烟气出口与电堆烟气入口连通。

所述换热器包括换热管和设置在换热管外的水冷夹套，水冷夹套上设有进水口和出水口。

所述换热管为内肋片管。

所述的管状火焰燃烧器-固体氧化物电池发电系统还包括通过烟气管道与电堆烟气出口连接的蒸汽发电系统。

所述SOFC电堆和蒸汽发电系统之间设有空气预热器，空气预热器为空气-烟气换热器，空气预热器的空气出口通过并联的两个空气管道分别与电堆氧化剂入口和燃烧器氧化剂入口连接，所述并联的两个空气管道的并联处设有三通阀。

所述空气预热器的空气入口上还连接有空气压缩机和球阀。

所述燃烧器燃料入口和燃烧器氧化剂入口的数量均为两个以上，燃烧器燃料入口和燃烧器氧化剂入口均匀间隔设置在管状混合腔的切线方向上。

所述燃烧管的端面上设有石英玻璃观察窗，所述燃烧管为不锈钢管。

所述SOFC电堆上还连接有功率变换器。

所述燃料管道上位于三通阀之前连接有燃料鼓风机以及压力计和流量计。