一种sofc系统用燃烧能量梯级利用的重整反应装置及发电系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种SOFC系统用燃烧能量梯级利用的重整反应装置，所述装置包括燃气-空气预混器、燃烧室和位于燃烧室外围的重整腔，还包括预重整烟气辐射腔和预重整腔。其中，所述的燃烧室与燃气-空气预混器相连通，所述的预重整烟气辐射腔与燃烧室相连通，并且所述的预重整腔位于预重整烟气辐射腔的外围，且预重整腔与重整腔相连通。所述装置还包括水-甲烷预混器和汽化预热腔，所述的汽化预热腔与预重整烟气辐射腔相连通，所述的水-甲烷预混器位于汽化预热腔之内并与预重整腔相连通。燃烧室产生的热能依次经过重整腔、预重整腔和水-甲烷预混器进行多次梯级热交换，使燃烧能量实现梯级利用，简化整个装置的结构，并提高装置集成度。
【专利说明】一种SOFC系统用燃烧能量梯级利用的重整反应装置及发 电系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及热处理技术及催化领域，具体地，本发明涉及一种S0FC系统用燃烧能 量梯级利用的重整反应装置，以及应用此重整反应装置的S0FC发电系统。
【背景技术】
[0002] 固体氧化物燃料电池 （solid oxide fuel cell)系统，即S0FC发电系统，是一种 新型发电装置，属于第三代燃料电池，是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的 化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。
[0003] S0FC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、全固态结构等优点，已经使其成为最具有潜力的重要能量转换工具之一。S0FC 发电系统在燃料效率、排放、维修和噪声污染方面都有很大优势。
[0004] 典型的S0FC热电联产系统包括燃料处理系统、S0FC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、重整反应器、换热器以及燃烧 器等。
[0005] 气体燃料或液体燃料在进入电池堆发生电化学反应之前，一般都需要转化为H2和 C0的合成气，以天然气为原料的燃料电池，通常选用水蒸气重整的方式（CH4+H20 - C0+3H2) 实时制取氢气，该反应是一个强吸热反应（Λ H298K=+226kJ/m〇l)，其反应所需的热量则来 自于燃烧器。燃烧器通过燃烧从S0FC电堆出来的阳极尾气来为整个系统提供热量，而对于 S0FC系统来说，重整反应是这个能量的主要消费者。
[0006] 根据重整反应发生在电池内部或外部，可以分为内重整和外重整。内重整容易造 成电极各处温度分布不均且有积碳反应发生，从而导致电池功率密度大幅度下降。通过在 电池外部附加专门的重整反应器的外重整技术发展的较为成熟，是世界上已有燃料电池应 用系统最主流的制氢方式。
[0007] 目前的重整反应装置主要是由分立式的重整反应器和尾气燃烧器组成，通过S0FC 电堆尾气燃烧所产生的高温烟气冲刷重整反应器的壁面完成热交换，进而对重整反应进行 供热。这种换热方式的瓶颈在于高温烟气冲刷重整反应器壁面的换热系数较低，为达到预 期的换热效果，就必须有较大的换热面积，从而造成这种分立式的重整反应装置体积庞大， 系统集成度低，且易与装置系统中其它部件产生结构干涉。
[0008] 另一方面，重整反应所需的原料为天然气和水蒸汽。为了使重整反应能够达到较 高的反应效率，原料在进入重整器进行反应之前还需要经过原料预混器，使天然气和水蒸 汽充分地混合预热。另外，还需要通过蒸汽发生器将液态水加热产生所需的水蒸汽。
[0009] 综上所述，本领域迫切需要开发一种体积小，装置简易，高效率的重整反应装置。
【发明内容】
[0010] 本发明提供了一种体积小、热效率高的重整反应装置。
[0011] 本发明的第一方面，提供了一种固体氧化物燃料电池 （solid oxide fuel cell，S0FC)系统用燃烧能量梯级利用的重整反应装置，所述装置包括燃气-空气预混器、 燃烧室和位于燃烧室外围的重整腔，还包括：预重整烟气辐射腔和预重整腔；
[0012] 其中，所述的燃烧室与燃气-空气预混器相连通；
[0013] 所述的预重整烟气辐射腔与燃烧室相连通；并且
[0014] 所述的预重整腔位于预重整烟气辐射腔的外围，且预重整腔与重整腔相连通。
[0015] 在另一优选例中，所述装置还包括水-甲烷预混器和汽化预热腔。
[0016] 在另一优选例中，所述的汽化预热腔与预重整烟气辐射腔相连通；所述的水-甲 烷预混器位于汽化预热腔之内并与预重整腔相连通。
[0017] 在另一优选例中，所述装置还具有以下一个或多个特征：
[0018] 所述的燃烧室位于燃气-空气预混器之上；
[0019] 所述的预重整烟气辐射腔位于燃烧室之上；和/或
[0020] 预重整腔位于重整腔之上。
[0021] 在另一优选例中，所述的燃烧室还包括填充的多孔介质体。
[0022] 在另一优选例中，所述的多孔介质体的孔径和分布密度按燃气-空气混合气流自 上游至下游的流向由小到大渐变分布。
[0023] 在另一优选例中，所述的多孔介质体的孔径为30_120mm，和/或所述的多孔介质 体的孔分布密度为60PPI-10PPI。
[0024] 在另一优选例中，所述多孔介质体的四周是经封边处理的。
[0025] 在另一优选例中，所述的多孔介质体包括SiC、Zr02或八120 3泡沫陶瓷。
[0026] 在另一优选例中，在所述的多孔介质体和燃烧室外壁之间的空隙处填充有SiC或 A1203质浆料。
[0027] 在另一优选例中，所述的预重整腔和重整腔内部设有分流翅片。
[0028] 在另一优选例中，所述的分流翅片沿重整反应原料气流自上游至下游的流向呈纵 向分布，所述分流翅片将预重整腔和重整腔内部纵向分隔为η个气流隔室，其中n=4-16的 正整数。
[0029] 在另一优选例中，所述分流翅片的数量为4-16片。
[0030] 在另一优选例中，预重整腔和重整腔内部还含有催化剂，较佳地所述催化剂为颗 粒式催化剂，并填充分布于分流翅片之间。
[0031] 在另一优选例中，所述的预重整腔还设有气体分流盘，且所述的气体分流盘用于 收集所述空气预混腔中的混合气体并将混合气体沿所述分流翅片流入所述预重整腔。
[0032] 在另一优选例中，所述的气体分流盘设于预重整腔的内部，且所述的气体分流盘 连通各个气流隔室。
[0033] 在另一优选例中，所述的重整腔还设有气体集流盘。
[0034] 在另一优选例中，所述的重整腔还设有重整产物输出管。
[0035] 在另一优选例中，所述的气体集流盘设于重整腔的内部，且所述的气体集流盘连 通各个气流隔室并与重整产物输出管相连接。
[0036] 在另一优选例中，所述的水-甲烷预混器包括水输入管、甲烷输入管和汽化预热 管。
[0037] 在另一优选例中，所述的水输入管和甲烷输入管均与所述的汽化预热管相连接。
[0038] 在另一优选例中，液态水和甲烷分别通过所述水输入管和所述甲烷输入管通入所 述汽化预热管。
[0039] 在另一优选例中，所述的汽化预热管盘绕分布于汽化预热腔的内部。
[0040] 在另一优选例中，所述的水-甲烷预混器还设有预热缓冲腔。
[0041] 在另一优选例中，所述的预热缓冲腔与汽化预热管相连通。
[0042] 在另一优选例中，所述的汽化预热管盘绕于预热缓冲腔的外围。
[0043] 在另一优选例中，所述的水-甲烷预混器还设有分流管，分流管连通预热缓冲腔 和预重整腔。
[0044] 在另一优选例中，所述的分流管的数量为4-16个。
[0045] 在另一优选例中，所述的预热缓冲腔的形状为圆柱体。
[0046] 在另一优选例中，所述的预热缓冲腔内填充有导热材料，其中所述的导热材料包 括泡沫金属、金属网、多孔介质材料。
[0047] 在另一优选例中，所述的汽化预热管的管径相同或不同。
[0048] 在另一优选例中，所述的汽化预热管包括汽化预热细盘管和汽化过热粗盘管。
[0049] 在另一优选例中，所述的汽化预热细盘管设于水-甲烷混合气流流向的上游，所 述的汽化过热粗盘管设于水-甲烷混合气流流向的下游。
[0050] 在另一优选例中，所述的汽化过热粗盘管盘绕于预热缓冲腔的外围，且汽化预热 粗盘与预热缓冲腔相连通。
[0051] 在另一优选例中，所述的汽化预热细盘管盘绕于汽化过热粗盘管的外围。
[0052] 在另一优选例中，所述的汽化预热细盘管、汽化过热粗盘管和预热缓冲腔之间设 有空隙。
[0053] 在另一优选例中，所述的燃气-空气预混器包括燃气输入管、空气输入管和燃 气-空气预混腔。
[0054] 在另一优选例中，所述的燃气-空气预混腔还包括一级圆柱形预混腔和二级圆锥 形预混腔，所述的一级圆柱形预混腔与二级圆锥形预混腔相连通。
[0055] 在另一优选例中，所述的燃气输入管、空气输入管和与所述的一级圆柱形预混腔 相连通。
[0056] 在另一优选例中，所述的燃气输入管由外向内伸入一级圆柱形预混腔中。
[0057] 在另一优选例中，所述的燃气输入管位于一级圆柱形预混腔中的端部封闭，和/ 或所述燃气输入管位于一级圆柱形预混腔之内的管道侧壁上设有喷射孔。
[0058] 在另一优选例中，所述的二级圆锥形预混腔和燃烧室之间还设有防回火直孔陶瓷 板。
[0059] 在另一优选例中，所述的防回火直孔陶瓷板的直孔孔径与孔隙率根据回火极限理 论确定。
[0060] 本发明第二方面，提供了一种燃料发电系统，具有本发明第一方面所述的S0FC系 统用燃烧能量梯级利用的重整反应装置以及燃料电池、空压机，分水器及水箱、计量泵、各 类阀控及温控装置。
[0061] 应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文（如实施例）中具 体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在 此不再一一累述。
【专利附图】
【附图说明】
[0062] 图1为本发明的重整反应中燃烧能量梯级利用的示意图。
[0063] 图2为本发明的实施例装置的外观示意图。
[0064] 图3为本发明的实施例装置的内部结构示意图。
[0065] 图4为本发明的实施例装置中水-甲烷预混器与预重整腔相连通的分流管部位的 结构示意图。
[0066] 图5为本发明的实施例装置中预重整腔与预重整烟气辐射腔在P1-P1所示剖面的 示意图。
[0067] 图中，1 一燃气输入管；2-空气输入管；3-一级圆柱形预混腔；4 一预混腔监测热 电偶；5-二级圆锥形预混腔；6-螺栓；7-绝热垫；8-防回火直孔陶瓷板；9 一重整产物输 出管；10-气体集流盘；11一催化剂下孔板；12-颗粒式催化剂；13-燃烧室；14 一火花塞； 15-预重整烟气辐射腔；16-反应装置外壳；17-预重整烟气辐射腔外壁；18-分流翅片； 19 一催化剂上孔板；20-气体分流盘；21-分流管；22-螺栓；23-汽化预热细盘管；24- 汽化过热粗盘管；25-预热缓冲腔；26-预热缓冲腔外壁；27-汽化预热腔外壳；28-排烟 口；29-水输入管；30-甲烷输入管；31-温控仪。
【具体实施方式】
[0068] 本发明人经过长期而深入的研究，首次将重整反应装置中的重整腔设于燃烧室外 围，集成重整反应器、尾气燃烧器、原料预混器和蒸汽发生器的为一体化装置，并结合多孔 介质燃烧技术，从而实现燃烧室产生的高温烟气依次经过重整腔、预重整腔和水-甲烷预 混器进行多次梯级热交换。
[0069] 燃气-空气预混器
[0070] 燃气-空气预混器包括燃气输入管、空气输入管、一级圆柱形预混腔、二级圆锥形 预混腔、预混腔温度监测热电偶和防回火直孔陶瓷板。
[0071] 其中，所述燃气输入管、空气输入管与一级圆柱形预混腔相连通。通常，所述燃气 输入管伸入一级圆柱形预混腔内。在另一优选例中，为了将燃气与空气更充分地混合，燃 气输入管内伸入一级圆柱形预混腔内的一端的端部为封闭结构，且燃气输入管位于一级预 混腔内的管道侧壁上设有若干喷射孔。燃气从燃气输入管侧壁上的小孔360度喷射入一级 圆柱形预混腔内，与由空气输入管通入的空气发生有效的强制混合，随后预混气被通入二 级圆锥形预混腔进一步完成彻底混合，混合完全的预混气再通过防回火直孔陶瓷板进行整 流，通入燃烧室内进行燃烧。
[0072] 可用于本发明的燃气输入管的直径没有特殊限制，可以为任何与S0FC阳极尾气 流量、压力相适应，并能与预混腔相对应的大小，优选的直径为6-12_。
[0073] 可用于本发明的空气输入管的直径没有特殊限制，可以为任何能够满足与S0FC 阳极尾气流量配比相适应，并能与预混腔相对应的大小，优选的直径为10_20mm。
[0074] 可用于本发明的防回火装置没有特殊限制，可以为任何能够起到隔离燃烧火焰的 装直。
[0075] 通常，防回火装置的材料可为陶瓷板、堇青石、耐火砖、莫来石板等导热性较小的 材料。其直径可与多孔介质体的直径相同，优选小于多孔介质体的最小直径，为了更好地达 到防回火的效果，陶瓷板的厚度优选不小于l〇mm。
[0076] 在另一优选例中，所述的陶瓷板可以为直孔陶瓷板，且直孔板上均布若干个小孔， 孔径不大于1_，并根据预混气体的最小流速设置其孔隙率，使气流通过直孔板后的速度始 终高于火焰的传播速度，从而防止回火的发生，同时起到对预混气体整流的作用。此外，在 二级圆柱形预混腔上可设置一个热电偶来监测预混腔的温度，以保证燃烧火焰稳定在多孔 介质体内不回火。
[0077] 在本发明中，燃气-空气预混器与燃烧室-重整腔之间采用的连接方式没有特殊 限制，可以为任何牢固、紧密、耐高温的连接。通常，燃气-空气预混器与燃烧室-重整腔之 间可以采用螺栓连接。
[0078] 此外，重整腔与预混腔之间连接处优选需要设置隔热垫，以尽量减少燃烧室与重 整腔的热传导至预混腔，防止预混气在预混腔内发生自燃。
[0079] 本发明对燃气-空气预混器所设的位置和连通燃烧室的方式没有特别的限定。燃 气-空气预混器可以设于燃烧室以下位置，也可以是与整个重整反应装置相分离的独立装 置。
[0080] 重整腔和燃烧室
[0081] 在本发明中，重整腔设于燃烧室的外围，由此，燃烧产生的热量通过燃烧室的外壁 直接传递到重整腔内部。由于水蒸汽甲烷重整反应一般在500度以上，提高温度（700度 以上）有利于提高甲烷的转化率，因此燃烧室的高品质热量优先提供给重整腔，进行重整反 应。
[0082] 本发明中，重整腔包括气体集流盘、催化剂下孔板、颗粒式催化剂、分流翅片、重整 产物出输出管和一部分反应装置外壳。
[0083] 可用于本发明燃烧室中的填料没有特殊限制，为了燃气更充分的燃烧以及热量的 充分利用，燃烧室中可以填充多孔介质体。
[0084] 多孔介质燃烧技术是一种将预混气体燃料的燃烧稳定在既耐高温又具有良好导 热和辐射性能的多孔介质孔隙中，利用多孔介质的蓄热性能将燃烧热量储存在多孔介质内 部，用来预热未燃的预混气体，使得预混燃烧火焰温度大于绝热火焰混度。当燃气-空气预 混气经防回火装置整流后进入燃烧室，由火花塞点燃后在多孔介质体内发生燃烧。
[0085] 多孔介质体的孔径和分布密度没有特别限制，均可以增强燃气燃烧的热量利用。 当然，优选的方式是按燃气-空气混合气流自上游至下游的流向由小到大渐变分布。其孔 径可设为30-120mm之间，其孔分布密度可以从60PPI逐渐过渡到10PPI。
[0086] 多孔介质体的材料可由SiC、Zr02或八120 3泡沫陶瓷构成。此外，为了使气体稳定在 介质体内部燃烧以及为了强化多孔介质体与燃烧室的外壁之间的换热，还可以优选对多孔 介质体四周进行封边处理并在多孔介质体和燃烧室的外壁之间的空隙内填充SiC或A1 203 质楽料。
[0087] 本发明所对燃烧室和重整腔的形状没有特别的限定。通常情况下，燃烧室的形状 为圆柱形，重整腔设于燃烧室的外围，为圆环柱形，如本实施例所提供的技术方案。燃烧室 也可以是四角形柱体、五角形柱体、六角形柱体等多种形状，重整腔也可以是设于燃烧室外 围的多种形状。
[0088] 预重整腔和预重整烟气辐射腔
[0089] 在本发明中，预重整腔设于预重整烟气辐射腔的外围。燃烧产生的热量通过燃烧 室外壁直接传递到重整腔内部之后，燃烧还产生了大量的高温烟气。高温烟气排出燃烧室 后进入预重整烟气辐射腔，通过预重整烟气辐射腔外壁与预重整腔进行热交换。这一过程 是燃烧能量的二级利用。
[0090] 本本发明中，预重整腔包括气体分流盘、催化剂上孔板、颗粒式催化剂、分流翅片 和一部分反应装置外壳。预重整腔与重整腔在催化剂上孔板与催化剂下孔板之间的内部结 构基本相同，并且预重整腔与重整腔的内部互相连通。经过水-甲烷预混器处理的水蒸气 和甲烷混合气由分流管进入预重整腔，通过气体分流盘和催化剂上孔板均匀地分流到各分 流翅片之间的各个独立隔室内，进而进入燃烧室外围的重整腔进行反应。重整反应完成后 生成的重整产物气体经催化剂下孔板流至气体集流盘，最后经重整产物出输出管流出重整 腔，完成反应。
[0091] 如图5所示为预重整腔在P1-P1方向的剖视示意图，分流翅片沿重整反应原料气 流自上游至下游的流向呈纵向分布，4-16个分流翅片将环形的预重整腔分为若干独立的气 流隔室，水-甲烷预混气由气体分流盘和催化剂上孔板流入预重整腔后，被均匀地分流入 催化剂间各隔室内；同时，分流翅片还起到增加多孔介质体和重整腔之间的换热面积，强化 换热效果的作用。在重整腔和预重整腔内设置了若干温控仪，用来显示腔内上下多个位置 温度温度，通过控制燃烧功率来控制重整反应的温度。
[0092] 预重整腔所接受到的热量比重整腔接受到的热量小，水蒸气和甲烷混合气在进入 重整腔进行反应之前先经过预重整的过程，加热并活化，从而提高下一步重整反应的效率。 [0093] 本实施例中的预重整烟气辐射腔为一个圆柱形空腔，燃烧室所产生的高温烟气排 入预重整烟气辐射腔之内，通过预重整烟气辐射腔外壁与预重整腔进行热交换。
[0094] 本发明对预重整烟气辐射腔和预重整腔的形状没有特别的限定。通常情况下，预 重整烟气辐射腔和预重整腔分别与燃烧腔和重整腔相连通且形状相一致，可以为圆柱形。 预重整烟气辐射腔也可以是四角形柱体、五角形柱体、六角形柱体等多种形状，预重整腔也 可以是设于预重整烟气辐射腔外围且形状相对应的多种形状。
[0095] 本发明所对分流翅片的分布方式和分流翅片的数量没有特别的限定，只要能够起 到使气体均匀分流且使换热面积增加。通常情况下，分流翅片沿重整反应原料气流自上游 至下游的流向呈纵向分布。分流翅片也可以螺旋形或呈交错分布排列。分流翅片的数量可 以为一片或多片。优选的，分流翅片与分流管的位置和数量相对应。
[0096] 水-甲烷预混器和汽化预热腔
[0097] 可用于本发明的汽化预热腔位于预重整烟气辐射腔之上，并与之相连通，汽化预 热腔内集成了一个水-甲烷预混器，使预重整过程后剩余的燃烧热量被进一步利用，进行 水-甲烷混合气的汽化预热，最终烟气从最上方的排烟口排出。这一过程是燃烧能量的第 三级利用。
[0098] 本发明中，水-甲烷预混器包括液态水输入管、重整甲烷输入管、汽化预热管、预 热缓冲腔及分流管。
[0099] 可用于本发明的汽化预热管可以设为垂直管、螺旋盘管或其它任何的形式。优选 的，为了液态水更充分地汽化以及与甲烷更均匀地混合，汽化预热管可以以盘管的形式设 于水-甲烷预混器的内部。此外，汽化预热管的管径可以自进气端至混合端相同或不同，优 选的，汽化预热管可以设为汽化预热细盘管和汽化过热粗盘管。
[0100] 在另一优选例中，当l_160g/min的液态水由液态水输入管、1-65SLM的重整甲烷 由重整甲烷输入管进入外层直径2-6_的汽化预热细盘管进行初步混合、预热和汽化，汽 化膨胀后的混合气体再进入内层直径6-16_的汽化过热粗盘管进一步汽化和过热，随后 进入中间直径在50-102mm的预热缓冲腔完成充分混合，由分流管通入预重整腔。
[0101] 为了提高燃烧烟气与盘管之间的换热效率，外层的汽化预热细盘管与汽化预热腔 外壳之间、内外层盘管之间的可以存在间隙。在另一优选例中，所述的间隙宜设置在不小于 0. 25倍盘管外径并不大于0. 25倍盘管外径加上2mm之间。
[0102] 为了使水-甲烷预混气在进入预重整腔前得到充分混合并起到稳定和缓冲气流 的作用，预热缓冲腔的空间应设置可大于汽化盘管的管径。
[0103] 此外，所述预热缓冲腔可以任意的设有导热填充物。优选的，所述预热缓冲墙的内 部填充泡沫金属、金属网、或导热性好的多孔介质材料，以强化换热效果。
[0104] 在本发明中，重整反应的水碳比可以通过调节液态水的进水量来调节，并通过温 控仪显示温度调节燃烧功率来控制水蒸气和甲烷的预热温度。
[0105] 本发明中，如图4所示，水-甲烷预混气分流管由4-16根以预重整腔中心均布的 直径在4-15_的分流管组成，由预热缓冲腔流出的水-甲烷预混气由此分流管流入预重整 腔中的气体分流盘。设置此分流管的目的在于使混合气能均匀地流入预重整腔内各隔室之 间，同时起到缓冲压力的作用。当然，可用于本发明的分流管的管径和数量没有特别限制， 可以为两根或多根与分流盘相通并或与分流翅片位置相对应的、能够起到均匀分流混合气 体作用的分流管。
[0106] 本发明的有益效果
[0107] 本发明提供了一种S0FC系统用燃烧能量梯级利用的重整反应装置。该装置通过 将重整腔设于燃烧室外围，将预重整腔设于预重整烟气辐射腔的外围，并将水-甲烷预混 器设于汽化预热腔之内，且汽化预热腔与预重整烟气辐射腔相连通，使燃烧室产生的热能 依次经过重整腔、预重整腔和水-甲烷预混器进行多次梯级热交换，将燃烧、汽化、预热、混 合、重整等多功能集成于一体，且结构简单，能够满足小型化的要求，省去了蒸汽发生器，提 高装置的集成度；同时，通过利用多孔介质燃烧技术的强化燃烧和换热的特性，大大强化了 传热效果。燃烧室的高品质热量首先被用于为外围的重整反应供热，剩余的热量则被进一 步用于预热甲烷并汽化水，实现了能量的梯级利用，实现了系统效率最大化。
[0108] 在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独 引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可 以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范 围。
【权利要求】
1. 一种固体氧化物燃料电池 （solid oxide fuel cell, SOFC)系统用燃烧能量梯级利 用的重整反应装置，所述装置包括燃气-空气预混器、燃烧室和位于燃烧室外围的重整腔， 其特征在于，还包括：预重整烟气辐射腔和预重整腔； 其中，所述的燃烧室与燃气-空气预混器相连通； 所述的预重整烟气辐射腔与燃烧室相连通；并且 所述的预重整腔位于预重整烟气辐射腔的外围，且预重整腔与重整腔相连通。
2. 如权利要求1所述的重整反应装置，其特征在于，所述装置还包括水-甲烷预混器和 汽化预热腔。
3. 如权利要求1所述的重整反应装置，其特征在于，所述装置还具有以下一个或多个 特征： 所述的燃烧室位于燃气-空气预混器之上； 所述的预重整烟气辐射腔位于燃烧室之上；和/或 预重整腔位于重整腔之上。
4. 如权利要求1所述的重整反应装置，其特征在于，所述的燃烧室还包括填充的多孔 介质体。
5. 如权利要求1所述的重整反应装置，其特征在于，所述的预重整腔和重整腔内部设 有分流翅片。
6. 如权利要求5所述的重整反应装置，其特征在于，所述的预重整腔还设有气体分流 盘，且所述的气体分流盘用于收集所述空气预混腔中的混合气体并将混合气体沿所述分流 翅片流入所述预重整腔。
7. 如权利要求2所述的重整反应装置，其特征在于，所述的水-甲烷预混器包括水输入 管、甲烷输入管和汽化预热管。
8. 如权利要求7所述的重整反应装置，其特征在于，所述的水-甲烷预混器还设有预热 缓冲腔。
9. 如权利要求8所述的重整反应装置，其特征在于，所述的汽化预热管的管径相同或 不同。
10. 如权利要求1所述的重整反应装置，其特征在于，所述的燃气-空气预混器包括燃 气输入管、空气输入管和燃气-空气预混腔。
11. 一种燃料发电系统，其特征在于，具有权利要求1所述的S0FC系统用燃烧能量梯级 利用的重整反应装置以及燃料电池、空压机，分水器及水箱、计量泵、各类阀控及温控装置。
【文档编号】C01B3/34GK104112867SQ201310138375
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年4月19日 优先权日:2013年4月19日
【发明者】陈丹丹, 叶爽, 王蔚国, 陈赛虎, 彭军, 姜松林 申请人:中国科学院宁波材料技术与工程研究所