氣體加熱裝置及系統(tǒng)制造方法及圖紙

本實(shí)用新型專利技術(shù)涉及一種氣體加熱裝置及系統(tǒng)，氣體加熱裝置包括：管道、管道外壁上包覆的耐高溫絕緣保護(hù)層、耐高溫絕緣保護(hù)層的外面纏繞的電阻絲以及電阻絲的外面包覆的保溫層；所述耐高溫絕緣保護(hù)層由內(nèi)向外依次包括絕緣云母層和石英布層，所述保溫層由內(nèi)向外依次包括保溫棉套和玻璃纖維布。加熱系統(tǒng)包括氣泵、冷凝干燥器、過(guò)濾器、儲(chǔ)氣罐、流量控制裝置以及所述氣體加熱裝置。本實(shí)用新型專利技術(shù)的氣體加熱裝置及系統(tǒng)，傳熱率很高，節(jié)省能源，能夠?qū)⒋罅繗怏w在敞開(kāi)環(huán)境下加熱到700℃以上。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)屬于氣體加熱
，尤其涉及一種應(yīng)用于固體氧化物燃料電池系統(tǒng)的氣體加熱裝置及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
固體氧化物燃料電池是一種新型發(fā)電器，是一種將反應(yīng)物的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)器，在固體氧化物燃料電池的陽(yáng)極一側(cè)持續(xù)的通入燃料氣，如氫氣、甲烷，天然氣等，具有催化作用的陽(yáng)極表面吸附燃料氣，并通過(guò)陽(yáng)極的多孔結(jié)構(gòu)擴(kuò)散到陽(yáng)極與電解質(zhì)的界面。在陰極一側(cè)持續(xù)通入氧氣或空氣，具有多孔結(jié)構(gòu)的陰極表面吸附氧，由于陰極本身的催化作用，使得氧氣(O2)得到電子變?yōu)檠蹼x子(02_)，在化學(xué)勢(shì)的作用下，氧離子(02_)進(jìn)入起電解質(zhì)作用的固體氧離子導(dǎo)體，由于濃度梯度引起擴(kuò)散，最終達(dá)到固體電解質(zhì)與陽(yáng)極的界面，與燃料氣體發(fā)生反應(yīng)，失去的電子通過(guò)外電路回到陰極，產(chǎn)生大量電能。固體氧化物燃料電池通常工作溫度較高，一般需要700°C以上，現(xiàn)有的固體氧化物燃料電池，是先將燃料氣及空氣或氧氣分別通入核心電池堆的陽(yáng)極和陰極，再利用馬弗爐等高溫電爐進(jìn)行加熱以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。這種冷氣體進(jìn)入核心電池堆再利用爐體加熱到一定溫度以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的方式，由于爐體溫度較高，冷空氣進(jìn)入會(huì)導(dǎo)致電池片表面溫度瞬間變化，電池片可能損壞，電池堆性能下降，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致電池堆內(nèi)部溫場(chǎng)不均勻，局部溫度過(guò)高，破壞電池堆的正常運(yùn)行。為此，提出了一種新的固體氧化物燃料電池堆系統(tǒng)，將氣體加熱器與核心電池堆連接，核心電池堆逐步升溫，同時(shí)氣體加熱器加熱氣體，核心電堆升溫到700°C以上后，氣體加熱器將高溫氣體持續(xù)通入核心電堆，核心電堆在高溫環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行，這樣解決了上述難題，并且加熱過(guò)程均衡，能源利用率更高。然而，這需要將高溫氣體不斷通入核心電池堆中，加熱氣體的裝置不能是密封裝置，而是一個(gè)敞開(kāi)環(huán)境，現(xiàn)有技術(shù)將大量氣體在敞開(kāi)環(huán)境下加熱到700°C以上需要 消耗大量的能源，不容易實(shí)現(xiàn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了解決上述問(wèn)題，本技術(shù)提出了一種氣體加熱裝置，其技術(shù)方案為在管道上纏繞可以加熱到高溫的電阻絲進(jìn)行加熱，其由內(nèi)向外依次包括管道，耐高溫絕緣保護(hù)層、電阻絲、保溫層。所述管道上，緊密包覆有耐高溫絕緣保護(hù)層，所述耐高溫絕緣保護(hù)層的外面纏繞有電阻絲，所述電阻絲的外面緊密包覆有保溫層，對(duì)電阻絲進(jìn)行通電即可對(duì)管道內(nèi)的氣體進(jìn)行加熱。所述管道為耐受溫度可達(dá)900°C以上的耐高溫管道，所述管道可以采用不銹鋼材質(zhì)，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易與氣體發(fā)生反應(yīng)，且經(jīng)久耐用。例如采用不銹鋼管310S，耐受溫度為1200°C，或者采用不銹鋼管316L，耐受溫度為1000°C所述耐高溫絕緣保護(hù)層由內(nèi)向外依次包括絕緣云母層和石英布層。所述絕緣云母層的擊穿溫度為1000°c，所述石英布的熔點(diǎn)為1710°C，可耐高溫在1200°C，由此構(gòu)成的耐高溫絕緣保護(hù)層的耐熱和絕緣效果都很好。所述保溫層由內(nèi)向外依次包括有保溫棉套和玻璃纖維布，這種采用玻璃纖維布將保溫棉套進(jìn)行包裹來(lái)雙層保溫的方式，使保溫棉套很好的與管道貼合，保溫效果更好。優(yōu)選的，所述保溫棉套采用硅酸鋁鐵耐火棉，其耐受溫度可達(dá)1050°C。優(yōu)選的，所述電阻絲選擇可以加熱到1300°C以上的電阻絲。在固體氧化物燃料電池堆系統(tǒng)中，需要向核心電池堆按照一定流量通入不含水分和雜質(zhì)的氣體(水分和雜質(zhì)，都會(huì)導(dǎo)致核心電池堆反應(yīng)效率降低，也可能會(huì)導(dǎo)致核心電池堆發(fā)生危險(xiǎn))，為此，本技術(shù)還提出了一種采用如上氣體加熱裝置的加熱系統(tǒng)，其還包括氣泵、冷凝干燥器、過(guò)濾器、儲(chǔ)氣罐、流量控制裝置。氣泵將需要加熱的氣體，依次通入冷凝干燥器中進(jìn)行冷凝干燥除去水分，通入過(guò)濾器中濾除雜質(zhì)，再通入儲(chǔ)氣罐中，最后經(jīng)由流量控制裝置進(jìn)行流量控制，從而以固定的流量進(jìn)入氣體加熱裝置。其中，氣泵在開(kāi)啟和停止時(shí)氣體流量會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，儲(chǔ)氣罐內(nèi)暫時(shí)儲(chǔ)存的具有一定壓力的氣體，可以防止流量產(chǎn)生過(guò)大的波動(dòng)，同時(shí)還可以減少氣泵重復(fù)開(kāi)啟和停止的次數(shù)，延長(zhǎng)氣泵使用壽命。優(yōu)選的，所述氣泵為無(wú)油氣泵，避免了油份進(jìn)入核心電池堆，在溫度較高的情況下可能爆炸的危險(xiǎn)。優(yōu)選 的，在冷凝干燥器前增加一過(guò)濾器，以實(shí)現(xiàn)多重過(guò)濾，將雜質(zhì)濾除的更為徹。所述流量控制裝置，包括減壓閥、穩(wěn)壓閥、控制閥、流量計(jì)。經(jīng)過(guò)冷凝干燥和過(guò)濾處理后的氣體，由儲(chǔ)氣罐依次進(jìn)入減壓閥進(jìn)行減壓和穩(wěn)壓閥進(jìn)行穩(wěn)壓后，再經(jīng)過(guò)控制閥按照一定的氣體流量通入流量計(jì)，最后進(jìn)入氣體加熱裝置。優(yōu)選的，所述流量控制裝置增加一個(gè)減壓閥，位于所述穩(wěn)壓閥和所述控制閥之間，這樣可以非常穩(wěn)定的控制氣體流量，減少氣泵空壓?jiǎn)?dòng)產(chǎn)生的流量波動(dòng)。所述流量計(jì)方便工作人員實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)通入核心電池堆的氣體流量，可選的，所述流量計(jì)為大量程轉(zhuǎn)子流量計(jì)。本技術(shù)氣體加熱系統(tǒng)，先濾除氣體中的水分和雜質(zhì)，再通過(guò)流量控制裝置控制流量進(jìn)入氣體加熱裝置，最后將大量高溫氣體非常穩(wěn)定的按照預(yù)定流量通入核心電池堆，保證了核心電池堆反應(yīng)的穩(wěn)定性。本技術(shù)氣體加熱裝置和系統(tǒng)，在管道上緊密包覆有耐高溫絕緣保護(hù)層，所述耐高溫絕緣保護(hù)層的外面纏繞有電阻絲，所述電阻絲的外面緊密包覆有保溫層，所述耐高溫絕緣保護(hù)層由內(nèi)向外依次包括絕緣云母層和石英布層，所述保溫層由內(nèi)向外依次包括有保溫棉套和玻璃纖維布，對(duì)電阻絲進(jìn)行通電即可對(duì)管道內(nèi)的氣體進(jìn)行加熱，由于是直接對(duì)管道進(jìn)行加熱，傳熱率很高，并且保溫層的材料能夠很有效的防止熱量流失，能源利用率高，實(shí)現(xiàn)了在敞開(kāi)環(huán)境下對(duì)大量氣體的加熱到700°C以上。附圖說(shuō)明圖1為本技術(shù)氣體加熱裝置實(shí)施例的加熱管道的示意圖。圖2為本技術(shù)氣體加熱系統(tǒng)實(shí)施例的示意圖。圖3為本技術(shù)氣體加熱系統(tǒng)的流量控制裝置的示意圖。具體實(shí)施方式下面詳細(xì)描述本技術(shù)的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本技術(shù)，而不能解釋為對(duì)本技術(shù)的限制。本技術(shù)氣體加熱裝置的實(shí)施例，如圖1所示，其技術(shù)方案為在管道上纏繞可以加熱到高溫的電阻絲進(jìn)行加熱，其由內(nèi)向外依次包括管道，耐高溫絕緣保護(hù)層、電阻絲、保溫層。所述管道上，緊密包覆有耐高溫絕緣保護(hù)層，所述耐高溫絕緣保護(hù)層的外面纏繞有電阻絲，所述電阻絲的外面緊密包覆有保溫層，對(duì)電阻絲進(jìn)行通電即可對(duì)管道內(nèi)的氣體進(jìn)行加熱。所述管道為耐受溫度可達(dá)900°C以上的耐高溫管道，所述管道可以采用不銹鋼材質(zhì)，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易與氣體發(fā)生反應(yīng)，且經(jīng)久耐用。例如采用不銹鋼管310S，耐受溫度為1200°C，或者采用不銹鋼管316L，耐受溫度為1000°C所述耐高溫絕緣保護(hù)層由內(nèi)向外依次包括絕緣云母層和石英布層。所述絕緣云母層的擊穿溫度為1000°c，所述石英布的熔點(diǎn)為1710°C，可耐高溫在1200°C，由此構(gòu)成的耐高溫絕緣保護(hù)層的耐熱和絕緣效果都很好。所述保溫層由內(nèi)向外依次包括有保溫棉套和玻璃纖維布，這種采用玻璃纖維布將保溫棉套進(jìn)行包裹來(lái)雙層保溫的方式，使保溫棉套很好的與管道貼合，保溫效果更好。優(yōu)選的，所述保溫棉套采用硅酸鋁鐵耐火棉，其耐受溫度可達(dá)1050°C。優(yōu)選的，所述電阻絲選擇可以加熱到1300°C以上的電阻絲。本實(shí)施例中，絕緣云母層的厚度為2層，電阻絲的纏繞間隔為8 10mm，保溫棉套的厚度為100mm，使用者可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整以上厚度和間距。如圖2所示為采用如上氣體加熱裝置的加熱系統(tǒng)的實(shí)施例，本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種氣體加熱裝置，其特征在于包括：管道、管道外壁上包覆的耐高溫絕緣保護(hù)層、所述耐高溫絕緣保護(hù)層的外面纏繞的電阻絲以及所述電阻絲的外面包覆的保溫層；其中，所述耐高溫絕緣保護(hù)層由內(nèi)向外依次包括絕緣云母層和石英布層；所述保溫層由內(nèi)向外依次包括保溫棉套和玻璃纖維布。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種氣體加熱裝置，其特征在于包括 管道、管道外壁上包覆的耐高溫絕緣保護(hù)層、所述耐高溫絕緣保護(hù)層的外面纏繞的電阻絲以及所述電阻絲的外面包覆的保溫層； 其中，所述耐高溫絕緣保護(hù)層由內(nèi)向外依次包括絕緣云母層和石英布層；所述保溫層由內(nèi)向外依次包括保溫棉套和玻璃纖維布。2.如權(quán)利要求1所述的氣體加熱裝置，其特征在于 所述保溫棉套采用硅酸鋁鐵耐火棉。3.一種氣體加熱系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1所述的氣體加熱裝置，以及氣泵、冷凝干燥器、過(guò)濾器、儲(chǔ)氣罐、流量控制裝置，氣體經(jīng)由氣泵依次通過(guò)冷...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：朱怡彬，趙巧紅，楊天坤，王瑄瑄，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京斯塔能源科技有限公司，
類型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：