CN107829826A - 一种三循环型煤气化熔融碳酸盐燃料电池发电系统和方法 - Google Patents
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Abstract
一种三循环型煤气化熔融碳酸盐燃料电池发电系统和方法，该系统包括煤气化装置、煤净化装置、熔融碳酸盐燃料电池装置、燃气轮机发电装置、余热锅炉发电装置等部分，煤气化净化后的合成气首先在熔融碳酸盐燃料电池中进行电化学发电，阳极未完全反应的燃料在燃气轮机中进行燃烧发电，煤气化装置和燃气轮机发电装置产生的尾气余热通过余热锅炉进一步发电，实现了能量的梯级利用；本发明提高了系统的发电效率，降低了燃煤发电对环境的污染。
Description
技术领域
本发明属于发电技术领域，尤其涉及一种三循环型煤气化熔融碳酸盐燃料电池发电系统和方法。
背景技术
煤电面临发电效率提高和污染物近零排放的瓶颈问题，为从根本上突破这两大瓶颈，目前在整体煤气化联合循环发电(IGCC)的基础上发展的煤气化燃料电池发电技术(IGFC)，可实现煤基发电由单纯热力循环发电向电化学和热力循环复合发电的技术跨越，大幅提高煤电效率，是煤电技术的根本性变革。
熔融碳酸盐燃料电池(Molten Carbonate Fuel Cell，MCFC)是一种清洁高效的发电技术，它能够将煤制合成气、生物质气等燃料的化学能通过电化学反应直接转化为电能，因无热力学循环从而超越了热机的卡诺循环效率限制，发电效率可以达到50％～60％。为了进一步提高发电效率，MCFC可以与燃气轮机(GT)、有机朗肯循环(ORC)、蒸汽循环等进行复合组成混合发电系统。
基于MCFC的整体煤气化燃料电池发电技术的发展能够有力推动燃煤发电技术的提升，同时大大降低对环境的影响，节约有限的化石能源，对保障国家能源安全、促进低碳社会发展具有重要作用。
发明内容
为了进一步提高煤气化发电系统的发电效率，本发明提供了一种三循环型煤气化熔融碳酸盐燃料电池发电系统和方法，提高了系统的发电效率，降低了燃煤发电对环境的污染。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种三循环型煤气化熔融碳酸盐燃料电池发电系统，包括空分装置1，空分装置1的O2出口接气化炉2的O2入口，空分装置1的第一N2出口连接煤粉加压输送装置3的N2入口，空分装置1的第二N2出口连接第一混合器4的N2入口；煤粉通入到煤粉加压输送装置3，煤粉加压输送装置3的出口连接气化炉2的煤粉入口；气化炉2的蒸汽入口通入蒸汽，气化炉2的合成气出口连接煤气冷却装置5的合成气入口；煤气冷却装置5的合成气出口连接除尘装置6的入口，煤气冷却装置5的水入口通入除盐水，煤气冷却装置5的蒸汽出口连接汽轮机7的蒸汽入口；除尘装置6的出口连接脱汞装置8的入口；脱汞装置8的出口连接脱硫装置9的入口；脱硫装置9的硫化氢出口连接硫回收装置10的入口，脱硫装置9的合成气出口连接膨胀机11的入口；硫回收装置10的出口输出单质硫；膨胀机11的出口连接第一换热器12的冷端入口；第一换热器12的冷端出口连接MCFC 13的阳极入口，第一换热器12的热端入口连接MCFC 13的阳极出口，换热器12的热端出口连接第一混合器4的第二入口；MCFC 13的阴极入口连接第二换热器14的冷端出口，MCFC 13的阴极出口连接第二换热器14的热端入口，MCFC13的电能出口连接DC/AC转换器15的入口；DC/AC转换器15对外输出交流电能；第一混合器4的出口连接燃气轮机的燃烧室16的燃料入口；燃气轮机的压气机17的入口通入空气，压气机17的出口连接燃烧室16的空气入口；燃烧室16的出口连接燃气轮机的透平18的出口；透平18的气体出口连接余热锅炉19的第一入口；透平18与第一发电机20相连接，第一发电机20对外输出电能；第二换热器14的热端出口连接到余热锅炉19的第二入口，第二换热器14的冷端入口与第二混合器21的入口相连接；空气通入到第一风机22的入口，第一风机22的出口连接混合器21的第一入口；第二风机23的出口连接第二混合器21的第二入口；余热锅炉19的蒸汽出口连接汽轮机7的第二入口；汽轮机7的蒸汽出口连接冷凝器25的入口；冷凝器25的出口连接余热锅炉19的水入口；汽轮机7与第二发电机26相连接，第二发电机26对外输出电能；余热锅炉19的气体出口连接分离器24的入口；分离器24的第一出口连接风机23的入口，分离器24的第二出口对外排除废气。
所述空分装置1，通过深冷法将空气中的氧气和氮气进行分离，氧气被输送至气化炉2中。
所述气化炉2，煤与氧气被输送到气化炉内反应生成合成气，合成气主要成为是H2、H2O、CO、CO2、CH4、H2S和COS。
所述煤粉加压输送装置3，能够将煤粉与N2混合，在高压下通入到气化炉2中。
所述煤气冷却装置5，采用激冷法，回收合成气中的热量，并产生蒸汽。
所述除尘装置6，可采用陶瓷过滤器，脱除合成气中的颗粒物，使得矿尘含量小于200mg/Nm3。
所述脱汞装置8，可采用活性炭法脱除合成气中的汞，使得出口气体中汞含量低于0.03mg/Nm3。
所述脱硫装置9，可采用低温甲醇法或NHD法，使得出口处H2S和COS含量小于1ppm。
所述硫回收装置10，采用克劳斯工艺，将H2S气体转化为单质硫。
所述第一混合器4和第二混合器21，具有两个以上气体入口，通入的气体在绝热的混合器内进行充分混合，实现温度和组分的均一。
所述第一换热器12和第二换热器14，包括热气体流道和冷气体流道，热气体和冷气体被换热片隔开并通过换热片交换热量。
所述MCFC 13，由阳极、阴极和电解质隔膜组成，阴极和阳极分别在电解质隔膜两侧，燃料和氧化剂分别通入到阳极和阴极腔室中，并发生电化学反应，产生电能和热量。MCFC 13工作温度在650℃左右。MCFC 13的规模可以通过多个电池堆串并联实现。
所述余热锅炉19，包括高温气体流道和低温除盐水流道，高温气体和除盐水被水冷壁隔开并通过换热片交换热量。
所述汽轮机7，能够将高温高压的蒸汽转化为机械能，带动发电机转动。
所述冷凝器25，能够将蒸汽冷凝为水。
所述燃气轮机，包括燃烧室16、压气机17和透平18，其中压气机17和透平18布置在同一根轴上，压气机17产生的高压空气与燃料在燃烧室16内反应产生高压高温气体，高温高压气体推动透平转动，透平带动压气机17和发电机20转动。
所述第一发电机20和第二发电机26，能够将旋转机械能转化为交流电能。
所述第一风机22和第二风机23，可采用离心式风机或轴流式风机，提高空气的压力。
所述DC/AC转换器15，采用电力电子设备将直流电转化为交流电。
本发明所提出的串联式熔融碳酸盐燃料电池发电系统具有以下优点：
(1)通过熔融碳酸盐燃料电池、燃气轮机、余热锅炉和汽轮机对合成气燃料进行了能量梯级利用，提高了系统的发电效率，发电效率可以达到50％到55％LHV。
(2)通过对煤气化后的合成气进行除尘、脱汞、脱硫，实现了煤炭发电的近零排放，降低了燃煤发电对环境的污染。
附图说明
附图1是本发明一种串联式熔融碳酸盐燃料电池发电系统的示意图。
1‐空分装置；2‐气化炉；3‐煤粉加压输送装置；4‐第一混合器；5‐煤气冷却装置；6‐除尘装置；7‐汽轮机；8‐脱汞装置；9‐脱硫装置；10‐硫回收装置；11‐膨胀机；12‐第一换热器；13‐MCFC；14‐第二换热器；15‐DC/AC转换器；16‐燃烧室；17压气机；18‐透平；19‐余热锅炉；20‐第一发电机；21‐第二混合器；22‐第一风机；23‐第二风机；24‐分离器；25‐冷凝器；26‐第二发电机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施案例
如图1所示，空气进入空分装置1，空分装置1产生的O2通入到气化炉2。煤粉和空分装置1产生的部分N2通入到煤粉加压输送装置3，出口压力达到4MPa。气化炉2的蒸汽入口通入蒸汽。煤粉、氧气和蒸汽在气化炉2中发生反应产生合成气，合成气的温度为900℃，组分为CO>40％，H2>30％，CO2 20％。合成气在煤气冷却装置5换热，温度降低至400℃以下，然后依次通入高温陶瓷的除尘装置6，使得颗粒物成分低于200mg/Nm3；活性炭的脱汞装置8，气体中汞含量低于0.3mg/Nm3；低温甲醇洗的脱硫装置9，使得H2S和COS浓度低于1ppm，硫回收装置10的出口输出单质硫。净化后的合成气经过膨胀机11压力降低至2tam，经过第一换热器12升温至550℃，然后进入MCFC13阳极，在阳极内发生电化学反应，50％的H2和CO与电解质中的CO3 2‐反应生成H2O和CO2；与此同时，空气经过第一风机22升压到1.5atm，余热锅炉19排放的尾气中分离的30％比例气体经过第二风机23升压至1.5atm，两股气体在第二混合器21进行混合后经过第二换热器14升温至500℃后通入MCFC 13的阴极，气体中的O2和CO2发生电化学生成CO3 2‐。MCFC 13对外输出直流电能经过DC/AC转换器15后，对外输出交流电能。
MCFC 13的阳极出口气体经过第一换热器12降温至650℃，然后通入到第一混合器4的第二入口，与此同时空分装置1分离出的部分N2通入到第一混合器4的第一入口。第一混合器4出口的燃料气通入到燃气轮机的燃烧室16，与经过压气机17增压的空气进行充分的燃烧反应，反应后的高温高压气体通入到燃气轮机的透平18中，透平带动压气机17和第一发电机20转动，发电机对外输出交流电能。
MCFC 13阴极排除的高温气体经过第二换热器14后降温至600℃以下，然后通入到余热锅炉19的第一气体入口。燃气轮机透平排除的高温气体通入到余热锅炉19的第二气体入口。余热锅炉19将高温气体的热能转化为高温高压蒸汽，高温高压蒸汽通入到汽轮机7的第二入口。煤气冷却装置5产生的高温高压蒸汽通入汽轮机7的第一入口。汽轮机7排出低温低压蒸汽，并带动第二发电机26转动，对外输出交流电能。
Claims (10)
1.一种三循环型煤气化熔融碳酸盐燃料电池发电系统，其特征在于：包括空分装置(1)，空分装置(1)的O2出口接气化炉(2)的O2入口，空分装置(1)的第一N2出口连接煤粉加压输送装置(3)的N2入口，空分装置(1)的第二N2出口连接第一混合器(4)的N2入口；煤粉通入到煤粉加压输送装置(3)，煤粉加压输送装置(3)的出口连接气化炉(2)的煤粉入口；气化炉(2)的蒸汽入口通入蒸汽，气化炉(2)的合成气出口连接煤气冷却装置(5)的合成气入口；煤气冷却装置(5)的合成气出口连接除尘装置(6)的入口，煤气冷却装置(5)的水入口通入除盐水，煤气冷却装置(5)的蒸汽出口连接汽轮机(7)的蒸汽入口；除尘装置(6)的出口连接脱汞装置(8)的入口；脱汞装置(8)的出口连接脱硫装置(9)的入口；脱硫装置(9)的硫化氢出口连接硫回收装置(10)的入口，脱硫装置(9)的合成气出口连接膨胀机(11)的入口；硫回收装置(10)的出口输出单质硫；膨胀机(11)的出口连接第一换热器(12)的冷端入口；第一换热器(12)的冷端出口连接MCFC(13)的阳极入口，第一换热器(12的热端入口连接MCFC(13的阳极出口，换热器(12)的热端出口连接第一混合器(4)的第二入口；MCFC(13)的阴极入口连接第二换热器(14)的冷端出口，MCFC(13)的阴极出口连接第二换热器(14)的热端入口，MCFC(13)的电能出口连接DC/AC转换器(15)的入口；DC/AC转换器(15)对外输出交流电能；第一混合器(4)的出口连接燃气轮机的燃烧室(16)的燃料入口；燃气轮机的压气机(17)的入口通入空气，压气机(17)的出口连接燃烧室(16)的空气入口；燃烧室(16)的出口连接燃气轮机的透平(18)的出口；透平(18)的气体出口连接余热锅炉(19)的第一入口；透平(18)与第一发电机(20)相连接，第一发电机(20)对外输出电能；第二换热器(14)的热端出口连接到余热锅炉(19)的第二入口，第二换热器(14)的冷端入口与第二混合器(21)的入口相连接；空气通入到第一风机(22)的入口，第一风机(22)的出口连接混合器(21)的第一入口；第二风机(23)的出口连接第二混合器(21)的第二入口；余热锅炉(19)的蒸汽出口连接汽轮机(7)的第二入口；汽轮机(7)的蒸汽出口连接冷凝器(25)的入口；冷凝器(25)的出口连接余热锅炉(19)的水入口；汽轮机(7)与第二发电机(26)相连接，第二发电机(26)对外输出电能；余热锅炉(19)的气体出口连接分离器(24)的入口；分离器(24)的第一出口连接风机(23)的入口，分离器(24)的第二出口对外排除废气。
2.根据权利要求1所述的三循环型煤气化熔融碳酸盐燃料电池发电系统，其特征在于：所述气化炉(2)，煤与氧气被输送到气化炉内反应生成合成气，合成气主要成为是H2、H2O、CO、CO2、CH4、H2S和COS。
3.根据权利要求1所述的三循环型煤气化熔融碳酸盐燃料电池发电系统，其特征在于：所述除尘装置(6)，采用陶瓷过滤器，脱除合成气中的颗粒物，使得矿尘含量小于200mg/Nm3。
4.根据权利要求1所述的三循环型煤气化熔融碳酸盐燃料电池发电系统，其特征在于：所述脱汞装置(8)，采用活性炭法脱除合成气中的汞，使得出口气体中汞含量低于0.03mg/Nm3。
5.根据权利要求1所述的三循环型煤气化熔融碳酸盐燃料电池发电系统，其特征在于：所述脱硫装置(9)，采用低温甲醇法或NHD法，使得出口处H2S和COS含量小于1ppm。
6.根据权利要求1所述的三循环型煤气化熔融碳酸盐燃料电池发电系统，其特征在于：所述第一混合器(4)和第二混合器(21)，具有两个以上气体入口，通入的气体在绝热的混合器内进行充分混合，实现温度和组分的均一。
7.根据权利要求1所述的三循环型煤气化熔融碳酸盐燃料电池发电系统，其特征在于：所述第一换热器(12)和第二换热器(14)，包括热气体流道和冷气体流道，热气体和冷气体被换热片隔开并通过换热片交换热量。
8.根据权利要求1所述的三循环型煤气化熔融碳酸盐燃料电池发电系统，其特征在于：所述余热锅炉(19)，包括高温气体流道和低温除盐水流道，高温气体和除盐水被水冷壁隔开并通过换热片交换热量。
9.根据权利要求1所述的三循环型煤气化熔融碳酸盐燃料电池发电系统，其特征在于：所述第一风机(22)和第二风机(23)，采用离心式风机或轴流式风机，提高空气的压力。
10.权利要求1至9任一项所述的三循环型煤气化熔融碳酸盐燃料电池发电系统的发电方法，其特征在于：空气进入空分装置(1)，空分装置(1)产生的O2通入到气化炉(2)；煤粉和空分装置(1)产生的部分N2通入到煤粉加压输送装置(3)，出口压力达到4Mpa；气化炉(2)的蒸汽入口通入蒸汽，煤粉、氧气和蒸汽在气化炉(2)中发生反应产生合成气，合成气的温度为900℃，组分为CO>40％，H2>30％，CO2 20％；合成气在煤气冷却装置(5)换热，温度降低至400℃以下，然后依次通入除尘装置(6)，使得颗粒物成分低于200mg/Nm3；脱汞装置(8)，气体中汞含量低于0.3mg/Nm3；脱硫装置(9)，使得H2S和COS浓度低于1ppm，硫回收装置(10)的出口输出单质硫；净化后的合成气经过膨胀机(11)压力降低至2tam，经过第一换热器(12)升温至550℃，然后进入MCFC(13)阳极，在阳极内发生电化学反应，50％的H2和CO与电解质中的CO3 2-反应生成H2O和CO2；与此同时，空气经过第一风机(22)升压到1.5atm，余热锅炉(19)排放的尾气中分离的30％比例气体经过第二风机(23)升压至1.5atm，两股气体在第二混合器(21)进行混合后经过第二换热器(14)升温至500℃后通入MCFC(13)的阴极，气体中的O2和CO2发生电化学生成CO3 2-；MCFC(13)对外输出直流电能经过DC/AC转换器(15)后，对外输出交流电能；
MCFC(13)的阳极出口气体经过第一换热器(12)降温至650℃，然后通入到第一混合器(4)的第二入口，与此同时空分装置(1)分离出的部分N2通入到第一混合器(4)的第一入口；第一混合器(4)出口的燃料气通入到燃气轮机的燃烧室(16)，与经过压气机(17)增压的空气进行充分的燃烧反应，反应后的高温高压气体通入到燃气轮机的透平(18)中，透平带动压气机(17)和第一发电机(20)转动，发电机对外输出交流电能；
MCFC(13)阴极排除的高温气体经过第二换热器(14)后降温至600℃以下，然后通入到余热锅炉(19)的第一气体入口；燃气轮机的透平(18)排除的高温气体通入到余热锅炉(19)的第二气体入口；余热锅炉(19)将高温气体的热能转化为高温高压蒸汽，高温高压蒸汽通入到汽轮机(7)的第二入口；煤气冷却装置(5)产生的高温高压蒸汽通入汽轮机(7)的第一入口；汽轮机(7)排出低温低压蒸汽，并带动第二发电机(26)转动，对外输出交流电能。
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Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108321416A (zh) * | 2018-03-29 | 2018-07-24 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | Co2近零排放的整体煤气化燃料电池发电系统及方法 |
| CN109148919A (zh) * | 2018-10-11 | 2019-01-04 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种利用煤气高温显热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 |
| CN109372636A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-02-22 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种零碳排放的三循环整体煤气化燃料电池发电系统及方法 |
| CN110846058A (zh) * | 2019-11-08 | 2020-02-28 | 江苏科技大学 | 基于燃料电池余热的生物质炭化装置及工作方法 |
| CN113224359A (zh) * | 2021-04-25 | 2021-08-06 | 华能国际电力股份有限公司 | 基于吸附氢循环的熔融碳酸盐燃料电池系统及其工作方法 |
| CN114044517A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-02-15 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种采用固体氧化物脱碳的igcc系统及其工作方法 |
| CN114542223A (zh) * | 2020-11-25 | 2022-05-27 | 国家能源投资集团有限责任公司 | 一种发电方法及系统 |
| WO2022193545A1 (zh) * | 2021-03-15 | 2022-09-22 | 华能国际电力股份有限公司 | 一种直接利用甲醇重整气的燃料电池系统及其工作方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004030717A1 (de) * | 2004-06-25 | 2006-01-19 | Mayer, Günter, Dipl.-Ing. | Verfahren und Vorrichtung zur Speicherung von geothermer und regenerativer Energie durch die Umwandlung in chemische Energie |
| CN101280223A (zh) * | 2008-04-14 | 2008-10-08 | 山东联合能源技术有限公司 | 高效清洁区域整体煤气化联合循环热电油气多联产工艺 |
| CN104157891A (zh) * | 2014-07-03 | 2014-11-19 | 华北电力大学 | 回收co2的煤气化加压熔融碳酸盐燃料电池复合动力系统 |
| CN105122526A (zh) * | 2013-03-15 | 2015-12-02 | 埃克森美孚研究工程公司 | 熔融碳酸盐燃料电池在钢铁加工中的集成 |
| US20160329582A1 (en) * | 2015-05-06 | 2016-11-10 | Robert E. Buxbaum | High efficiency fuel reforming and water use in a high temperature fuel-cell system and process for the such thereof |
| CN207728443U (zh) * | 2017-11-21 | 2018-08-14 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种三循环型煤气化熔融碳酸盐燃料电池发电系统 |
-
2017
- 2017-11-21 CN CN201711171571.1A patent/CN107829826B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004030717A1 (de) * | 2004-06-25 | 2006-01-19 | Mayer, Günter, Dipl.-Ing. | Verfahren und Vorrichtung zur Speicherung von geothermer und regenerativer Energie durch die Umwandlung in chemische Energie |
| CN101280223A (zh) * | 2008-04-14 | 2008-10-08 | 山东联合能源技术有限公司 | 高效清洁区域整体煤气化联合循环热电油气多联产工艺 |
| CN105122526A (zh) * | 2013-03-15 | 2015-12-02 | 埃克森美孚研究工程公司 | 熔融碳酸盐燃料电池在钢铁加工中的集成 |
| CN104157891A (zh) * | 2014-07-03 | 2014-11-19 | 华北电力大学 | 回收co2的煤气化加压熔融碳酸盐燃料电池复合动力系统 |
| US20160329582A1 (en) * | 2015-05-06 | 2016-11-10 | Robert E. Buxbaum | High efficiency fuel reforming and water use in a high temperature fuel-cell system and process for the such thereof |
| CN207728443U (zh) * | 2017-11-21 | 2018-08-14 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种三循环型煤气化熔融碳酸盐燃料电池发电系统 |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108321416A (zh) * | 2018-03-29 | 2018-07-24 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | Co2近零排放的整体煤气化燃料电池发电系统及方法 |
| CN108321416B (zh) * | 2018-03-29 | 2023-09-29 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | Co2近零排放的整体煤气化燃料电池发电系统及方法 |
| CN109148919A (zh) * | 2018-10-11 | 2019-01-04 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种利用煤气高温显热的整体煤气化燃料电池发电系统及方法 |
| CN109148919B (zh) * | 2018-10-11 | 2023-06-09 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种利用煤气高温显热的整体煤气化燃料电池发电系统及方法 |
| CN109372636B (zh) * | 2018-10-30 | 2023-11-03 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种零碳排放的三循环整体煤气化燃料电池发电系统及方法 |
| CN109372636A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-02-22 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种零碳排放的三循环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 |
| 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 |
| CN110846058A (zh) * | 2019-11-08 | 2020-02-28 | 江苏科技大学 | 基于燃料电池余热的生物质炭化装置及工作方法 |
| CN110846058B (zh) * | 2019-11-08 | 2021-04-06 | 江苏科技大学 | 基于燃料电池余热的生物质炭化装置及工作方法 |
| CN114542223B (zh) * | 2020-11-25 | 2024-03-08 | 国家能源投资集团有限责任公司 | 一种发电方法及系统 |
| CN114542223A (zh) * | 2020-11-25 | 2022-05-27 | 国家能源投资集团有限责任公司 | 一种发电方法及系统 |
| WO2022193545A1 (zh) * | 2021-03-15 | 2022-09-22 | 华能国际电力股份有限公司 | 一种直接利用甲醇重整气的燃料电池系统及其工作方法 |
| CN113224359A (zh) * | 2021-04-25 | 2021-08-06 | 华能国际电力股份有限公司 | 基于吸附氢循环的熔融碳酸盐燃料电池系统及其工作方法 |
| CN114044517A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-02-15 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种采用固体氧化物脱碳的igcc系统及其工作方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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