甲烷重整制氢反应器点火影响因素研究

贺丙飞^1,2,3

(1.中集氢能科技(北京)有限公司，北京 102622;

2.中集安瑞科投资控股(深圳)有限公司，广东 深圳 518054;

3.中国国际海运集装箱（集团)股份有限公司，广东 深圳 518054）

摘  要：通过对小型甲烷重整制氢反应器点火器的实际工况进行研究，获得了影响点火器稳定点火的参数,空燃比6≤φ<10的区间内可以稳定燃烧，甲烷流量为1.0~2.5NL/min，具体参数根据升温时间需求和反应器温度控制;烟道出口尺寸是空气入口尺寸的2倍时，可以保障烟气顺利排出,不影响点火;点火器进气压力为0.2~0.5MPa范围内，点火器可以稳定点燃和运行。研究成果为后续甲烷重整制氢反应器的放大提供数据支持。

关键词：点火器;甲烷重整;制氢;Fluent模拟;燃烧

0 引言

氢能作为一种清洁、高效、可储存的二次能源，被视为连接可再生能源与终端应用的“桥梁”，在全球碳中和进程中扮演着关键角色。其全产业链涵盖“制、储、运、加、用”多个环节，目前正处于技术突破与规模化应用的关键阶段。

甲烷重整制氢是当前全球氢能供应的主流技术路径，也是能源转型过渡期连接传统化石能源与低碳氢能体系的关键纽带。其核心是通过甲烷（主要来自天然气，也可来自页岩气、生物甲烷等)的重整、纯化等工艺生产氢气，兼具技术成熟度高、成本优势显著、产业链协同性强等特点，在氢能规模化应用初期扮演着不可替代的角色。

点火器是甲烷重整制氢反应器的关键部件，尤其是对于分布式小型化制氢而言，设备的自动化要求很高，需要做到一键点火、温度可控、火焰实时监测的功能。常见的点火类型有：电火花点火、等离子体辅助点火、微波点火、催化点火等。本研究主要是采用电火花点火，该技术操作简单，设备投资小，有助于提高技术经济性。但是点火器结构复杂，需要匹配的参数较多，这对设计和运行都带来一定难度。

本研究基于现有1Nm/h甲烷重整制氢实验装置点火器进行研究，确定影响点火的参数，并得到最优条件，为后续反应器放大提供支持。

……