一种甲醇水预热装置

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种甲醇水预热装置。

背景技术

在甲醇重整制氢技术领域，只有甲醇水蒸汽比例和温度满足气化要求，甲醇水蒸汽经过催化层时才能产生符合要求的氢气。为满足气化要求，现有技术是通过在甲醇水气化装置前端增加一个加热装置，对甲醇水进行预热，但由于加热装置所使用的电能也是使燃料电池系统本身产生的，这样就直接消耗了燃料电池系统所产生的功率，直接降低了燃料电池系统的发电输出功率。

发明内容

本发明提供一种甲醇水预热装置，以解决现有甲醇水预热装置需要消耗燃料电池系统的电能，从而降低燃料电池系统的发电输出功率的技术问题，本发明能够在在不增加燃料电池系统内耗的前提下，实现甲醇水的预热。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种甲醇水预热装置，包括：

预热腔体、换热弯管；

所述预热腔体内设有空腔；所述预热腔体的顶部设有至少一根燃烧腔废气进气管，所述燃烧腔废气进气管与所述预热腔体连通；所述预热腔体的下部设有燃烧废气出口；

所述换热弯管设于所述空腔内；

所述换热弯管的一端连接甲醇水进水口，所述换热弯管的另一端连接甲醇水出水口，所述甲醇水进水口设于所述预热腔体的下部；所述甲醇水出水口设于所述预热腔体的上部。

优选地，所述预热腔体内布置有多个燃烧废气挡板，所述多个燃烧废气挡板形成废气流动通道；所述换热弯管设于所述废气流动通道中。

优选地，最靠近所述预热腔体的顶部的燃烧废气挡板与所述预热腔体的顶部之间构成匀气通道，所述匀气通道与所述废气通道连通。

优选地，所有所述燃烧废气挡板之间相互平行。

优选地，所述预热腔体的外壁设有电加热片。

优选地，所述换热弯管由多根直管和多根U形管组成，相邻两根直管之间通过一根U形管首尾连接，形成S型弯管；所述S型弯管与所述预热腔体的内壁之间形成空气流道。

优选地，所述的甲醇水预热装置，还包括燃烧废气挡板，相邻的两根直管之间设有一个燃烧废气挡板，所述燃烧废气挡板的一端与所述预热腔体的内壁连接，所述燃烧废气挡板的另一端靠近所述U形管；

最靠近所述预热腔体的上部的直管与所述预热腔体的上部之间设有一个燃烧废气挡板。

优选地，每一个燃烧挡板与其相邻的直管之间的距离均相同；

最靠近所述预热腔体的上部的燃烧挡板与所述预热腔体的上部之间的距离大于所述燃烧挡板与其相邻的直管之间的距离。

优选地，所述电加热片设置在所述预热腔体的最大面积的外壁上。

优选地，所述预热腔体的顶部设有两根燃烧废气进气管。

本发明实施例通过将燃烧腔废气通入到预热腔体的空腔内，将甲醇水通入到换热弯管中，这样，燃烧腔废气和甲醇水便可进行热量交换，从而达到通过利用燃烧腔废气的热量对甲醇水进行预热的效果，此外，本发明实施例通过换热弯管增加了甲醇水管的长度，从而增加了换热面积，并通过将甲醇水进水口设计在预热腔体下部、将甲醇水出水口设计在预热腔体顶部、将废气进气口设计在预热腔体的顶部和将废气出气口设计在预热腔体的下部，从而实现了交叉方式的热量交换。通过上述技术手段，本发明实施例在有限的空间内，增加了换热面积，从而提高了换热效率，进而提升了对甲醇水的预热效果。本发明实施例由于无需另外增设一个需要燃料电池系统提供电能的加热装置，因此，相比于现有技术，本发明实施例能够减少燃料电池系统的内耗，从而能够提高燃料电池系统的输出功率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的甲醇水预热装置的正面剖视图；

图2是本发明实施例提供的甲醇水预热装置的侧面剖视图；

图3是本发明其中一种优选实施例的甲醇水预热装置的正面剖视图；

图4是本发明其中一种优选实施例的甲醇水预热装置的正面剖视图；

图5是本发明其中一种优选实施例的甲醇水预热装置的正面剖视图；

图6是本发明其中一种优选实施例的甲醇水预热装置的侧面剖视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。此外，术语“左”、“右”、“上”、“下”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

请参阅图1-图2，图1是本发明实施例提供的甲醇水预热装置的正面剖视图，图2是本发明实施例提供的甲醇水预热装置的侧面剖视图，包括：

预热腔体1、换热弯管2；

所述预热腔体1内设有空腔；所述预热腔体1的顶部设有至少一根燃烧腔废气进气管3，所述燃烧腔废气进气管3与所述预热腔体1连通；所述预热腔体1的下部设有燃烧废气出口4；

所述换热弯管2设于所述空腔内；

所述换热弯管2的一端连接甲醇水进水口5，所述换热弯管2的另一端连接甲醇水出水口6，所述甲醇水进水口5设于所述预热腔体1的下部；所述甲醇水出水口6设于所述预热腔体1的上部。

在本发明实施例中，所述预热腔体包括上盖11和底壳12，所述上盖和底壳通过焊接工艺组装密封。

本发明实施例通过将燃烧腔废气通入到预热腔体的空腔内，将甲醇水通入到换热弯管中，这样，燃烧腔废气和甲醇水便可进行热量交换，从而达到通过利用燃烧腔废气的热量对甲醇水进行预热的效果，此外，本发明实施例通过换热弯管增加了甲醇水管的长度，从而增加了换热面积，并通过将甲醇水进水口设计在预热腔体下部、将甲醇水出水口设计在预热腔体顶部、将废气进气口设计在预热腔体的顶部和将废气出气口设计在预热腔体的下部，从而实现了交叉方式的热量交换。通过上述技术手段，本发明实施例在有限的空间内，增加了换热面积，从而提高了换热效率，进而提升了对甲醇水的预热效果。本发明实施例由于无需另外增设一个需要燃料电池系统提供电能的加热装置，因此，相比于现有技术，本发明实施例能够减少燃料电池系统的内耗，从而能够提高燃料电池系统的输出功率。

为了降低废气的流动速度，提高气体与换热弯管之间的换热效率，请参阅图3，本发明实施例的预热腔体1内还布置有多个燃烧废气挡板7，所述多个燃烧废气挡板7形成废气流动通道；所述换热弯管2设于所述废气流动通道中。

为了进一步增大换热面积，提高燃烧腔废气与甲醇水之间的换热效率，请参阅图4-图5，本发明实施例的换热弯管2由多根直管8和多根U形管9组成，相邻两根直管8之间通过一根U形管9首尾连接，形成S型弯管；所述S型弯管与所述预热腔体1的内壁之间形成空气流道。

具体的，为了进一步提高换热效率，请参阅图3，本发明实施例提供的甲醇水预热装置设计为：

相邻的两根直管8之间设有一个燃烧废气挡板7，所述燃烧废气挡板7的一端与所述预热腔体1的内壁连接，所述燃烧废气挡板7的另一端靠近所述U形管9；

最靠近所述预热腔体1的上部的直管8与所述预热腔体1的上部之间设有一个燃烧废气挡板7。

为了使得燃烧废气的流动平缓，降低流动速度，以提高换热效率，从而提升换热效果，本发明实施例提供的甲醇水预热装置还设计为：

最靠近所述预热腔体1的顶部的燃烧废气挡板7与所述预热腔体1的顶部之间构成匀气通道，所述匀气通道与所述废气通道连通。

具体的，请参阅图3，本发明实施例提供的甲醇水预热装置设计为：

每一个燃烧挡板7与其相邻的直管8之间的距离均相同；

最靠近所述预热腔体1的上部的燃烧废气挡板7与所述预热腔体1的上部之间的距离大于所述燃烧挡板7与其相邻的直管8之间的距离。

为了降低燃烧废气挡板7在甲醇水预热装置中的安装难度和安装成本，请参阅图3，本发明实施例提供的甲醇水预热装置还设计为：

所有所述燃烧废气挡板7之间相互平行。

为了确保当燃烧腔废气的热量不足以对甲醇水预热到预设的温度时，甲醇水依然能够预热到预设的温度，本发明实施例的甲醇水预热装置还设计为：所述预热腔体的外壁设有电加热片10。

为了增大换热面积，请参阅图6，所述电加热片10具体设置在所述预热腔体的最大面积的外壁上。

为了能够在预设的时间内向所述预热腔体1内通入充足的燃料腔废气，本发明实施例的甲醇水预热装置还设计为：

所述预热腔体1的顶部设有两根燃烧腔废气进气管3。

为了提高设备的使用寿命以及提高换热效率，本发明实施例提供的甲醇水预热装置还设计为：

所述换热弯管2为不锈钢换热弯管。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用采用换热弯管增加甲醇水管的长度，增加换热面积。