CN106703918A - 集成燃料电池与二氧化碳循环的热电联供系统及其方法 - Google Patents

集成燃料电池与二氧化碳循环的热电联供系统及其方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106703918A
CN106703918A CN201710068764.8A CN201710068764A CN106703918A CN 106703918 A CN106703918 A CN 106703918A CN 201710068764 A CN201710068764 A CN 201710068764A CN 106703918 A CN106703918 A CN 106703918A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat
carbon dioxide
waste gas
temperature side
preheater
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710068764.8A
Other languages
English (en)
Inventor
郑开云
黄志强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Power Equipment Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Power Equipment Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Power Equipment Research Institute Co Ltd filed Critical Shanghai Power Equipment Research Institute Co Ltd
Priority to CN201710068764.8A priority Critical patent/CN106703918A/zh
Publication of CN106703918A publication Critical patent/CN106703918A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/08—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
    • F01K25/10—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours the vapours being cold, e.g. ammonia, carbon dioxide, ether
    • F01K25/103—Carbon dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K27/00—Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/32—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines using steam of critical or overcritical pressure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
    • Y02P80/15—On-site combined power, heat or cool generation or distribution, e.g. combined heat and power [CHP] supply

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明提供了一种集成燃料电池与二氧化碳循环的热电联供系统，包括固体氧化物燃料电池及电力变换器，空气预热器、混合器分别与固体氧化物燃料电池的阴、阳极相连，燃料预热器、给水预热器与混合器相连，固体氧化物燃料电池的废气连接后燃室；后燃室排出废气的部分热量用于给热负荷供热，部分热量用于给空气预热器、燃料预热器、给水预热器供热，另一部分热量用于传给超临界二氧化碳循环回路的二氧化碳工质，通过超临界二氧化碳循环发电。本发明还提供了一种集成燃料电池与二氧化碳循环的热电联供方法。本发明结合固体氧化物燃料电池与超临界二氧化碳循环的优点，实现热电联供，且系统简单，结构紧凑，能量利用率高，成本低，适用于分布式能源。

Description

集成燃料电池与二氧化碳循环的热电联供系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种集成固体氧化物燃料电池与超临界二氧化碳循环的热电联供系统及其方法，属于分布式能源技术领域。
背景技术
燃料电池是一种将储存在燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置，其中的固体氧化物燃料电池属于第三代燃料电池，是目前最具发展潜力的燃料电池类型。固体氧化物燃料电池的工作温度高(800-1000℃)，发电效率可达60％以上，而且可使用多种燃料、污染物排放少、体积小，非常适用于分布式能源。由于固体氧化物燃料电池的工作温度高，其排放的废气温度可高达800℃，将残余燃料在后燃室燃烧后废气温度可达1000℃以上，所以固体氧化物燃料电池的余热品位非常高。通常固体氧化物燃料电池与燃气轮机组成混合发电系统，将后燃室的排气输入至燃气轮机的透平，透平排气再用于空气、燃料、给水的预热后排放，此时排放的废气仍然具有较高温度，可用于供热或有机工质循环的余热发电。固体氧化物燃料电池与燃气轮机混合发电系统结构较为复杂、燃料电池工作压力高、系统成本较高，而进一步提高总的发电效率还需要结合有机工质循环系统。
近年来，超临界二氧化碳循环成为热点，并且被认为具有诸多潜在优势。二氧化碳的临界点为31℃/7.4MPa，在温度和压力超过临界点时的状态为超临界态。超临界二氧化碳循环的研究始于上世纪四十年代，在六、七十年代取得阶段性研究成果，之后主要由于透平机械、紧凑式热交换器制造技术不成熟而中止，直至本世纪初，超临界二氧化碳循环的研究在美国再度兴起，并为世界其它国家所关注。由于二氧化碳化学性质稳定、密度高、无毒性、低成本、循环系统简单、结构紧凑、效率高，超临界二氧化碳循环可以与各种热源组合成发电系统，被认为在火力发电、核能发电、太阳能热发电、余热发电、地热发电、生物质发电等领域具有良好的应用前景。固体氧化物燃料电池与超临界二氧化碳循环可以组成热电联供系统，充分发挥两者优点，不但可进一步提高发电效率，并且系统简单、结构紧凑、成本较低，十分适用于分布式能源。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何进一步提高固体氧化物燃料电池的发电效率和能量综合利用率，并且使系统更加紧凑和小型化。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种集成燃料电池与二氧化碳循环的热电联供系统，其特征在于：包括固体氧化物燃料电池及其电力变换器，空气预热器低温侧输出端与固体氧化物燃料电池的阴极相连，燃料与水蒸汽的混合器的输出端与固体氧化物燃料电池的阳极相连，固体氧化物燃料电池的废气排出端连接后燃室；
空气压缩机与空气预热器低温侧输入端相连，燃料压缩机与燃料预热器低温侧输入端相连，给水泵与给水预热器低温侧输入端相连，燃料预热器低温侧输出端、给水预热器低温侧输出端与燃料与水蒸汽的混合器的输入端相连；
后燃室排出废气的部分热量用于给热负荷供热，部分热量用于给空气预热器、燃料预热器、给水预热器供热，另一部分热量用于传给超临界二氧化碳循环回路的二氧化碳工质，通过超临界二氧化碳循环发电。
优选地，所述超临界二氧化碳循环回路由带中间冷却的多级压缩机、回热器、膨胀机、发电机、冷却器以及高温换热器、低温换热器组成；
后燃室排出废气的一个支路与高温换热器高温侧输入端相连，高温换热器高温侧输出端依次连接空气预热器高温侧、燃料预热器高温侧、给水蒸发器高温侧，给水蒸发器高温侧排出废气的一个支路与低温换热器的高温侧相连；后燃室排出废气的另一个支路及给水蒸发器高温侧排出废气的另一个支路均与热负荷相连；
带中间冷却的多级压缩机出口连接低温换热器低温侧输入端及回热器低温侧输入端，低温换热器低温侧输出端及回热器低温侧输出端均连接高温换热器低温侧输入端，高温换热器低温侧输出端连接膨胀机入口，膨胀机出口连接回热器高温侧输入端，回热器高温侧输出端经冷却器连接带中间冷却的多级压缩机入口，膨胀机连接发电机。
本发明还提供了一种集成燃料电池与二氧化碳循环的热电联供方法，采用上述的集成燃料电池与二氧化碳循环的热电联供系统，其特征在于：空气压缩机将空气输入空气预热器加热后进入固体氧化物燃料电池的阴极，燃料压缩机将燃料输入燃料预热器加热后进入混合器，给水泵将水输入给水蒸发器，水转变成水蒸汽后进入混合器，由混合器出来的气体进入固体氧化物燃料电池的阳极，固体氧化物燃料电池工作并通过电力变换器供电；
固体氧化物燃料电池释放的废气通过后燃室将其中的残余燃料燃烧；当余热用于供热时，后燃室排出废气的一个支路将废气通往热负荷用于供热；当余热用于发电时，后燃室排出废气的另一个支路将废气通往高温换热器并将热量传给超临界二氧化碳循环回路的二氧化碳工质，通过超临界二氧化碳循环发电；
经过高温换热器后的废气依次进入空气预热器、燃料预热器、给水蒸发器进行热交换；当余热用于供热时，给水蒸发器排出废气的一个支路将废气通往热负荷用于供热；当余热用于发电时，给水蒸发器排出废气的另一个支路将废气通往低温换热器并将热量传给超临界二氧化碳循环回路的二氧化碳工质，通过超临界二氧化碳循环发电。
优选地，带中间冷却的多级压缩机出来的二氧化碳工质为高压的超临界状态，并且分为两个支路，一个支路经过低温换热器吸收一部分余热，另一个支路经过回热器吸收膨胀机排出的低压二氧化碳工质的热量，之后合并成一路，经过高温换热器后进一步升温，再进入膨胀机，高温高压的二氧化碳工质在膨胀机中膨胀做功并推动发电机发电，同时二氧化碳工质降温降压，排出膨胀机的二氧化碳工质为低压的气态，然后经过回热器将热量传给高压侧的二氧化碳工质，再经冷却器降温后，由带中间冷却的多级压缩机先分级增压至临界压力并中间冷却，再中间冷却至临界温度以下转变为液态，再分级增压至高压并中间冷却，如此完成超临界二氧化碳循环发电。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明中的超临界二氧化碳循环利用固体氧化物燃料电池的余热进行发电，可发挥超临界二氧化碳循环效率高的优势，与固体氧化物燃料电池组成的系统可获得理想的总体发电效率，并可实现热电联供，进一步提高了能量利用率。
2、本发明的系统简单，结构紧凑，能量利用率高，可实现小型化和模块化，并有利于降低建造成本，适用于分布式能源。
3、本发明中的固体氧化物燃料电池在常压下运行，有利于提高其密封性和可靠性，且制造成本降低。
附图说明
图1为本实施例提供的一种集成燃料电池与二氧化碳循环的热电联供系统结构示意图；
其中，1-空气压缩机，2-燃料压缩机，3-给水泵，4-空气预热器，5-燃料预热器，6-给水蒸发器，7-混合器，8-电力变换器，9-固体氧化物燃料电池，10-后燃室，11-高温换热器，12-热负荷，13-低温换热器，14-带中间冷却的多级压缩机，15-回热器，16-膨胀机，17-发电机，18-冷却器。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
图1为本实施例提供的一种集成燃料电池与二氧化碳循环的热电联供系统结构示意图，所述的集成燃料电池与二氧化碳循环的热电联供系统由以下部件组成：
空气预热器4，用于预热空气；
燃料预热器5，用于预热燃料；
给水蒸发器6，用于将水气化成水蒸汽；
空气压缩机1，用于将空气增压后输入空气预热器4；
燃料压缩机2，用于将燃料增压后输入燃料预热器5；
给水泵3，用于将水输入给水蒸发器6；
混合器7，用于将预热后的燃料与水蒸汽混合；
固体氧化物燃料电池9，作为系统的核心能量转换装置，用于将化学能转换成电能；空气预热器4预热后的空气进入固体氧化物燃料电池9的阴极，混合器7出来的气体进入固体氧化物燃料电池9的阳极；
电力变换器8，用于将固体氧化物燃料电池9输出的直流电转换成交流电；
后燃室10，用于固体氧化物燃料电池9的废气中的残余燃料在其中燃烧；
高温换热器11，用于将后燃室10排出的一部分废气的热量传给二氧化碳工质；放热后的该部分废气依次进入空气预热器4、燃料预热器5、给水蒸发器6；
低温换热器13，用于将给水蒸发器6排出的一部分废气的热量传给二氧化碳工质；二氧化碳工质吸热后输送至高温换热器11进一步吸热；
热负荷12，使用系统余热(后燃室10排出的剩余部分废气的热量及给水蒸发器6排出的剩余部分废气的热量)的终端用户；
膨胀机16，用于将高温换热器11出来的二氧化碳工质的热能转换成机械能；
发电机17，用于将膨胀机16输出的机械能转换成电能；
带中间冷却的多级压缩机14，用于二氧化碳工质增压，并通过中间冷却降低增压过程的温升；排出的高压二氧化碳工质分成两个支路，一个支路输送至低温换热器13加热，另一个支路输送至回热器15加热；
回热器15，用于将膨胀机16排出的低压二氧化碳工质的热量传给带中间冷却的多级压缩机14排出的另一个支路的高压二氧化碳工质；低压二氧化碳工质放热后经冷却器18冷却并输送至带中间冷却的多级压缩机14增压，高压二氧化碳工质吸热后输送至高温换热器11进一步吸热；
冷却器18，用于冷却二氧化碳工质。
带中间冷却的多级压缩机14、回热器15、膨胀机16、发电机17、冷却器18，以及高温换热器11、低温换热器13组成超临界二氧化碳循环回路子系统。
系统的各个设备之间通过管道连接，根据系统控制需要，管道上可布置阀门、流体机械、仪表。组成系统的其它部分还有辅助设施、电气系统、仪控系统等。
上述的集成燃料电池与二氧化碳循环的热电联供系统的工作方法如下：
固体氧化物燃料电池9工作并通过电力变换器8供电，释放的废气通过后燃室10将其中的残余燃料燃烧，当余热用于供热时，后燃室10排出废气的一个支路可将废气通往热负荷12用于供热，当余热用于发电时，后燃室10排出废气的另一个支路可将废气通往高温换热器11并将热量传给二氧化碳工质，通过超临界二氧化碳循环发电，经过高温换热器11后的废气依次进入空气预热器4、燃料预热器5、给水蒸发器6，空气压缩机1将空气输入空气预热器4加热后进入固体氧化物燃料电池9的阴极，燃料压缩机2将燃料输入燃料预热器5加热后进入混合器7，给水泵3将水输入给水蒸发器6，水转变成水蒸汽后进入混合器7，由混合器7出来的气体进入固体氧化物燃料电池9的阳极，给水蒸发器6排出废气的一个支路可将废气通往低温换热器13，废气的一部分低温热量传给二氧化碳工质用于超临界二氧化碳循环发电，给水蒸发器6排出废气的另一个支路可将废气通往热负荷12用于供热。
带中间冷却的多级压缩机14出来的二氧化碳工质为高压(例如：25MPa)的超临界状态，并且分为两个支路，一个支路经过低温换热器13吸收一部分低温余热，另一个支路经过回热器15吸收膨胀机16排出的低压二氧化碳工质的热量，之后合并成一路，经过高温换热器11后进一步升温(例如：650℃)，再进入膨胀机16，高温高压的二氧化碳工质在膨胀机16中膨胀做功并推动发电机17发电，同时二氧化碳工质降温降压，排出膨胀机16的二氧化碳工质为低压(例如：3MPa)的气态，然后经过回热器15将热量传给高压侧的二氧化碳工质，再经冷却器18降温(例如20℃)，由带中间冷却的多级压缩机14先分级增压至临界压力并中间冷却，再中间冷却至临界温度以下转变为液态，再分级增压至高压并中间冷却，如此完成超临界二氧化碳循环发电。
根据上述的超临界二氧化碳循环余热发电，若循环发电效率为40％，则余热的40％转变为电能，若固体氧化物燃料电池9的发电效率为50％，则系统总的发电效率可达70％。
本发明的系统在用于热电联供时可进一步提高能量利用率至80％以上，符合分布式能源的发展方向。

Claims (4)

1.一种集成燃料电池与二氧化碳循环的热电联供系统，其特征在于：包括固体氧化物燃料电池(9)及其电力变换器(8)，空气预热器(1)低温侧输出端与固体氧化物燃料电池(9)的阴极相连，燃料与水蒸汽的混合器(7)的输出端与固体氧化物燃料电池(9)的阳极相连，固体氧化物燃料电池(9)的废气排出端连接后燃室(10)；
空气压缩机(1)与空气预热器(4)低温侧输入端相连，燃料压缩机(2)与燃料预热器(5)低温侧输入端相连，给水泵(3)与给水预热器(6)低温侧输入端相连，燃料预热器(5)低温侧输出端、给水预热器(6)低温侧输出端与燃料与水蒸汽的混合器(7)的输入端相连；
后燃室(10)排出废气的部分热量用于给热负荷(12)供热，部分热量用于给空气预热器(4)、燃料预热器(5)、给水预热器(6)供热，另一部分热量用于传给超临界二氧化碳循环回路的二氧化碳工质，通过超临界二氧化碳循环发电。
2.如权利要求1所述的一种集成燃料电池与二氧化碳循环的热电联供系统，其特征在于：所述超临界二氧化碳循环回路由带中间冷却的多级压缩机(14)、回热器(15)、膨胀机(16)、发电机(17)、冷却器(18)以及高温换热器(11)、低温换热器(13)组成；
后燃室(10)排出废气的一个支路与高温换热器(11)高温侧输入端相连，高温换热器(11)高温侧输出端依次连接空气预热器(4)高温侧、燃料预热器(5)高温侧、给水蒸发器(6)高温侧，给水蒸发器(6)高温侧排出废气的一个支路与低温换热器(13)的高温侧相连；后燃室(10)排出废气的另一个支路及给水蒸发器(6)高温侧排出废气的另一个支路均与热负荷(12)相连；
带中间冷却的多级压缩机(14)出口连接低温换热器(13)低温侧输入端及回热器(15)低温侧输入端，低温换热器(13)低温侧输出端及回热器(15)低温侧输出端均连接高温换热器(11)低温侧输入端，高温换热器(11)低温侧输出端连接膨胀机(16)入口，膨胀机(16)出口连接回热器(15)高温侧输入端，回热器(15)高温侧输出端经冷却器(18)连接带中间冷却的多级压缩机(14)入口，膨胀机(16)连接发电机(17)。
3.一种集成燃料电池与二氧化碳循环的热电联供方法，采用如权利要求2所述的集成燃料电池与二氧化碳循环的热电联供系统，其特征在于：空气压缩机(1)将空气输入空气预热器(4)加热后进入固体氧化物燃料电池(9)的阴极，燃料压缩机(2)将燃料输入燃料预热器(5)加热后进入混合器(7)，给水泵(3)将水输入给水蒸发器(6)，水转变成水蒸汽后进入混合器(7)，由混合器(7)出来的气体进入固体氧化物燃料电池(9)的阳极，固体氧化物燃料电池(9)工作并通过电力变换器(8)供电；
固体氧化物燃料电池(9)释放的废气通过后燃室(10)将其中的残余燃料燃烧；当余热用于供热时，后燃室(10)排出废气的一个支路将废气通往热负荷(12)用于供热；当余热用于发电时，后燃室(10)排出废气的另一个支路将废气通往高温换热器(11)并将热量传给超临界二氧化碳循环回路的二氧化碳工质，通过超临界二氧化碳循环发电；
经过高温换热器(11)后的废气依次进入空气预热器(4)、燃料预热器(5)、给水蒸发器(6)进行热交换；当余热用于供热时，给水蒸发器(6)排出废气的一个支路将废气通往热负荷(12)用于供热；当余热用于发电时，给水蒸发器(6)排出废气的另一个支路将废气通往低温换热器(13)并将热量传给超临界二氧化碳循环回路的二氧化碳工质，通过超临界二氧化碳循环发电。
4.如权利要求3所述的一种集成燃料电池与二氧化碳循环的热电联供方法，其特征在于：带中间冷却的多级压缩机(14)出来的二氧化碳工质为高压的超临界状态，并且分为两个支路，一个支路经过低温换热器(13)吸收一部分余热，另一个支路经过回热器(15)吸收膨胀机(16)排出的低压二氧化碳工质的热量，之后合并成一路，经过高温换热器(11)后进一步升温，再进入膨胀机(16)，高温高压的二氧化碳工质在膨胀机(16)中膨胀做功并推动发电机(17)发电，同时二氧化碳工质降温降压，排出膨胀机(16)的二氧化碳工质为低压的气态，然后经过回热器(15)将热量传给高压侧的二氧化碳工质，再经冷却器(18)降温后，由带中间冷却的多级压缩机(14)先分级增压至临界压力并中间冷却，再中间冷却至临界温度以下转变为液态，再分级增压至高压并中间冷却，如此完成超临界二氧化碳循环发电。
CN201710068764.8A 2017-02-08 2017-02-08 集成燃料电池与二氧化碳循环的热电联供系统及其方法 Pending CN106703918A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710068764.8A CN106703918A (zh) 2017-02-08 2017-02-08 集成燃料电池与二氧化碳循环的热电联供系统及其方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710068764.8A CN106703918A (zh) 2017-02-08 2017-02-08 集成燃料电池与二氧化碳循环的热电联供系统及其方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106703918A true CN106703918A (zh) 2017-05-24

Family

ID=58909968

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710068764.8A Pending CN106703918A (zh) 2017-02-08 2017-02-08 集成燃料电池与二氧化碳循环的热电联供系统及其方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106703918A (zh)

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107355265A (zh) * 2017-09-08 2017-11-17 西安热工研究院有限公司 超临界二氧化碳高效灵活热电联产系统
CN107630726A (zh) * 2017-09-26 2018-01-26 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 一种基于超临界二氧化碳循环的多能混合发电系统及方法
CN108439336A (zh) * 2018-05-08 2018-08-24 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 一种零排放氢电联产系统
CN109266396A (zh) * 2018-11-15 2019-01-25 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种采用超临界co2底循环的整体煤气化燃料电池发电系统及方法
CN109286032A (zh) * 2018-07-23 2019-01-29 西安交通大学 氢氧燃料电池与固态碱性金属硼氢化物一体化制氢及发电系统
CN109346744A (zh) * 2018-11-15 2019-02-15 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种采用超临界co2底循环的天然气燃料电池发电系统及方法
CN109915220A (zh) * 2019-01-29 2019-06-21 西安交通大学 集成燃料电池与超临界二氧化碳循环的分布式供能系统及方法
CN109915219A (zh) * 2019-01-29 2019-06-21 西安交通大学 集成燃料电池与超临界二氧化碳太阳能热发电的供能系统及方法
WO2019165807A1 (zh) * 2018-02-28 2019-09-06 山东大学 一种冷热电联供系统
CN111525154A (zh) * 2020-04-28 2020-08-11 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 一种燃料电池与热机混合发电系统及其工作方法
CN112259758A (zh) * 2020-09-18 2021-01-22 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） 一种零排放船用冷热电联供机组及其使用方法
CN113446757A (zh) * 2021-06-16 2021-09-28 国网辽宁省电力有限公司 基于氢能的风-火耦合冷热电联供系统
CN113482736A (zh) * 2021-06-30 2021-10-08 山东大学 一种低能耗捕集二氧化碳的多联供系统和方法
CN113982711A (zh) * 2021-11-02 2022-01-28 中南大学 一种基于lng-pemfc-压缩空气储能-低温动力循环的综合发电系统
CN114272718A (zh) * 2021-12-28 2022-04-05 东北大学 一种零排放的综合能源系统和实现零排放的方法
CN114300707A (zh) * 2021-12-15 2022-04-08 山东大学 一种集成生物质气化和燃料电池的综合能源系统
CN114335635A (zh) * 2021-12-28 2022-04-12 哈电发电设备国家工程研究中心有限公司 一种可调节的质子交换膜燃料电池热、电、冷联产系统
US11536191B2 (en) * 2019-05-07 2022-12-27 Caterpillar Inc. Engine and fuel cell system including first and second turbochargers
CN117174949A (zh) * 2023-11-03 2023-12-05 合肥通用机械研究院有限公司 一种耦合跨临界co2冷热联供的sofc热管理系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060037337A1 (en) * 2004-06-14 2006-02-23 University Of Florida Research Foundation, Inc. Combined cooling and power plant with water extraction
WO2014138035A1 (en) * 2013-03-04 2014-09-12 Echogen Power Systems, L.L.C. Heat engine systems with high net power supercritical carbon dioxide circuits

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060037337A1 (en) * 2004-06-14 2006-02-23 University Of Florida Research Foundation, Inc. Combined cooling and power plant with water extraction
WO2014138035A1 (en) * 2013-03-04 2014-09-12 Echogen Power Systems, L.L.C. Heat engine systems with high net power supercritical carbon dioxide circuits

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
阎哲泉等: "基于固体氧化物燃料电池的有机工质余热发电联合系统特性的理论研究", 《动力工程学报》 *
高峰等: "二氧化碳发电前沿技术发展简述", 《海军工程大学学报（综合 版）》 *

Cited By (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107355265A (zh) * 2017-09-08 2017-11-17 西安热工研究院有限公司 超临界二氧化碳高效灵活热电联产系统
CN107355265B (zh) * 2017-09-08 2023-08-11 西安热工研究院有限公司 超临界二氧化碳高效灵活热电联产系统
CN107630726A (zh) * 2017-09-26 2018-01-26 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 一种基于超临界二氧化碳循环的多能混合发电系统及方法
CN107630726B (zh) * 2017-09-26 2023-08-29 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 一种基于超临界二氧化碳循环的多能混合发电系统及方法
WO2019165807A1 (zh) * 2018-02-28 2019-09-06 山东大学 一种冷热电联供系统
US11614003B2 (en) 2018-02-28 2023-03-28 Shandong University Combined cooling, heating and power system
CN108439336A (zh) * 2018-05-08 2018-08-24 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 一种零排放氢电联产系统
CN108439336B (zh) * 2018-05-08 2024-02-02 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 一种零排放氢电联产系统
CN109286032B (zh) * 2018-07-23 2021-05-28 西安交通大学 氢氧燃料电池与固态碱性金属硼氢化物一体化制氢及发电系统
CN109286032A (zh) * 2018-07-23 2019-01-29 西安交通大学 氢氧燃料电池与固态碱性金属硼氢化物一体化制氢及发电系统
CN109346744A (zh) * 2018-11-15 2019-02-15 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种采用超临界co2底循环的天然气燃料电池发电系统及方法
CN109266396B (zh) * 2018-11-15 2024-01-19 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种采用超临界co2底循环的整体煤气化燃料电池发电系统及方法
CN109266396A (zh) * 2018-11-15 2019-01-25 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种采用超临界co2底循环的整体煤气化燃料电池发电系统及方法
CN109346744B (zh) * 2018-11-15 2023-04-25 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种采用超临界co2底循环的天然气燃料电池发电系统及方法
CN109915219B (zh) * 2019-01-29 2020-03-17 西安交通大学 集成燃料电池与超临界二氧化碳太阳能热发电的供能系统及方法
CN109915219A (zh) * 2019-01-29 2019-06-21 西安交通大学 集成燃料电池与超临界二氧化碳太阳能热发电的供能系统及方法
CN109915220A (zh) * 2019-01-29 2019-06-21 西安交通大学 集成燃料电池与超临界二氧化碳循环的分布式供能系统及方法
US11536191B2 (en) * 2019-05-07 2022-12-27 Caterpillar Inc. Engine and fuel cell system including first and second turbochargers
CN111525154A (zh) * 2020-04-28 2020-08-11 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 一种燃料电池与热机混合发电系统及其工作方法
CN112259758A (zh) * 2020-09-18 2021-01-22 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） 一种零排放船用冷热电联供机组及其使用方法
CN112259758B (zh) * 2020-09-18 2022-10-04 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） 一种零排放船用冷热电联供机组及其使用方法
CN113446757A (zh) * 2021-06-16 2021-09-28 国网辽宁省电力有限公司 基于氢能的风-火耦合冷热电联供系统
CN113482736A (zh) * 2021-06-30 2021-10-08 山东大学 一种低能耗捕集二氧化碳的多联供系统和方法
CN113982711B (zh) * 2021-11-02 2022-09-16 中南大学 一种基于lng-pemfc-压缩空气储能-低温动力循环的综合发电系统
CN113982711A (zh) * 2021-11-02 2022-01-28 中南大学 一种基于lng-pemfc-压缩空气储能-低温动力循环的综合发电系统
CN114300707A (zh) * 2021-12-15 2022-04-08 山东大学 一种集成生物质气化和燃料电池的综合能源系统
CN114300707B (zh) * 2021-12-15 2023-09-29 山东大学 一种集成生物质气化和燃料电池的综合能源系统
CN114335635A (zh) * 2021-12-28 2022-04-12 哈电发电设备国家工程研究中心有限公司 一种可调节的质子交换膜燃料电池热、电、冷联产系统
CN114272718A (zh) * 2021-12-28 2022-04-05 东北大学 一种零排放的综合能源系统和实现零排放的方法
CN114335635B (zh) * 2021-12-28 2024-02-13 哈电发电设备国家工程研究中心有限公司 一种可调节的质子交换膜燃料电池热、电、冷联产系统
CN117174949A (zh) * 2023-11-03 2023-12-05 合肥通用机械研究院有限公司 一种耦合跨临界co2冷热联供的sofc热管理系统
CN117174949B (zh) * 2023-11-03 2024-02-02 合肥通用机械研究院有限公司 一种耦合跨临界co2冷热联供的sofc热管理系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106703918A (zh) 集成燃料电池与二氧化碳循环的热电联供系统及其方法
CN108506110B (zh) 一种冷热电联供系统
CN208024412U (zh) 一种压缩空气储能系统
CN206468386U (zh) 集成燃料电池与二氧化碳循环的热电联供系统
CN113540541B (zh) 采用氨水作为燃料的sofc及其级联发电系统和操作方法
CN110077221B (zh) 一种固体氧化物燃料电池和内燃机联合动力系统及其运行方法
CN108979769A (zh) 基于双级orc和lng冷能利用的燃料电池联供发电系统
CN102628402A (zh) 基于lng冷能利用的燃料电池和有机朗肯循环联合发电系统
CN109915220B (zh) 集成燃料电池与超临界二氧化碳循环的分布式供能系统及方法
CN113482736B (zh) 一种低能耗捕集二氧化碳的多联供系统和方法
CN109958534A (zh) 利用lng冷能的回流式燃料电池发电系统及其工作方法
CN106499599A (zh) 一种光热复合式非补燃压缩空气发电系统
CN106499454A (zh) 动力产生方法和电力产生方法
Litzinger et al. Comparative evaluation of SOFC/Gas turbine hybrid system options
CN114215617A (zh) 一种高温气冷堆核能发电、制氢和供暖三联产系统及方法
CN113175426A (zh) 一种先进液化压缩空气储能调峰系统及方法
US11721980B2 (en) Power generation system employing power amplifying thermo-mechanical inverter technology
CN109139147B (zh) 一种分流再压缩超临界二氧化碳热电联产系统及运行方法
CN215292607U (zh) 一种集成超临界二氧化碳循环的垃圾焚烧发电系统
CN112796886B (zh) 燃料电池化学回热燃气轮机再热式联合循环系统
CN106523157A (zh) 一种车用燃料电池复合动力发电系统
CN106523051A (zh) 动力产生系统和电力产生系统
CN206144671U (zh) 燃料电池和燃气轮机与超临界有机朗肯循环耦合的联合系统
CN218918960U (zh) 多梯度余热利用的燃料电池与地热联合发电系统
CN115566237B (zh) 一种固体氧化物燃料电池与co2超-跨临界动力循环的联合发电系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20170524