[发明专利]催化燃烧器设备

说明书

公开了一种催化燃烧器设备(110)，所述催化燃烧器设备(110)至少包括催化燃烧器单元(10)，所述催化燃烧器单元(10)具有带反应室(13)的壳体(12)，所述反应室(13)中布置有催化剂(14)，其中，所述催化剂(14)适于使燃料(尤其是包含流体的氢气)与氧化剂(尤其是空气)起反应以产生热量，所述壳体(12)具有用于将流体流供应到所述壳体(12)中的流体入口(14)和用于使流体流离开所述壳体(12)的流体出口(18)，并且所述催化燃烧器设备(110)进一步包括形成混合室(26)的混合单元(20)，燃料和氧化剂在所述混合室(26)中混合，其中，所述混合装置包括燃料入口(22)、氧化剂入口(24)、以及燃料‑氧化剂混合物出口，且其中所述催化燃烧器单元(10)的所述流体入口(14)与所述混合单元(20)的所述燃料‑氧化剂出口(28)合并以将所述燃料‑氧化剂混合物从所述混合室(26)转移至所述催化燃烧器单元(10)的所述反应室(13)，所述混合室(26)的所述燃料‑氧化剂出口是管状的并且延伸到所述混合单元(20)的混合室(26)中，其中管状燃料‑氧化剂出口长度(L)延伸过氧化剂入口(24)和/或燃料入口(22)。

技术领域

本发明涉及如在专利权利要求1和4的前序中定义的催化燃烧器设备，并且涉及根据专利权利要求12的前序的基于燃料技术的辅助电力组件。

背景技术

在基于燃料电池技术的辅助电力单元中，能量由燃料电池堆提供。燃料电池的操作通常会使用到氢气。在所述APU系统中，氢气通常是由所谓的燃料重整器(fuelreformer)来产生，该燃料重整器借助催化剂从烃类燃料(比如，柴油)生成富氢气体。在一些优选的燃料重整过程中(诸如，自热式燃料重整过程或者蒸汽重整过程)，还使用蒸汽来进行燃料重整反应。产生蒸汽所需的热量可以是通过使用布置在燃料电池或者燃料电池堆下游的催化燃烧器来提供，其中，离开燃料电池堆的空气和多余氢气在催化剂下燃烧释放能量，该能量可以用于产生蒸汽。

已知的催化燃烧器具有限定反应室的壳体，该反应室具有燃料(氢气)入口和氧化剂(空气)入口，燃料和氧化剂通过这些入口引入反应室。壳体内还包含催化剂，该催化剂布置在入口的下游，氢气和空气在此相互发生催化反应。已知的催化燃烧器的问题在于，空气和氢气通常在彼此一接触时就在催化剂的上游不受控制地起反应。在一些情况下，空气甚至可能进入燃料入口，因此也可能在管道中发生这种不受控制的燃烧。然而，这些不受控制的燃烧可以损坏管道以及燃烧器本身。此外，空气和燃料通常混合不均匀，这又导致在催化剂中发生热点，损坏催化剂并且产生有害排放物。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种催化燃烧器，该催化燃烧器会阻止氢气在管道中的点燃并且使空气和燃料混合均匀。

该目的通过根据专利权利要求1的催化燃烧器、根据专利权利要求4的催化燃烧器、以及根据专利权利要求12的辅助电力单元组件来实现。

在下文中提供了一种催化燃烧器设备，该催化燃烧器设备至少包括催化燃烧器单元和混合单元。其中，催化燃烧器单元包括限定反应室的壳体，反应室中布置有催化剂。催化剂适于使燃料(尤其是包含流体的氢气)与氧化剂(尤其是空气)起反应以产生热量。壳体进一步具有将流体流供应到壳体中的流体入口和使流体流离开壳体的流体出口。

混合单元进而形成混合室(燃料和氧化剂在混合室中混合)并且包括燃料入口和催化剂入口以及燃料-氧化剂混合物出口。催化燃烧器单元的燃料入口与混合单元的燃料-氧化剂出口合并以便可以将来自混合室的燃料-氧化剂混合物运输至催化燃烧器单元的反应室。

为了阻止燃料和氧化剂彼此不受控制的反应并且改进其混合，混合室的所述燃料-氧化剂出口为管状并且延伸到混合单元的混合室中。借助延伸到混合室中的管状燃料-氧化剂出口，燃料和氧化剂在燃料-氧化剂出口周围旋涡式地受引导并受迫向上流动，并且在燃料/氧化剂混合物可以进入燃料-氧化剂出口之前受迫改变流动方向。