一
、
SOFC
简介
固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,简称 SOFC) 属于第三代燃料电池,是一种在中高温下直接将贮存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境敦睦地转化成电能的全固态化学发电装置。被普遍以为是在未来会与质子互换膜燃料电池 (PEMFC) 一样得到宽泛遍及利用的一种燃料电池。
二、
SOFC
系统道理及热互换器作用
通常的SOFC发电系统蕴含燃料处置单元、燃料电池发电单元以及能量回收单元。图 1 是一个以天然气为燃料、常压运行的发电系统为例?掌顾跗餮顾,克服系统阻力后进入空气热互换器预热,而后通入电池的阴极。天然气经过压缩机压缩后,克服系统阻力进入混合器(沉整器),与蒸汽产生器(热互换器)中产生的过热蒸汽混合,混合后的燃料气体进入燃气热互换器提升温度后通入燃料电池阳极。阴阳极气体在电池内产生电化学反映,电池发出电能的同时,电化学反映产生的热量将未反映齐全的阴阳极气体加热。阳极未反映齐全的气体和阴极渣滓氧化剂通入点火器进行点火,点火产生的高温气体除了用来预热燃料和空气之表,也提供蒸汽产生器所需的热量。经过蒸汽产生器后的点火产品,其热能仍有利用价值,能够通过余热回收装置提供热水或用来供暖而进一步加以利用。

图
1
天然气为燃料、常压运行的发电系统
由此热互换器在 SOFC 发电系统里比沉很大,热互换器效能、体积、寿命决定 SOFC 大幼及寿命。
三、热互换器技术要求
SOFC中热互换器重要技术难点为温度端差大(可达400℃以上),同时热互换器频仍循环启动,因而该热互换器必要有优良耐热冲击机能,同时拥有耐高温(850℃以上)机能。具体技术指标见下表。
表
1
SOFC
中热互换器通例技术指标
|
项目
|
变量
|
单元
|
空气热互换器
|
燃气热互换器
|
水蒸气产生器
|
|
冷侧
|
介质
|
/
|
空气
|
燃气
|
水
|
|
冷侧
|
进口温度
|
℃
|
20~400
|
2
0~400
|
2
0
|
|
冷侧
|
进口压力
|
kPa
A
|
101~120
|
101~120
|
1
50
|
|
热侧
|
介质
|
/
|
尾气
|
尾气
|
尾气
|
|
热侧
|
进口温度
|
℃
|
700~850
|
5
50~650
|
200~300
|
|
热侧
|
进口压力
|
kPa
A
|
101~120
|
1
01~120
|
1
01~120
|
四、扩散焊板翅式热互换器特点
扩散焊板翅式热互换器选取真空扩散焊工艺,该工艺不需增长任何焊料、资料与资料间的固态结合、扩散焊焊接接优等同于母材物理机能等特点。有效解决了高温、热冲击、寿命等问题。
扩散焊板翅式热互换器选取翅片结构有效提高换热效能,解决了热互换器体积过大等问题。
扩散焊板翅式热互换器可造作多股流热互换器,将SOFC发电系统中的多台热互换器集成到一台热互换器,在SOFC发电系统有效运行的同时削减零部件数量。
扩散焊板翅式热互换器可选择不锈钢系劣注高温合金系列等资料。
五、扩散焊板翅式热互换器结构
扩散焊板翅式热互换器结构见下图:
图
2
扩散焊板翅式热互换器结构示图
图
3
多股流扩散焊板翅式热互换器结构示图
扩散焊板翅式热互换器实物见下图:
图
4
燃气扩散焊板翅式热互换器
图
5
空气扩散焊板翅式热互换器
图
6
多股流(空气、燃气、水蒸气)扩散焊板翅式热互换器