CN101520234A - 以固体氧化物燃料电池为发电装置的热泵型热电联供系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于能源技术应用领域，特别涉及一种以固体氧化物燃料电池为发电装置的热泵型热电联供系统。该系统由燃气压缩机、空气压缩机、阳极引射器、重整器、空气预热器、固体氧化物燃料电池发电装置、燃烧室、烟气型吸收式热泵装置、烟气冷凝换热器通过管路和阀门连接组成。该系统有效的结合了燃料电池与吸收式热泵装置，系统的发电效率高，可达45％以上，且有效地利用了固体氧化物燃料电池的800～1000℃左右的较高温度的排烟依次为重整器、空气预热器提供热量，烟气经过烟气冷凝换热器回收烟气的大量潜热作为烟气型吸收式热泵装置蒸发器侧的低温热源，可将排烟温度降低到30℃以下，回收了烟气潜热，提高了系统的综合效率，实现了能源的梯级利用。

Description

以固体氧化物燃料电池为发电装置的热泵型热电联供系统
技术领域
本发明属于能源技术应用领域，特别涉及一种以固体氧化物燃料电池为发电装置的热泵型热电联供系统。
背景技术
目前，以传统发电装置为原动机的热电联供系统，发电效率较低，且将烟气直接输入余热锅炉，用来加热余热锅炉给水，一般余热锅炉的排烟温度在150℃左右，因此传统热电联供系统的缺点是，发电效率低且冬季能量不能得到充分利用等问题。
发明内容
为了解决现有技术中的不足，本发明特别提供一种以固体氧化物燃料电池为发电装置的热泵型热电联供系统。
本发明的技术方案如下：
一种以固体氧化物燃料电池为发电装置的热泵型热电联供系统，它由燃气压缩机、空气压缩机、阳极引射器、重整器、空气预热器、固体氧化物燃料电池发电装置、燃烧室、烟气型吸收式热泵装置、烟气冷凝换热器组成。所述固体氧化物燃料电池与电力输出线路相接，直接实现电力输出功能。其结构特点是：燃气压缩机与阳极引射器的燃料入口连接，阳极引射器出口与重整器物料入口连接，重整器物料出口与固体氧化物燃料电池的阳极连接，固体氧化物燃料电池的阳极出口分别与阳极引射器的引射入口和燃烧室连接。所述空气压缩机与空气预热器空气入口连接，空气预热器的空气出口与固体氧化物燃料电池的阴极连接，固体氧化物燃料电池的阴极出口与燃烧室连接。燃烧室的烟气出口与重整器的烟气管路进口连接，重整器的烟气管路出口与空气预热器的烟气管路进口连接，空气预热器的烟气管路出口分别与烟气型吸收式热泵装置的高位发生器入口和烟气冷凝换热器的烟气出口、入口相接，烟气型吸收式热泵装置的烟气出口与冷凝换热器的烟气入口相接。烟气型吸收式热泵装置的蒸发器水路出口与烟气冷凝换热器的水路进口相接；烟气冷凝换热器的水路出口与烟气型吸收式热泵装置的蒸发器水路进口与相接。空调回水回路与烟气型吸收式热泵装置的冷凝器入口相接，空调供水回路与烟气型吸收式热泵装置的冷凝器出口相接。
系统运行时，阀门v3、v4处于关闭状态，阀门v1开启。所述固体氧化物燃料电池的排气经过燃烧室、重整器、空气预热器、烟气型吸收式热泵装置进入烟气冷凝换热器的烟气入口，并通过冷凝换热器的烟气出口排出。当阀门v2开启时，烟气还可以直接旁通到冷凝换热器的烟气入口以调节冷凝热量。冷凝换热器的冷凝热量作为烟气型吸收式热泵的低位热源。当烟气型吸收式热泵出现故障时，阀门v2和v3同时开启，将烟气直接排出。
本发明采用的上述连接形式所做成的热电冷联供系统，发电效率可达45％以上，且有效地利用了固体氧化物燃料电池的800～1000℃左右的较高温度的排烟依次为重整器、空气预热器提供热量，然后，温度约为300℃～400℃的排烟作为烟气型吸收式热泵装置发生器的高温热源后，排烟温度约为100℃左右的烟气继续经过烟气冷凝换热器回收烟气的大量潜热作为烟气型吸收式热泵装置蒸发器侧的低温热源，可将排烟温度降低到30℃以下，回收了烟气潜热，提高了系统的综合效率，实现了能源的梯级利用，同时减少了污染物排放量。
附图说明
图1为本发明的全工况流程连接示意图。
图中标号：1—燃气压缩机，2—空气压缩机，3—阳极引射器，4—重整器，5—空气预热器，6—固体氧化物燃料电池，7—燃烧室，8—烟气型吸收式热泵装置，9—冷凝换热器，v1—阀门v1，v2—阀门v2，v3—阀门v3，v4—阀门v4，a—空调回水回路，b—空调供水回路，c—电力输出线路。
具体实施方式
参看附图1，一种以固体氧化物燃料电池为发电装置的热泵型热电联供系统，它由燃气压缩机1、空气压缩机2、阳极引射器3、重整器4、空气预热器5、固体氧化物燃料电池发电装置6、燃烧室7、烟气型吸收式热泵装置8、冷凝换热器9组成。燃料经过燃气压缩机1加压后，同从固体氧化物燃料电池6的阳极排气中引射的部分排气，经过阳极引射器3进入重整器4中，在重整器4中燃料通过重整反应转化为富氢气体后，进入固体氧化物燃料电池6的阳极；空气经过空气压缩机2加压，进入空气预热器5预热后进入固体氧化物燃料电池6的阴极；在固体氧化物燃料电池发电装置6内，燃料与空气经过电化学反应发电经电力输出线路c实现功率输出。固体氧化物燃料电池6的阳极排气与阴极排气分别进入燃烧室7中燃烧释放剩余热量，烟气依次为重整器4、空气预热器5提供热量后进入烟气型吸收式热泵装置8的高位发生器，从烟气型吸收式热泵装置8排出或进入冷凝换热器9通过冷凝换热器9的烟气出口排出，排气温度约为30℃。且烟气可以通过调节阀门V2，旁通到冷凝换热器9的入口以调节冷凝热量。
烟气型吸收式热泵装置8的蒸发器水路出口与烟气冷凝换热器9的水路进口相接；烟气冷凝换热器9的水路出口与烟气型吸收式热泵装置8的蒸发器水路进口与相接。空调回水回路a与烟气型吸收式热泵装置8的冷凝器入口相接，空调供水回路b与烟气型吸收式热泵装置的冷凝器出口相接。
在使用时，阀门v3、v4处于关闭状态，阀门v1开启。所述固体氧化物燃料电池6的排气经过燃烧室7、重整器4、空气预热器5、烟气型吸收式热泵装置8进入冷凝换热器9的烟气入口，并通过冷凝换热器9的烟气出口排出。当阀门v2开启时，烟气还可以直接旁通到冷凝换热器9的烟气入口以调节冷凝热量。当烟气型吸收式热泵出现故障时，阀门v2和v3同时开启，将烟气直接排出。

Claims (2)

1、以固体氧化物燃料电池为发电装置的热泵型热电联供系统，其特征在于：所述系统由燃气压缩机(1)、空气压缩机(2)、阳极引射器(3)、重整器(4)、空气预热器(5)、固体氧化物燃料电池发电装置(6)、燃烧室(7)、烟气型吸收式热泵装置(8)、烟气冷凝换热器(9)以及连接管路组成；
所述燃气压缩机(1)与阳极引射器(3)燃料入口通过管路连接，阳极引射器出口与重整器(4)物料入口通过管路连接，重整器(4)物料出口与固体氧化物燃料电池(6)的阳极通过管路连接，固体氧化物燃料电池(6)的阳极出口分别与阳极引射器(3)的引射入口和燃烧室(7)通过管路连接，所述空气压缩机(2)与空气预热器(5)的空气入口通过管路连接，空气预热器(5)的空气出口与固体氧化物燃料电池(6)的阴极通过管路连接，固体氧化物燃料电池(6)的阴极出口与燃烧室(7)通过管路连接，燃烧室(7)的烟气出口与重整器(4)的烟气管路进口通过管路连接，重整器(4)的烟气管路出口与空气预热器(5)的烟气管路进口通过管路连接，空气预热器(5)的烟气管路出口分别与烟气型吸收式热泵装置(8)的高位发生器入口和烟气冷凝换热器(9)的烟气出口、入口通过管路相接，烟气型吸收式热泵装置(8)的烟气出口与冷凝换热器(9)的烟气入口通过管路相接；
所述烟气型吸收式热泵装置(8)的蒸发器水路出口与烟气冷凝换热器(9)的水路进口通过管路相接；烟气冷凝换热器(9)的水路出口与烟气型吸收式热泵装置(8)的蒸发器水路进口通过管路相接；空调回水回路(a)与烟气型吸收式热泵装置(8)的冷凝器入口通过管路相接，空调供水回路(b)与烟气型吸收式热泵装置(8)的冷凝器出口通过管路相接；
其中固体氧化物燃料电池(6)与电力输出线路(c)相接，实现功率输出功能。
2、根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述空气预热器(5)烟气管路出口和烟气冷凝换热器(9)的烟气入口相接的管路上设置了一个阀门(V2)，开通该阀门(V2)可利用空气预热器(5)排出的烟气调节烟气冷凝换热器(9)的热量，实现系统的热量平衡。
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