[发明专利]一种用于SOFC系统的高调节比燃烧集成装置

说明书

本发明提供一种用于SOFC系统的高调节比燃烧集成装置，包括由外向内依次嵌套设置的热风旋流混合器、火焰长度控制器和内燃烧器；还包括用于建立火焰的自动点火装置、用于监控火焰的火焰检测单元、用于检测腔内流体温度的温度监控单元。本装置通过热风旋流混合器、火焰长度控制器和内燃烧器的结构设置，能适用于燃料热值300Kcal/Nm³到10000Kcal/Nm³的区间范围，燃料和空气流体温度‑20℃到1000℃的区间范围，对持续波动的燃料热值和持续波动的流体温度有很高的适用性，在空气燃料体积比大幅波动的情况下，火焰长度也能自动稳定一个给定范围，无需使用催化燃烧，即可实现SOFC系统的稳定运行。

技术领域

本发明涉及固体氧化物电池技术领域，具体是一种用于SOFC系统的高调节比燃烧集成装置。

背景技术

在所有的燃料电池中，固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC)的工作温度最高，属于高温燃料电池。近些年来，分布式电站由于其成本低、可维护性高等优点已经渐渐成为世界能源供应的重要组成部分。由于SOFC发电的排气有很高的温度，具有较高的利用价值，可以提供天然气重整所需热量，也可以用来生产蒸汽，更可以和燃气轮机组成联合循环，非常适用于分布式发电。

在SOFC系统中需要配置燃烧器，一是作为系统启动的加热器用来对系统进行升温，二是当系统正常工作后，作为排除尾气的燃尽装置，充分利用残余燃料的热值能量，也同时作为处理尾气的环保装置，使得最终的尾气达标排放。

由于SOFC中残余燃料和空气的流量并不稳定，进入燃烧器的燃料与空气的流量波动、热值波动对系统运行稳定性的影响，目前为止一直没有得到有效彻底的解决。诸如催化燃烧需要用到昂贵的催化剂，其他稳定装置也由于过多的压力损失导致系统整体的工作稳定性下降。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供了一种用于SOFC系统的高调节比燃烧集成装置。

为达到上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于SOFC系统的高调节比燃烧集成装置，包括由外向内依次嵌套设置的热风旋流混合器、火焰长度控制器和内燃烧器；

所述热风旋流混合器包括第一筒体，所述第一筒体的头端具有开口、末端封闭，所述第一筒体的筒壁上设置有空气入口；

所述火焰长度控制器包括第二筒体，所述第二筒体的头端具有开口、末端封闭，所述第二筒体的筒壁上设置有多个第一控风孔，所述第二筒体与第一筒体之间形成第一空气通道；

所述内燃烧器包括第三筒体，所述第三筒体的头端具有开口、末端具有与燃料入口相连通的开口，所述第三筒体的筒壁上设置有多个第二控风孔，所述第三筒体与所述第二筒体之间形成第二空气通道，所述第三筒体的内部形成燃气和空气混合通道；

还提供一电池空气导入管路，其用于将SOFC系统电池阴极侧排出的空气导入到所述空气入口；

还提供一外部燃料支路，其用于将外部燃料供给到所述燃料入口；

还提供一电池尾气燃料支路，其用于将SOFC系统电池阳极侧排出的尾气供给到所述燃料入口；

还包括用于建立火焰的自动点火装置、用于监控火焰是否存在的火焰检测单元、用于检测腔内流体温度的温度监控单元以及主控制器，所述自动点火装置的点火端位于所述内燃烧器内，

所述主控制器与所述自动点火装置、火焰检测单元、温度监控单元信号连接，所述主控制器接收所述火焰检测单元检测的火焰有无信号、以及温度监控单元检测的温度值数据，处理后发出控制所述自动点火装置动作的指令信号。