紧凑板翅式换热重整器 【技术领域】
本发明涉及的是一种燃料电池技术领域的装置，具体是一种用于高温燃料电池系统的紧凑板翅式换热重整器。
背景技术
高温燃料电池系统是一种将气体的或者气化的燃料的化学能直接转化成电能和热能的一种能量转换装置。在高温，大气压下或者更高的压力环境下工作，能使用氢气，一氧化碳和各种碳氢化合物作为燃料。更重要的是：高品位的废热可以使得中高温燃料电池可以和其他装置组成混合动力循环系统。该系统非常适合分散电站。预计在未来二十年，高温燃料电池将在中等电站(1~10MW)扮演主要角色。
经对现有技术文献的检索发现，最具代表性的是在2001年《Fuel Cells Bulletin》第4期公告“Plate-fin heat-exchange reformer with highly dispersed catalyst”中提到日本的Kawasaki Heavy Industries建设了一个用高度分散催化剂的板翅式换热重整器，以及Ashok S.等人在期刊《Journal of Power Sources》(《电源期刊》)题为“Portablefuel cell systems for America’s army：technology transition to the field”中提到Pacific Northwest National Laboratories(PNNL)为便携设备设计的微型重整器。其不足之处主要体现在：这两种重整器都是为小型设备设计的，工作温度比较低，难以为大型高温燃料电池系统提供燃料的重整。
【发明内容】
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种紧凑板翅式换热重整器，通过简化燃料电池系统的设备成本，并能更加高效的对电池系统的余热加以利用，从而提高能源利用效率。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：一对高温燃气通道、一对燃料气加热通道和一对燃料气重整通道，其中：两个燃料气重整通道位于所述换热重整器的中部，两个高温燃气通道和两个燃料气加热通道由内向外依次对称设置于燃料气重整通道的两侧；所述燃料气加热通道内的气流流向与高温燃气通道内的气流流向相反，所述高温燃气通道内的气流流向与燃料气重整通道内的气流流向相同。
所述的高温燃气通道的长度为0.8～1.2m，该高温燃气通道的入口与高温燃料电池的排气或其它高温燃气供给管路相连接，出口与其它换热设备相连接或直接排放；
所述的燃料气加热通道的长度为0.8～1.2m，该燃料气加热通道的入口与冷燃料气供给管路相连接，出口与燃料气重整通道的入口相连接；
所述的燃料气重整通道的长度为0.8～1.2m，该燃料气重整通道的入口与燃料气加热通道的出口相连接，出口与高温燃料电池的阳极入口相连接；
所述的高温燃气通道和燃料气加热通道均包括：隔板和加热交错板翅，其中：若干片加热交错板翅平行设置于两块隔板之间，每一片加热交错板翅与相邻加热交错板翅之间交错重叠50％。
所述的燃料气重整通道包括：隔板、催化层和加热交错板翅，其中：催化层紧密贴附于两块隔板内侧，若干加热交错板翅平行设置于两块隔板之间，每一片加热交错板翅与相邻加热交错板翅之间交错重叠50％。
所述的加热交错板翅的厚度为0.3～0.7mm，该加热交错板翅的截面为方波形结构，该方波的宽度为3～7mm，高度为宽度的1.2～1.8倍，长度为加热交错板翅宽度的8～12倍。
本发明工作时，燃料电池的高温排气或其它高温燃气将进入换热重整器的高温燃气通道，在高温燃气通道的两侧，分别布置有燃料气加热通道和燃料气重整通道，燃气通道中的高温气体将通过热交换的方式为两侧的燃料气加热通道和燃料气重整通道提供热源；燃料气首先进入燃料气加热通道被加热，在流出燃料气加热通道后，进入带有催化涂层的燃料气重整通道，一边被加热，一边进行重整反应。从燃料气重整通道出来的重整气将进入燃料电池或作为其它用途。
本发明将换热和重整反应相结合，可以在一个部件内完成常规系统需要换热器和重整器才能完成的功能，从而简化系统结构，提高系统效率，可用于分布式供能系统或发电领域。由于高温燃料电池和其它需要富氢燃料的系统大多需要燃料处理系统，因此该发明在高温燃料电池、其它分布式供能系统中具有广阔的应用前景。
【附图说明】
图1为本发明立体示意图。
图2为本发明剖面示意图。
图3为本发明交错板翅示意图。
【具体实施方式】
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1和图2所示，本实施例包括：高温燃气通道1、燃料气加热通道2和燃料气重整通道3，其中：两个燃料气重整通道3位于所述换热重整器的中部，两个高温燃气通道1和两个燃料气加热通道2由内向外依次对称设置于燃料气重整通道3地两侧；所述燃料气加热通道2内的气流流向与高温燃气通道1内的气流流向相反，所述高温燃气通道1内的气流流向与燃料气重整通道3内的气流流向相同。
所述的高温燃气通道1的长度为1m；所述的燃料气加热通道2的长度为1m；所述的燃料气重整通道3的长度为1m；
如图3所示，所述的高温燃气通道1和燃料气加热通道2均包括：隔板4和交错板翅5，其中：若干片交错板翅5平行设置于两块隔板4之间，每一片交错板翅5与相邻交错板翅5之间交错重叠50％。
如图2、3所示，所述的燃料气重整通道3包括：隔板4、交错板翅5和催化层6，其中：催化层6紧密贴附于两块隔板4内侧，若干交错板翅5平行设置于两块隔板4之间，每一片交错板翅5与相邻交错板翅5之间交错重叠50％。
所述的催化层6的厚度为0.3～0.7mm。
如图3所示，所述的加热交错板翅的厚度t为0.5mm，长度l为50mm，该加热交错板翅的截面为方波形结构，该方波的宽度X为5mm，高度Y为7mm。
如图2所示，所述的高温燃气通道1的入口与高温燃料电池的排气或其它高温燃气供给管路相连接，出口与其它换热设备相连接或直接排出；所述的燃料气加热通道2的入口与冷燃料气供给管路相连接，出口与燃料气重整通道的入口相连接；所述的燃料气重整通道3的入口与燃料气加热通道的出口相连接，出口与高温燃料电池的阳极入口相连接；使得被加热的燃料气在达到一定温度后直接进入燃料气重整通道3，在催化涂层4的作用下，利用高温燃气通道1中提供的热量，对燃料气进行重整反应，所获得的重整气将用于高温燃料电池或其它用途。
本实施例在有效减小系统尺寸一半以上的同时使得换热效率提高10％左右。