[发明专利]复合燃烧反应器、燃料电池系统及其复用燃烧方法

说明书

本发明提供一种复合燃烧反应器、燃料电池系统及其复用燃烧方法，包括：壳体；位于壳体顶层的预混腔，混合阳极、阴极尾气；位于预混腔下层的催化燃烧腔，对通入的气体进行催化反应或燃烧反应；位于催化燃烧腔下层的隔火腔，保护所述催化燃烧腔；位于隔火腔下层的燃烧腔，用于进行燃烧反应。当燃料电池系统启动时，燃料与空气充分混合后在隔火腔的下游稳定燃烧；当系统正常运行时，低可燃成分的燃料与低氧含量的空气经过混合后进行催化后发生氧化反应。本发明将明火燃烧反应与催化燃烧反应进行了整合，可适应燃料电池系统不同运行条件下尾气成分变化所导致的对燃烧器适应范围的巨大要求，从而大大地提高了整个系统的集成度及能量利用效率。

技术领域

本发明涉及燃烧领域，特别是涉及一种复合燃烧反应器、燃料电池系统及其复用燃烧方法。

背景技术

燃料电池发电系统是一种新型发电装置，是一种将储存在燃料中的化学能高效、环境友好地转化成电能的化学发电装置。

燃料电池发电系统作为将燃料从化学能转变成电能和热能的能量转换装置，其高效率、无污染等优点，已经使其成为最具有潜力的重要能量转换工具之一。

典型的燃料电池热电联产系统包括燃料处理系统、燃料电池本体发电系统、直交流电转化系统、余热回收系统，所需要的设备包括压缩机、蒸汽发生器、重整器、换热器以及燃烧器等。

燃料电池系统启动时，因系统整体处于常温状态需要通过燃烧一部分燃料来给重整系统、电池堆等提供能量使之被预热，逐步达到所需的温度条件。另一方面因电池堆正常工作时对燃料利用率有一定的限制，电池堆尾气中所包含的一部分燃料必须通过燃烧反应消除，以满足环境保护的要求。而此时的尾气中燃料成分很少，难以用通常的燃烧方法来去除。一般的解决方案是设计两种燃烧反应器分别对应燃料电池系统的启动条件及稳定发电过程等不同的系统运行条件，这样虽然可以降低燃料成分变化巨大时对燃烧器的要求，然而也导致了系统复杂，且易与系统中其它部件产生结构干涉，带来优化控制难、系统成本高等一系列的问题。

如果能开发一种燃烧器能适应燃料电池系统运行过程中燃料成分变化巨大的状况，则可大大提高整个系统的集成度及带来控制、传热等一系列的优势。因此，开发一种能适应燃料电池系统运行过程中燃料成分变化巨大的燃烧器，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种复合燃烧反应器、燃料电池系统及其复用燃烧方法，用于解决现有技术中两种燃烧反应器分别工作导致的系统复杂，且易与系统中其它部件产生结构干涉，带来优化控制难、系统成本高问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种复合燃烧反应器，所述复合燃烧反应器至少包括：

壳体，设置于所述壳体内的预混腔，催化燃烧腔，隔火腔以及燃烧腔；

所述壳体为中空腔体，所述壳体的顶部设置有阳极尾气进口及阴极尾气进口，所述壳体的尾部设置有烟气出口；

所述预混腔设置于所述壳体的顶层，具有第一多孔结构，与所述阳极尾气进口及所述阴极尾气进口连通，用于混合阳极尾气及阴极尾气；

所述催化燃烧腔设置于所述预混腔的下层，具有第二多孔结构，所述第二多孔结构包括催化材质，用于将对通入的气体进行催化反应或燃烧反应；

所述隔火腔设置于所述催化燃烧腔的下层，具有第三多孔结构及位于所述第三多孔结构下层的隔火板，所述隔火板用于支撑所述第一多孔结构、所述第二多孔结构及所述第三多孔结构，并将明火火焰限制于所述燃烧腔内；

所述燃烧腔设置于所述隔火腔的下层，所述燃烧腔中设置有点火装置，用于进行燃烧反应。

优选地，所述壳体为柱形或锥形。