本发明属于热能工程，涉及一种燃烧器，特别涉及一种适用于固体氧化物燃料电池低流量氢气燃烧器。
背景技术：
1、固体氧化物燃料电池sofc是第三代燃料电池，具有高效率、无污染、噪声低等显著特点，受到了广泛的关注。尽管sofc的燃料适用性较广，适用于甲烷、甲醇、纯氢气等多种燃料，但使用含碳燃料不可避免会生成碳沉积在电极上，对电池寿命造成影响。相反，使用氢气作为燃料，在sofc的高温操作环境下不会发生碳沉积反应，能大大延长其使用寿命。
2、而sofc的高温运行环境不可避免需要提供热量的设备。在sofc启动时，由于入口气体都是冷态，需要加热到设定温度；而在sofc稳定运行时，出口气体存在未完全消耗的燃料，所以在sofc系统的后端增加燃烧器装置，既能在sofc启动时利用燃烧器出口尾气不断回热给入口气体，又能在稳定运行工况下能使系统高效运行，提高系统效率。
3、由于sofc运行时工作温度很高，且反应为放热过程。为了保证运行的安全稳定且持久，需要很大的空气过量系数来控制电堆的温度。目前在稳定运行工况下，最大空气流量与氢气流量之比达到152倍，且入口燃料中氢气比水蒸气达到1:4，燃烧器的长时间稳燃难以实现。
技术实现思路
1、为了解决上述技术应用的难点，本发明的目的在于提供一种适用于固体氧化物燃料电池的低流量氢气燃烧器，以期安全稳定高效地燃烧并提供高温尾气。
2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
3、一种适用于固体氧化物燃料电池的低流量氢气燃烧器，包括配有风机入口20的燃烧室，所述燃烧室位于轴心处，对称分布；所述燃烧室内有一次风管1、一次风环道2、氢燃烧管3、环板4、氢孔板5、二次风环道6、二次风进管7、配风外环道8、圆管9和堵板10；其中，所述一次风环道2、环板4、二次风环道6和配风外环道8从轴中心依次向外布置，所述圆管9和堵板10将燃烧室内部包裹起来；所述一次风管1与所述一次风环道2连接，所述一次风环道2与所述二次风环道6通过所述环板4连接，所述二次风管7与所述二次风环道6连接，所述配风外环道8与所述圆管9连接，实现一次风二次风分配后燃烧；
4、所述氢燃烧管3与混合气进管12、氢进口管17、所述环板4相连，所述氢燃烧管3沿氢气流动方向的末端连接所述氢孔板5；
5、所述圆管9内还设有与二次风管7连通的高压点火棒管18，经高压包产生高压通过二次风管7内壁引弧产生电火花，点燃氢气形成火焰。
6、优选地，所述氢孔板5上开有若干个氢气喷口，其燃料喷射形成射流；喷口分内圈、中圈、外圈共三圈，中圈孔径最大，内圈和外圈孔径相同且最小；中圈的大孔径可以让更多的氢气从中圈喷出，与空气充分混合，产生中心火焰；内圈和外圈的小孔径提供均匀的气流分布，辅助提供外围火焰，确保整个火焰的稳定性和均匀性，整体燃烧气体的混合效果更好，燃烧更加充分，减少回火的风险。大孔径的中圈可以产生较大的火焰，提供主要的热源；而小孔径的内圈和外圈可以辅助分布热量，确保燃烧器内部和外部的温度分布更加均匀。
7、优选地，所述氢孔板5上的氢气喷口数量和直径由具体氢气流量确定。
8、优选地，所述风机入口20设置在燃烧室入口端，来流空气通过所述风机入口20鼓入所述一次风环道2、二次风环道6、配风外环道8，喷射方向为轴向。
9、优选地，所述一次风环道2上开有若干个空气喷口，所述二次风环道6上开有若干个空气喷口，所述配风外环道8上开有若干个空气喷口；其中，一次风环道2位于轴心最内侧，主要为初始燃烧提供所需的氧气，二次风环道6位于轴心中间侧，主要提供完全燃烧所需的额外氧气，配风外环道8位于轴心外侧，主要用于冷却燃烧室外管壁；经过外环道、中环道的风量分配后，中心层空气流量最小，为一次风；中环道的空气流量稍大，为二次风，补充燃烧过程中的氧气量，确保燃料的完全燃烧，并控制火焰形态和温度分布；外环道风量最大，用于冷却管外壁，防止燃烧器材料过温。
10、优选地，所述一次风环道2、所述二次风环道6、所述配风外环道8上空气喷口的开孔数量和直径由具体配风量确定。
11、优选地，所述混合气进管12连接sofc电堆阳极尾气，所述氢进口管17连接低流量的高纯氢气，其中sofc电堆阳极尾气是指小流量氢气掺混水蒸气，且氢气在氢气和水蒸气混合气中的体积占比小于25％，高纯氢气是指99.99％纯度及以上。
12、优选地，所述风机入口20连接sofc电堆阴极尾气出口。
13、优选地，所述圆管9内设有火焰检测口13和温度检测口14。
14、优选地，所述燃烧器上设置有火焰观察口19。
15、与现有技术相比，本发明能快速混合空气和氢气，使燃烧充分，能有效防止回火的发生。同时，通过合理的通道风量分配，解决了空气过量系数过大的问题。
1.一种适用于固体氧化物燃料电池的低流量氢气燃烧器，其特征在于：包括配有风机入口(20)的燃烧室，所述燃烧室位于轴心处，对称分布；所述燃烧室内有一次风管(1)、一次风环道(2)、氢燃烧管(3)、环板(4)、氢孔板(5)、二次风环道(6)、二次风进管(7)、配风外环道(8)、圆管(9)和堵板(10)；其中，所述一次风环道(2)、环板(4)、二次风环道(6)和配风外环道(8)从轴中心依次向外布置，所述圆管(9)和堵板(10)将燃烧室内部包裹起来；所述一次风管(1)与所述一次风环道(2)连接，所述一次风环道(2)与所述二次风环道(6)通过所述环板(4)连接，所述二次风管(7)与所述二次风环道(6)连接，所述配风外环道(8)与所述圆管(9)连接，实现一次风二次风分配后燃烧；
2.根据权利要求1所述的一种适用于固体氧化物燃料电池的低流量氢气燃烧器，其特征在于：所述一次风环道(2)上开有若干个空气喷口，所述二次风环道(6)上开有若干个空气喷口，所述配风外环道(8)上开有若干个空气喷口；其中，一次风环道(2)位于轴心最内侧，主要为初始燃烧提供所需的氧气，二次风环道(6)位于轴心中间侧，主要提供完全燃烧所需的额外氧气，配风外环道(8)位于轴心外侧，主要用于冷却燃烧室外管壁；经过外环道、中环道的风量分配后，中心层空气流量最小，为一次风；中环道的空气流量稍大，为二次风，补充燃烧过程中的氧气量，确保燃料的完全燃烧，并控制火焰形态和温度分布；外环道风量最大，用于冷却管外壁，防止燃烧器材料过温。
3.根据权利要求1所述的一种适用于固体氧化物燃料电池的低流量氢气燃烧器，其特征在于：所述氢孔板(5)上开有若干个氢气喷口，其燃料喷射形成射流；喷口分内圈、中圈、外圈共三圈，中圈孔径最大，内圈和外圈孔径相同且最小；中圈的大孔径能够让更多的氢气从中圈喷出，与空气充分混合，产生中心火焰；内圈和外圈的小孔径提供均匀的气流分布，辅助提供外围火焰，确保整个火焰的稳定性和均匀性，整体燃烧气体的混合效果更好，燃烧更加充分，减少回火的风险；大孔径的中圈能够产生较大的火焰，提供主要的热源；而小孔径的内圈和外圈能够辅助分布热量，确保燃烧器内部和外部的温度分布更加均匀。
4.根据权利要求1所述的一种适用于固体氧化物燃料电池的低流量氢气燃烧器，其特征在于：所述氢孔板(5)上的氢气喷口数量和直径由具体氢气流量确定。
5.根据权利要求1所述的一种适用于固体氧化物燃料电池的低流量氢气燃烧器，其特征在于：所述风机入口(20)设置在燃烧室入口端，来流空气通过所述风机入口(20)鼓入所述一次风环道(2)、二次风环道(6)、配风外环道(8)，喷射方向为轴向。
6.根据权利要求1所述的一种适用于固体氧化物燃料电池的低流量氢气燃烧器，其特征在于：所述一次风环道(2)、所述二次风环道(6)、所述配风外环道(8)上空气喷口的开孔数量和直径由具体配风量确定。
7.根据权利要求1所述的一种适用于固体氧化物燃料电池的低流量氢气燃烧器，其特征在于：所述混合气进管(12)连接sofc电堆阳极尾气，所述氢进口管(17)连接低流量的高纯氢气，其中sofc电堆阳极尾气是指小流量氢气掺混水蒸气，且氢气在氢气和水蒸气混合气中的体积占比小于25％，高纯氢气是指99.99％纯度及以上。
8.根据权利要求1所述的一种适用于固体氧化物燃料电池的低流量氢气燃烧器，其特征在于：所述风机入口(20)连接sofc电堆阴极尾气出口。
9.根据权利要求1所述的一种适用于固体氧化物燃料电池的低流量氢气燃烧器，其特征在于：所述圆管(9)内设有火焰检测口(13)和温度检测口(14)。
10.根据权利要求1所述的一种适用于固体氧化物燃料电池的低流量氢气燃烧器，其特征在于：所述燃烧器上设置有火焰观察口(19)。
