CN105140547A - 六罐循环式沼气双路sofc阳极燃料供给系统 - Google Patents

六罐循环式沼气双路sofc阳极燃料供给系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于新能源领域，特别涉及固体氧化物燃料电池阳极燃料的供给系统。本发明以作物秸秆为原材料，设计六个发酵灌依次进入沼气生产期，保持两个发酵灌同时供给沼气，且两个发酵灌的产出流量保持错峰式输出。SOFC阳极燃料的供给系统设计成双路供给系统。即A路系统、B路系统。A、B两路系统交替承担工作状态和保养与备用状态。当处在工作状态的阳极燃料供给系统中某一装置发生故障时，处在保养与备用状态的系统中所对应的装置立即切换代替故障装置工作。本发明的SOFC发电阳极燃料供给系统，具有沼气供给流量大和稳定的特点；并满足SOFC发电对阳极燃料供给系统的连续供给的需求。

Description

六罐循环式沼气双路SOFC阳极燃料供给系统
技术领域
本发明属于新能源领域，特别涉及用于固体氧化物燃料电池(简称：SOFC)的阳极燃料供给系统。
背景技术
当今世界能源问题和环境保护问题已成为“人类面临的最大威胁”的严重问题，工业和农业的发展离不开能源的开发；人类生存离不开环境保护。能源的开发与环境保护必须统筹考虑。SOFC发电系统具有发电效率高、无噪音和无污染等优点。但是，SOFC发电系统中所用的阳极燃料，应用比较成熟技术都采用天然气、石油和煤炭中提炼的甲烷、煤气等富氢气体做燃料。富氢气体燃料都来自一次性(化石)能源，不能再生。且从煤炭中制取煤气，严重污染环境。
近期，有人提出以城市垃圾为原料，发酵产生沼气做SOFC阳极燃料的专利技术。该专利采用单一发酵罐生成沼气气体，产生沼气的流量和压力都不够稳定。必将影响在沼气中提取甲烷气体的纯度。甲烷气体的纯度、流量和压力的不稳定等因素，也将影响甲烷气体在燃料重整装置中的氢气提纯效果。阳极燃料带有二氧化碳等其它气体。导致SOFC碳中毒，SOFC发电效率降低。直至SOFC发电系统报废。同时，由于SOFC的阳极燃料供给系统不稳定，迫使SOFC发电系统发生停机或再启动状态。从而，诱发SOFC发电系统的故障；SOFC发电系统的故障也导致局域供电网故障事故的发生。
总之，背景专利由于采用单罐生成沼气技术，并且在沼气脱硫、甲烷提纯和甲烷提取氢气的燃料重整等技术环节，都是单路系统设计。在沼气渣的清除、新的沼气原料添加环节、在沼气脱硫、甲烷提纯和甲烷提取氢气的燃料重整等部位，都存在原材料或易损元件更换问题。上述问题的存在，是无法保证SOFC发电系统连续运行的基本要求。所以，背景专利技术仅是一种概念技术，缺乏实际使用的价值。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术单罐生成沼气和单路阳极燃料供给系统存在的缺欠，设计六罐循环式沼气双路SOFC阳极燃料供给系统，实现沼气流量大和运行压力平稳，保证SOFC阳极燃料系统的不间断供给，达到固体氧化物燃料电池(SOFC)能够实际运行的目的。
我国每年产生作物秸秆6.5亿吨，其中36.6％用作肥料；23.7％用作燃料；22.6％用作饲料；17.1％直接焚烧或弃置乱放。近几年，随着农民的生活水平的提高，肥料和燃料的利用率有不断下降趋势，直接露天焚烧或堆置乱放的秸秆量有上升趋势。如果将作肥料、燃料、直接焚烧或弃置乱放的秸秆资源纳入本发明的原材料，本发明技术可将肥料、燃料、直接焚烧或弃置乱放的秸秆进行优化实施处理。肥料的利用率将会提高，用电能或沼气作燃料将更加清洁和高效。每年产生的6.5亿吨作物秸秆中的77.4％作物秸秆作为本发明的原材料(4.644亿吨)，本发明技术实施所用的作物秸秆原材料资源十分丰富。大气环境保护的社会效益十分突出。
为实现本发明的目的，给出具体的技术方案如下。
一种六罐循环式沼气双路SOFC阳极燃料供给系统，有沼气产生系统和阳极燃料供给系统；所述的沼气产生系统的结构包括产生沼气的发酵罐、混合粉碎秸秆和甲烷发酵菌的搅拌机9、沼气存储罐66构成；所述的阳极燃料供给系统的结构按顺序包括沼气脱硫装置、甲烷提纯装置、燃料升温及蒸汽发生装置、高温重整装置、低温重整装置、气水分离装置，阳极燃料供给系统的前后装置之间有管道连通；其特征在于，所述的沼气产生系统有6套构成六罐循环式沼气产生系统；搅拌机9输出的粉碎秸秆和甲烷发酵菌经传送带10分别进入一号发酵罐1、二号发酵罐2、三号发酵罐3、四号发酵罐4、五号发酵罐5和六号发酵罐6，6个发酵罐在同一时间的工作状态均不相同；6个发酵罐产生的沼气经输出阀门进入沼气存储罐66；所述的阳极燃料供给系统是由A路阳极燃料供给系统和B路阳极燃料供给系统构成双路固体氧化物燃料电池阳极燃料供给系统；在A路阳极燃料供给系统和B路阳极燃料供给系统所对应的相同装置的输入端之间都用管道相连通，A路阳极燃料供给系统和B路阳极燃料供给系统所对应的相同装置的输出端之间都用管道相连通，各装置在靠近输入端和输出端处均装有阀门。
所述的6个发酵罐均与固体氧化物燃料电池(SOFC)的高温尾气315接通，为发酵罐提供发酵温度。
所述的6个发酵罐的沼气废渣20均进入烘干装置24；烘干装置24由高温阴极燃料尾气317供热；最后由包装机25打包用作肥料。
本发明的六发酵罐循环产生沼气装置，可依次循环达到沼气的连续生产的过程。能够使SOFC阳极燃料供给系统具有沼气流量和压力运行平稳、沼气供给流量大且连续不间断的特点；并且有利于发酵罐的检修维护。
双路燃料供给系统可以保证SOFC阳极燃料供给系统的连续运行，在A路系统处在工作运行状态时，B路系统可以处在周期性维护保养或备用状态。B路系统维护保养工作包括：沼气脱硫装置的脱硫剂的更换、在甲烷提纯装置和低温重整装置中的吸附剂达到饱和状态时，将吸附塔进行降压处理，再进行抽真空，使吸附剂上的二氧化碳气体全部释放出来。B路系统另一个功能是为防止A路系统处在工作状态中的某一装置出现突发运行故障时，通过该装置的输入端和输出端与B路系统所对应相同装置的输入端和输出端之间的连接管道，及时将所对应的B路系统备用装置切换到A路系统中，保证A路系统的燃料不间断供给。并隔离出故障装置，以便及时排除故障。
SOFC发电系统排出阳极燃料尾气中，氢气含量还有30％。所以，将排出阳极燃料尾气输入到高温重整装置输入端，再经过高温燃料重整和低温燃料重整及气水分离装置，进入SOFC发电系统循环再利用。SOFC发电系统排出阴极燃料尾气，其温度高达800℃气体，将该气体输入到沼气废渣烘干装置，做沼气废渣烘干的热源。SOFC主体释放的热量和启动燃烧器的余热，温度高达800℃气体，输入到沼气发酵罐，做沼气发酵的热源。作到有效利用余热节省能源
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图；
图2是六发酵罐循环式沼气产生系统示意图；
图3是A路阳极燃料供给系统示意图；
图4是B路阳极燃料供给系统示意图；
图5是SOFC发电系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细叙述本发明的结构和工作状态。
实施例1六发酵罐循环式沼气产生系统
如图1和图2所示。沼气产生系统的结构包括产生沼气的发酵罐共计6个，分别是一号发酵罐1、二号发酵罐2、三号发酵罐3、四号发酵罐4、五号发酵罐5和六号发酵罐6，用于粉碎秸秆7的粉碎机8，混合秸秆和甲烷发酵菌的搅拌机9、沼气存储罐66构成；所述的沼气产生系统有6套构成六罐循环式沼气产生系统；搅拌机9输出的粉碎秸秆和甲烷发酵菌经传送带10分别进入各发酵罐，6个发酵罐在同一时间的工作状态均不相同；6个发酵罐产生的沼气经输出阀门进入沼气存储罐66，再经阳极燃料供给系统为固体氧化物燃料电池提供阳极燃料。
首先，将作物秸秆7送入粉碎机8经过粉碎后。再送入搅拌机9将粉碎的秸秆7和甲烷菌均匀搅拌。用传送带10经一号进料门19运送到一号发酵罐1内。
此时，二号发酵罐2正在关闭密封二号进料门28，开通二号风机30向二号发酵罐2内注入空气，使二号发酵罐2达到高压状态。SOFC发电系统排出的高温尾气315，经二号罐升温阀门29进入二号发酵罐2内的地面下和罐体四周铺设的加热管网，使二号发酵罐2内的秸秆7原材料达到沼气发酵温度37～42℃。甲烷菌在37～42℃繁殖速度最快。特别是我国北方的冬季，二号发酵罐2完成密封后、加压和升温加热环节更为重要。
此时，三号发酵罐3处在恒温发酵过程期，三号发酵罐3温度控制在37～42℃。甲烷菌在此温度条件下快速的大量繁殖。其中用3～4天的好氧发酵期，当三号发酵罐3内的氧气含量降至1％以下时，经上水补水口15及上水阀门14，再通过A路集水器输出管道164及三号罐水阀门40向三号发酵罐3内喷淋水。加快秸秆7原材料的厌氧反应速度。开启三号罐放散阀门39，废气经过处理后排空。使三号发酵罐3内秸秆7原材料进入沼气发酵状态。
此时，四号发酵罐4内的沼气中甲烷含量达到标准时，即甲烷气体含量超过30％。关闭四号罐放散阀门45后，关闭A路集水器输出管道164的四号罐水阀门44，停止喷淋水。打开四号发酵罐4与沼气存储罐66之间的连接沼气输出管道62的四号罐输出阀门47，向沼气存储罐66输入四号发酵罐4产生的沼气，此阶段四号发酵罐4产生的沼气量处在上升阶段，逐渐达到沼气产气量的高峰期。
此时，五号发酵罐5正处在沼气的产气量高峰期，随后沼气的产气量逐渐降低，最后甲烷含量低于排放标准时，完成沼气的产气过程期。关闭五号风机50，关闭五号发酵罐5与沼气存储罐66之间的五号罐输出阀门53。
此时，六号发酵罐6正处在打开密封的六号进料门55，打开六号风机57，在保持六号风机57连续排风工作的环境下，将沼气废渣20运出六号发酵罐6，沼气废渣20送入烘干装置24，烘干装置24的热源来自SOFC发电系统排出的高温阴极燃料尾气317，经阴极燃料尾气阀门67进入烘干装置24，烘干后的沼气废渣20进入包装机25进行装袋密封后，作为高效肥料27销售到农村。当六号发酵罐6运出所有沼气废渣20，再对六号发酵罐6进行检修维护。
此阶段，四号发酵罐4的沼气产气量逐步上升，五号发酵罐5的沼气产气量由高峰期后逐步降低。四号发酵罐4与五号发酵罐5在此阶段构成双发酵罐并联式沼气供气、沼气产气流量为错峰式输出。沼气流量和压力更加平稳。满足SOFC发电系统对阳极燃料供给的要求。
然后进入下一个沼气循环产气，六个发酵罐工作状态简述如下：
六号发酵罐6进入秸秆7粉碎、搅拌和填料环节。
一号发酵罐1进入密封和升温加热环节。
二号发酵罐2进入恒温发酵过程期。
三号发酵罐3内沼气中的甲烷含量达到标准时，向沼气存储罐66输入三号发酵罐3产生的沼气，此阶段三号发酵罐3产生的沼气量处在上升阶段。
四号发酵罐4达到沼气的产气量高峰期。然后，沼气的产气量逐渐降低，当甲烷含量低于排放标准时，完成沼气的产气过程期。关闭四号发酵罐4与沼气存储罐66之间的连接的四号罐输出阀门47。
五号发酵罐5打开密封的五号进料门49，将沼气废渣20运出五号发酵罐5，沼气废渣20送入烘干装置24，烘干后的沼气废渣20进入包装机25进行装袋密封后，做为高效肥料27销售到农村。当五号发酵罐5运出所有沼气废渣20后，五号发酵罐5进行检修维护。
此阶段，三号发酵罐3的沼气产气量逐步上升，四号发酵罐4的沼气产气量由高峰期后逐步降低。三号发酵罐3与四号发酵罐4在此阶段构成双发酵罐并联式沼气供气、沼气产气流量为错峰式输出。
六个发酵罐可依次循环，达到沼气的连续生产目的。
沼气存储罐66采用根据沼气储存量的多少，存储罐内的容积(罐体的高度)随之可变、压力恒定储气罐体。使用此种沼气存储罐66便于控制SOFC阳极燃料的流量和压力。
实施例2双路固体氧化物燃料电池阳极燃料供给系统
如图1、图3、图4所示，阳极燃料供给系统的结构按顺序包括沼气脱硫装置、甲烷提纯装置、燃料升温及蒸汽发生装置、高温重整装置、低温重整装置、气水分离装置，阳极燃料供给系统的前后装置之间有管道连通；为保证SOFC阳极燃料供给系统的连续运行要求，本发明设计为双路阳极燃料供给系统。为叙述简便两路阳极燃料供给系统分别简称为：“A路系统”和“B路系统”。图1、图3、图4中，101为A路沼气脱硫装置，201为B路沼气脱硫装置，它们的输入端与沼气存储罐66由管道连通；112为A路甲烷提纯装置，212为B路甲烷提纯装置，它们的输入端均与A路沼气脱硫装置101和B路沼气脱硫装置201的输出端由管道连通；122为A路燃料升温及蒸汽发生装置，222为B路燃料升温及蒸汽发生装置，它们的输入端均与A路甲烷提纯装置112和B路甲烷提纯装置212的输出端由管道连通；139为A路高温重整装置，239为B路高温重整装置，它们的输入端均与A路燃料升温及蒸汽发生装置122和B路燃料升温及蒸汽发生装置222的输出端由管道连通；142为A路低温重整装置，242为B路低温重整装置，它们的输入端均与A路高温重整装置139和B路高温重整装置239的输出端由管道连通；152为A路气水分离装置，252为B路气水分离装置，它们的输入端均与A路低温重整装置142和B路低温重整装置242的输出端由管道连通；经低温重整的阳极燃料153通入阳极燃料预热室314。各管道上均有阀门控制阳极燃料流通或关闭。
更具体的结构和工作过程如下所述。为叙述方便设定为A路系统处在阳极燃料供给的工作运行状态；B路系统处在周期性维护保养或备用状态。
所述的A路系统区间为A路沼气脱硫装置101的沼气A路输入阀门64至A路气水分离装置152的A路阳极输出阀门165。所述的B路系统区间为B路沼气脱硫装置201的沼气B路输入阀门63至B路气水分离装置252的B路阳极输出阀门输出阀门265。A路系统包括：A路沼气脱硫装置101；A路甲烷提纯装置112；A路燃料升温及蒸汽发生装置122；A路高温重整装置139；A路低温重整装置142；A路气水分离装置152；B路系统包括：沼气B路沼气脱硫装置201；B路甲烷提纯装置212；B路燃料升温及蒸汽发生装置222；B路高温重整装置239；B路低温重整装置242；B路气水分离装置252。
A、B两路系统的内部所设装置相同。且在A、B两路系统之间所对应装置的输入端和输出端，都用管道相连通。
B路系统维护保养工作包括：沼气B路脱硫装置201脱硫剂的更换、在B路甲烷提纯装置212和B路低温重整装置242中的吸附剂达到饱和状态时，将装置进行降压处理，再进行抽真空，使吸附剂上的二氧化碳气体全部释放出来。
B路系统另一个功能是为防止A路系统处在工作状态的阳极燃料供给系统中的某一装置发生突发运行故障时，通过该装置的输入端和输出端与B路系统所对应装置的输入端和输出端连接管道，及时将所对应的B路系备用装置切换到A路系统中，保证A路系统阳极燃料的不间断供给。并隔离出故障装置，以便及时排除故障。
因A、B两路系统的内部装置相同，为节省篇幅，只对A路系统的内部装置叙述工作原理，对B路系统的工作原理叙述省略。
A路沼气脱硫装置101：沼气中含硫量为微量的硫化氢气体。但硫化氢气体对后面的阳极燃料供给系统和SOFC发电系统都有腐蚀破坏作用。从沼气存储罐66经A路沼气输入阀门64进入A路沼气脱硫装置101，经过干法脱硫方式，沼气经过滤和沼气脱硫，脱硫剂用氧化铁类物质。脱硫后的沼气从A路脱硫输出管道103及A路脱硫输出阀门104与脱硫输出A路B路间连接管道118连接。102为A路脱硫放散孔，沼气通过脱硫输出A路B路间连接管道118及A路甲烷提纯输入阀门117输入到A路甲烷提纯装置112。脱硫输出A路B路间连接管道118还与B路脱硫输出阀门204连接，并可联通沼气B路沼气脱硫装置201，沼气通过脱硫输出A路B路间连接管道118与B路甲烷提纯输入阀门217连接，经B路甲烷提纯输入管道211通入B路甲烷提纯装置212。
如A路沼气脱硫装置101发生故障。关闭沼气A路输入阀门64，再关闭A路脱硫输出阀门104。关闭B路甲烷提纯输入阀门217，打开沼气B路沼气脱硫装置201的沼气B路输入阀门63，再打开沼气B路脱硫装置201的B路脱硫输出阀门204，再打开A路甲烷提纯输入阀门117，使B路系统沼气B路沼气脱硫装置201输出的沼气，输入到A路甲烷提纯装置112。将发生故障的A路沼气脱硫装置101，隔离出来，以便抢修。
A路甲烷提纯装置112：因沼气中含有30％～40％的二氧化碳气体，采用变压吸附提纯方法：是用分子筛做吸附剂，对二氧化碳气体的选择性吸附特点，吸附剂上二氧化碳相对其它气态组分有较高的分离系数，从而达到从沼气中分离二氧化碳气体的目的。A路甲烷提纯装置112经过A路甲烷提纯风机113的变压处理后，A路甲烷提纯放散阀门114排放二氧化碳气体。提纯后的沼气通过A路甲烷提纯输出阀门116经A路甲烷提纯输出管道115与A路燃料升温输入阀门119相连接，并通向A路燃料升温及水蒸汽发生装置122；沼气还可经A路甲烷提纯输出管道115与A路燃烧器阀门128相连接，通向A路燃料升温及水蒸汽发生装置122的A路燃烧器129，作为A路燃烧器129的燃料气体；沼气还可经A路甲烷提纯输出管道115与B路甲烷提纯输出阀门216相连接，通向B路甲烷提纯装置212；沼气还可经A路甲烷提纯输出管道115与B路燃料升温输入阀门219相连接，通向B路燃料升温及水蒸汽发生装置222；沼气还可经A路甲烷提纯输出管道115与B路燃烧器阀门228相连接，通向B路燃料升温及水蒸汽发生装置222的B路燃烧器229，作为B路燃烧器229的燃料气体。沼气还可经A路甲烷提纯输出管道115及阳极燃料阀门318与图5的SOFC发电系统中的启动燃烧器305相连接，作为启动燃烧器305的燃料气体。
如A路甲烷提纯装置112发生故障。关闭A路甲烷提纯输入阀门117和A路甲烷提纯输出阀门116。关闭B路脱硫输出阀门204、B路燃料升温输入阀门219和B路燃烧器阀门228，打开B路甲烷提纯装置212的B路甲烷提纯输入阀门217和B路甲烷提纯输出阀门216，再打开A路燃料升温输入阀门119，使A路沼气脱硫装置101的输出燃料经A路脱硫输出阀门104及脱硫输出A路B路间连接管道118，进入B路甲烷提纯输入阀门217和B路甲烷提纯输入管道211输入到B路甲烷提纯装置212。B路甲烷提纯装置212的输出经B路甲烷提纯输出阀门216和A路甲烷提纯输出管道115进入A路系统，经A路燃料升温输入阀门119到达A路燃料升温及水蒸汽发生装置122的A路燃料升温输入端口121。将A路系统发生故障的A路甲烷提纯装置112，隔离出来，以便抢修。
采用双路SOFC阳极燃料供给方式，能使得其中某一个甲烷提纯装置处在降压处理，再进行抽真空处理，使吸附剂上的二氧化碳气体全部释放出来过程中，另一个甲烷提纯装置仍在进行甲烷提纯工作。所以，不会停止该路SOFC阳极燃料供给系统的运行。两个甲烷提纯装置在交替运行，保证SOFC阳极燃料供给连续性的要求。
A路燃料升温及水蒸汽发生装置122：该装置主要包括A路燃烧器129、A路燃料升温装置105、A路水蒸气发生器126。A路燃烧器129和A路燃料升温装置105的甲烷气体都来自A路甲烷提纯装置112，并由A路燃烧器阀门128和A路燃料升温输入阀门119控制提供。甲烷制取氢，须将甲烷气体加热到800℃，并加入水蒸气127，水蒸气127与甲烷的混合比例为：1.57mol水蒸气127比1mol甲烷。水蒸气127来自A路水蒸气发生器126，A路水蒸气发生器126的热源由A路燃烧器129提供。A路水蒸气发生器126经A路水蒸汽输出阀门120输出，水蒸气127经A路高温重整水蒸汽阀门130控制向A路高温重整装置139提供所需水蒸气127；水蒸气127再经A路低温重整水蒸汽发输入阀门135控制向A路低温重整装置142提供所需水蒸气127。高温甲烷气体经A路燃料升温输出管道123及A路燃料升温输出阀门125输出，经A路高温重整输入阀门137进入A路高温重整装置139的A路高温重整输入端口131。向A路高温重整装置139提供所需高温甲烷气体。
如A路燃料升温及水蒸汽发生装置122发生故障。可将该装置的A路燃料升温输入阀门119和A路燃料升温输出阀门125关闭，关闭A路燃烧器阀门128、关闭A路水蒸气发生器输入端阀门124和A路水蒸汽输出阀门120。用A路甲烷提纯装置112输出的甲烷气体，经A路甲烷提纯输出阀门116和A路甲烷提纯输出管道115输入到B路燃料升温及水蒸汽发生装置222，关闭B路甲烷提纯输出阀门216、B路高温重整输入阀门237，打开B路燃料升温输入阀门219、B路燃烧器阀门228、B路水蒸汽发生器输入阀门224、B路水蒸汽输出阀门220、B路燃料升温输出阀门225，同时开启B路燃烧器229、B路燃料升温装置205和B路水蒸气发生器226工作。B路燃料升温及水蒸汽发生装置222的B路燃料升温输出阀门225及B路燃料升温输出管道223，接回A路高温重整输入阀门137进入A路高温重整输入端口131。并经B路水蒸汽输出阀门220输出水蒸气127。隔离A路燃料升温及水蒸汽发生装置122，以便及时维修。
A路高温重整装置139：输入端口包括A路高温重整水蒸汽阀门130的水蒸气127端口、经A路高温重整输入阀门137的A路高温重整输入端口131、经A路高温重整阳极尾气输入阀门136的SOFC高温阳极燃料尾气316端口。经上述三个输入端口进入的气体混合后转化为转化气。即反应式：CH4+H2O＝CO+3H2在镍催化剂的作用下，在温度为700℃状态中，将甲烷物质转换为一氧化碳和氢气。经过A路高温重整装置139后，经A路高温重整输出管道133及A路高温重整输出阀门134通向A路低温重整装置142，A路高温重整输出管道133及B路低温重整输入阀门249与B路低温重整装置242联通。A路高温重整输出管道133及B路高温重整输出阀门234与B路高温重整装置239联通。另外，再将SOFC发电系统排出阳极燃料尾气316中氢气含量还有30％。所以，将排出阳极燃料尾气316经A路高温重整阳极尾气输入阀门136输入到A路高温重整装置139，再经过A路高温重整装置139和A路低温重整装置142，起到阳极燃料循环再利用。
如A路高温重整装置139出现故障时，可关闭A路高温重整装置139的所有输入和输出阀门，即A路高温重整输入阀门137、A路高温重整阳极尾气输入阀门136、A路高温重整水蒸汽阀门130、A路高温重整输出阀门134。将A路燃料升温及水蒸汽发生装置122的输出高温甲烷气体经A路燃料升温输出管道123及A路燃料升温输出阀门125，进入B路燃料升温输出管道223和B路高温重整输入阀门237，到达B路高温重整装置239。关闭B路燃料升温输出阀门225、B路低温重整输入阀门249，打开B路高温重整输入阀门237、B路高温重整阳极尾气输入阀门236、B路高温重整水蒸气入阀门230、B路高温重整输出阀门234。用B路高温重整装置239代替A路高温重整装置139工作。再将B路高温重整装置239输出经B路高温重整输出阀门234及A路高温重整输出管道133接回A路系统，打开A路低温重整输入阀门149进入A路低温重整装置142。隔离、维修A路高温重整装置139的故障。
A路低温重整装置142：输入端口包括经A路低温重整输入阀门149输入的高温重整气体、经A路低温重整水蒸汽输入阀门135输入水蒸气127。在A路低温重整装置142的内部，一氧化碳与水蒸汽127混合后转化为变换气，即反应式：CO+H2O＝CO2+H2在铜-锌催化剂的作用下，在温度为200℃状态中，将一氧化碳转换为二氧化碳和氢气。开启A路低温重整风机143，用变压吸附方法将二氧化碳和氢气气体分离开，提高氢气的含量。二氧化碳从A路低温重整放散孔144排出，燃料经A路低温重整输出管道145和A路低温重整输出阀门146输出。
如A路低温重整装置142出现故障时。可关闭A路低温重整装置142的所有输入和输出的阀门，即A路低温重整输入阀门149、A路低温重整水蒸汽输入阀门135、A路低温重整输出阀门146及A路低温重整风机143。将A路高温重整装置139输出经A路高温重整输出管道133及A路高温重整输出阀门134，进入B路低温重整输入阀门249及B路低温重整输入端口241进入B路低温重整装置242。同时关闭B路高温重整输出阀门234和B路气、水分离输入阀门247，B路低温重整装置242输出燃料经B路低温重整输出阀门246进入A路低温重整输出管道145及A路气、水分离输入阀门147到达A路气、水冷却分离装置152。用B路低温重整装置242代替A路低温重整装置142工作。以便隔离、维修A路低温重整装置142的故障。
A路气水分离装置152：由A路冷凝器151和A路集水器162组成。A路低温重整装置142的输出燃料气体中含有重整后剩余的水蒸气127，经A路低温重整输出管道145及A路低温重整输出阀门146和A路气、水分离输入阀门147输入的水蒸气127经过A路冷凝器151冷却成水，即可将水和燃料分离开。A路集水器162收集冷凝的水，并将收集的水经A路集水器输出阀门163及A路集水器输出管道164输入到六个沼气发酵罐内供沼气发酵所需。A路气水分离装置152输出的阳极燃料153经A路阳极燃料输出阀门165进入图5中的阳极燃料预热室314。
如A路气水分离装置152出现故障时，关闭A路气水分离装置152输入和输出阀门，即A路气、水分离输入阀门147、A路阳极燃料输出阀门165、A路集水器输出阀门163。A路低温重整装置142经A路低温重整输出阀门146及A路低温重整输出管道145进入B路系统。关闭B路低温重整输出阀门246，开通B路气、水分离输入阀门247。由B路气水分离装置252代替A路气水分离装置152继续工作，输出的阳极燃料153经B路阳极燃料输出阀门265进入图5中的阳极燃料预热室314。B路集水器262收集冷凝的水，并将收集的水经B路集水器输出阀门263及A路集水器输出管道164输入到六个沼气发酵罐内供沼气发酵所需。
实施例3SOFC发电系统
如图1和图5所示，SOFC发电系统主要由SOFC主体300；阳极燃料153；阳极燃料预热室314；阳极燃料换热器313；阳极燃料室311；阴极燃料307；阴极燃料预热室304；阴极燃料换热器303；阴极燃料室301；启动燃烧器305；阴极燃料风机309和过滤器308组成。因为，SOFC发电系统的正常工作温度在800℃。要启动SOFC发电系统，首先，用来自图2A路甲烷提纯装置112经A路甲烷提纯输出管道115及阳极燃料阀门318，向启动燃烧器305提供燃气，启动燃烧器305发出的热量，对SOFC主体300、阳极燃料153、阳极燃料预热室314、阳极燃料换热器313、阴极燃料307、阴极燃料预热室304、阴极燃料换热器303等装置加热，使其达到工作温度800℃的需求。
阳极燃料153来自A路气水分离装置152的燃料输出端；经阳极燃料预热室314内的阳极燃料换热器313升温，通过阳极燃料管道312进入阳极燃料室311。向SOFC主体300的阳极提供阳极燃料153。
阴极燃料307来自阴极燃料风机309，经过过滤器308，再经阴极燃料预热室304的阴极燃料换热器303升温，通过阴极燃料管道302进入阴极燃料室301。向SOFC主体300的阴极提供阴极燃料307。
当SOFC主体300进入正常发电状态时，SOFC主体300将释放出热量，此热量对阳极燃料预热室314和阴极燃料预热室304同样起到预热作用。此时启动燃烧器305可降低热量供给，或关闭启动燃烧器305。
在SOFC主体300排出阳极燃料尾气316中，氢气含量还占有30％。所以，将排出阳极燃料尾气316回收，经图2中A路高温重整阳极尾气输阀门136输入到A路高温重整装置139。经A路高温重整装置139、A路低温重整装置142，A路气水分离装置152。再输入到SOFC发电系统循环再利用。
SOFC发电系统排出阴极燃料尾气317，阴极燃料尾气温度高达800℃气体，将阴极燃料尾气317输入到图2中烘干装置24，做沼气废渣20烘干的热源。SOFC发电系统主体300释放热尾气315和启动燃烧器305余热温度高达800℃气体，输入到一号沼气发酵罐1至六号沼气发酵罐6内，做沼气发酵的热源。

Claims (3)

1.一种六罐循环式沼气双路SOFC阳极燃料供给系统，有沼气产生系统和阳极燃料供给系统；所述的沼气产生系统的结构包括产生沼气的发酵罐、混合粉碎秸秆和甲烷发酵菌的搅拌机(9)、沼气存储罐(66)构成；所述的阳极燃料供给系统的结构按顺序包括沼气脱硫装置、甲烷提纯装置、燃料升温及蒸汽发生装置、高温重整装置、低温重整装置、气水分离装置，阳极燃料供给系统的前后装置之间有管道连通；其特征在于，所述的沼气产生系统有6套构成六罐循环式沼气产生系统；搅拌机(9)输出的粉碎秸秆和甲烷发酵菌经传送带(10)分别进入一号发酵罐(1)、二号发酵罐(2)、三号发酵罐(3)、四号发酵罐(4)、五号发酵罐(5)和六号发酵罐(6)，6个发酵罐在同一时间的工作状态均不相同；6个发酵罐产生的沼气经输出阀门进入沼气存储罐(66)；所述的阳极燃料供给系统是由A路阳极燃料供给系统和B路阳极燃料供给系统构成双路固体氧化物燃料电池阳极燃料供给系统；在A路阳极燃料供给系统和B路阳极燃料供给系统所对应的相同装置的输入端之间都用管道相连通，A路阳极燃料供给系统和B路阳极燃料供给系统所对应的相同装置的输出端之间都用管道相连通，各装置在靠近输入端和输出端处均装有阀门。
2.按照权利要求1所述的六罐循环式沼气双路SOFC阳极燃料供给系统，其特征在于，所述的6个发酵罐均与固体氧化物燃料电池的高温尾气(315)接通，为发酵罐提供发酵温度。
3.按照权利要求1或2所述的六罐循环式沼气双路SOFC阳极燃料供给系统，其特征在于，所述的6个发酵罐的沼气废渣(20)均进入烘干装置(24)；烘干装置(24)由高温阴极燃料尾气(317)供热；最后由包装机(25)打包用作肥料。
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