CN110701826A - 一种百kW-MW级SOFC冷热电系统及其运行方法 - Google Patents

一种百kW-MW级SOFC冷热电系统及其运行方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110701826A
CN110701826A CN201911071917.XA CN201911071917A CN110701826A CN 110701826 A CN110701826 A CN 110701826A CN 201911071917 A CN201911071917 A CN 201911071917A CN 110701826 A CN110701826 A CN 110701826A
Authority
CN
China
Prior art keywords
water
hot water
sofc
cold
domestic hot
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
CN201911071917.XA
Other languages
English (en)
Inventor
江婷
胡永锋
李建标
徐静静
刘广宇
张瑞寒
王宇帆
张爱平
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.)
Huadian Distributed Energy Engineering & Technology Co Ltd
China Huadian Engineering Group Co Ltd
Original Assignee
Huadian Distributed Energy Engineering & Technology Co Ltd
China Huadian Engineering Group 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 Huadian Distributed Energy Engineering & Technology Co Ltd, China Huadian Engineering Group Co Ltd filed Critical Huadian Distributed Energy Engineering & Technology Co Ltd
Priority to CN201911071917.XA priority Critical patent/CN110701826A/zh
Publication of CN110701826A publication Critical patent/CN110701826A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B29/00—Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously
    • F25B29/006—Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously of the sorption type system
    • 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
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • 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
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • H01M8/04022—Heating by combustion
    • 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
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04037—Electrical heating
    • 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
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04225—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells during start-up
    • 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
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04268—Heating of fuel cells during the start-up of the fuel cells
    • 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
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/043—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
    • H01M8/04302—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods applied during start-up
    • 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
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0618—Reforming processes, e.g. autothermal, partial oxidation or steam reforming
    • 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
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • 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
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • H01M8/0675—Removal of sulfur
    • 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

Abstract

本发明公开了百kW‑MW级SOFC冷热电系统及其运行方法，包括SOFC发电供电系统和余热利用系统，所述固体氧化燃料电池发电供电系统发生电化学反应将化学能转化成电能，为电用户提供用电，余热利用系统利用SOFC阴极排气提供的能量为冷暖用户供能，为生活热水用户提供生活热水。其运行方法包括S1，SOFC预热阶段；S2，SOFC稳定运行阶段；以及当SOFC停机小于48小时，还包括，S3，SOFC保温阶段。本发明将SOFC、吸收式这冷装置、烟气热水换热器和生活热水换热器有效的集成于百kW‑MW级SOFC冷热电系统中，显著提高了百kW‑MW级SOFC冷热电系统的效率到88％，其运行方法可以有效匹配用户负荷特性，提升系统运行效率5％以上。

Description

一种百kW-MW级SOFC冷热电系统及其运行方法
技术领域
本发明涉及中低温热能回收与动力工程领域，特别是一种百kW-MW级SOFC冷热电系统及其运行方法。
背景技术
固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC)是第三代燃料电池，以固体氧化物作为介质，在中高温下运行，直接将储存在燃料中的化学能高效、环保的转化成电能的化学发电装置，发电效率最高可达60％以上，可以在未来作为主要的发电装置。目前国内SOFC研究主要集中在理论研究层面，国内电池制造厂商缺乏系统集成能力，由于电池寿命不高，制造成本高，因此未有大型(MW级)SOFC发电系统。同时，由于百kW-MW级SOFC制造处于初始阶段，系统集成，应用场景及应用方法尚在探索之中，如何提高百kW-MW级SOFC系统效率及匹配用户负荷特性提高运行效率成为亟待解决的难题。
发明内容
本发明的目的在于，本发明将SOFC，吸收式这冷装置，烟气热水换热器和生活热水换热器有效的集成于百kW-MW级SOFC冷热电系统中，显著提高了百kW-MW级SOFC冷热电系统的效率，同时提供百kW-MW级SOFC冷热电系统的运行方法可以有效匹配用户负荷特性，提升系统运行效率。
本发明采用如下的技术方案：
一种百kW-MW级SOFC冷热电系统，包括SOFC发电供电系统和余热利用系统，所述SOFC发电供电系统发生电化学反应将化学能转化成电能，为电用户提供用电；所述电化学反应完成后，SOFC发电供电系统SOFC阳极出口气分一部分回SOFC发电供电系统重复利用；另一部分与其SOFC阴极出口气混合燃烧，通过SOFC阳极出口气和SOFC阴极出口气混合燃烧而将电化学反应中未充分反应的气体燃料的化学能转化为内能，燃烧后的尾气依次通过SOFC系统和余热利用系统排向大气，燃烧后的尾气作为能量供给SOFC发电供电系统和余热利用系统使用；余热利用系统利用燃烧后的尾气供能至冷暖用户，并供热至生化热水用户。
前述的百kW-MW级SOFC冷热电系统，所述SOFC发电供电系统包括：脱硫装置、重整器、鼓风机、空气预热器、电加热装置、SOFC、烟气旁通阀和后燃室，SOFC包括SOFC阳极和SOFC阴极，脱硫装置与重整器连通，重整器分别与空气预热器和SOFC阳极连通，鼓风机与空气预热器连通，空气预热器通过烟气旁通阀与余热利用系统连通，电加热装置位于空气预热器与SOFC阴极之间的管道上，后燃室与重整器连通。
前述的百kW-MW级SOFC冷热电系统，所述余热利用系统包括自来水泵、分离器IV、软化水装置、软化水水箱、吸收式制冷装置、分离器II、蓄冷蓄热罐、阀I、混合器I、冷暖用户、输送泵、烟气热水换热器、分离器III、生活热水储罐、阀II、混合器II、生活热水系统侧泵、生活热水换热器和生活热水用户，吸收式制冷装置进气口与空气预热器出气口连接，吸收式制冷装置出气口与烟气热水换热器进气口连接，吸收式制冷装置出水口通过分离器I分别与蓄冷蓄热罐进水口和混合器I进水口连接，蓄冷蓄热罐出水口与混合器I进水口通过设置有阀I的管道连接，混合器I出水口与冷暖用户连接，冷暖用户通过输送泵与软化水装置连通，软化水装置与软化水箱通过管道连接，软化水装置与烟气热水换热器进水口通过管道连接，烟气热水换热器出水口通过分离器III分别与生活热水储罐进水口和混合器II进水口连接，生活热水储罐出水口与混合器II进水口通过设置有阀II的管道连接，混合器II的出水口与生活热水换热器热水进水口连接，生活热水换热器热水出水口通过生活热水系统侧泵与软化水装置连接，生活热水换热器的冷水进水口与分离器IV出水口连接，生活热水换热器冷水出水口与生活热水用户连接。
前述的百kW-MW级SOFC冷热电系统，所述软化水水箱的容积为3m3-5m3。
百kW-MW级SOFC冷热电系统的运行方法，包括以下步骤：
步骤S1：SOFC预热阶段，打开烟气旁通阀，启动重整器、鼓风机、空气预热器、电加热装置和SOFC，空气通过鼓风机增压后进入空气预热器，经空气预热器后通过管道进入SOFC阴极内，电加热装置对空气预热器与SOFC之间的管道内的空气进行加热，出SOFC阴极的空气进入后燃室，后燃室出口空气进入重整器，重整器出口空气再次回到空气预热器中，空气预热器出口空气通过烟气旁通阀排入大气，如此循环开始另一轮对SOFC的预热过程，经过一段时间，所述一段时间为6-8小时，SOFC预热到指定温度，所述指定温度为600-800℃，SOFC余热阶段结束；
步骤S2：SOFC稳定运行阶段，SOFC预热阶段结束，关闭电加热装置和烟气旁通阀，天然气经脱硫装置脱硫后进入重整器中，与SOFC阳极部分出口气体混合重整，重整之后的混合气体进入SOFC阳极，与进入SOFC阴极的空气在SOFC内部发生电化学反应，将化学能直接转化成电能，经过直流交流转化器转化成交流电供电用户使用；所述电化学反应完成后，SOFC阳极出口气体经分流器I分为两部分，一部分SOFC阳极出口气体进入重整器与经过脱硫装置的天然气重整，重整之后混合气体进入SOFC阳极，与经鼓风机增压后经空气预热器预热后进入SOFC阴极的空气在SOFC内部发生电化学反应，所述进入SOFC阴极的空气经鼓风机增压后输送至空气预热器，经空气预热器预热后进入阴极，如此循环；另一部分SOFC阳极出口气体进入后燃室与SOFC阴极出口气体混合燃烧，通过SOFC阳极出口气和SOFC阴极出口气混合燃烧而将电化学反应中未充分反应的气体燃料的化学能转化为内能，后燃室出口气体依次通过重整器为重整器提供热量，通过空气预热器为空气预热器提供热量，通过吸收式制冷装置为吸收式制冷装置制冷制热提供能量，通过烟气热水换热器为在烟气热水换热器中换热的软化水提供热量，后燃室出口气体通过烟气热水换热器后排入大气，自来水经过自来水泵增压后经分离器IV分为两部分，一部分自来水通过软化水装置、软化水水箱、吸收式制冷装置、分离器II、蓄冷蓄热罐、混合器I为冷暖用户提供供冷水/供暖水，冷暖用户的回水通过输送泵泵入软化水装置，如此循环对冷暖用户供能，夏季时为冷用户提供供冷水，吸收式制冷装置制冷，蓄冷蓄热罐储存供冷水，冬季时为暖用户提供供暖水，吸收式制冷装置制热，蓄冷蓄热罐储存供暖水；另一部分自来水，在生活热水换热器中与经过烟气热水换热器换热得到的供热水进行换热后，为生活热水用户提供生活热水，在生活热水换热器中进行换热后的供热水由生活热水侧泵泵入软化水装置，如此循环为生活热水用户提供生活热水。余热利用系统运行稳定以后，自来水供水量为生活热水量和冷暖用户补水量。
前述的百kW-MW级SOFC冷热电系统的运行方法中，S1中后燃室出口气体通过烟气热水换热器后的温度为71-75℃。
前述的百kW-MW级SOFC冷热电系统的运行方法中，当SOFC停机小于48小时，还包括：
SOFC保温阶段，启动电加热装置，打开烟气旁通阀，重整器、鼓风机、空气预热器和SOFC保持运行状态，SOFC冷热电系统其他装置依次关闭，开始SOFC预热阶段的循环过程。
前述的百kW-MW级SOFC冷热电系统的运行方法中，夏季运行时，余热利用系统运行方法包括以下过程：
自来水经过自来水泵增压后经分离器IV分为两部分，一部分通过软化水装置，由自来水处理成软化水，出软化水装置的软化水分为两部分，一部分软化水进入软化水水箱，然后出软化水水箱，进入由后燃室出口气体提供能量的吸收式制冷装置中制冷，由吸收式制冷装置制冷后得到的供冷水过分离器II分为两部分，冷负荷低时，一部分供冷水经混合器I直接为冷暖用户供供冷水，另一部分供冷水进入蓄冷蓄热罐中存储起来，此时阀I处于关闭状态；冷负荷高时，由吸收式制冷装置制冷后得到的供冷水全部经分离器II进入混合器I，同时阀I打开，蓄冷蓄热罐放出存储的供冷水，两股水共同进入混合器I为冷暖用户供供冷水，所述供冷水温度为5-9℃，冷暖用户的回水经输送泵后泵入软化水装置循环使用，出软化水装置的软化水，另一部分进入后燃室出口气体提供能量的烟气热水换热器中进行换热，经烟气热水换热器换热得到的供热水通过分离器III分为两部分，生活热水负荷低时，一部分供热水经混合器II进入生活热水换热器换热，另一部分供热水进入生活热水储罐中存储起来，此时阀II处于关闭状态；生活热水负荷高时，经烟气热水换热器换热得到的供热水经过分离器III全部进入混合器II，同时阀II打开，生活热水储罐中存储的供热水也进入混合器II，两股供热水全部进入生活热水换热器换热，经过生活热水换热器换热后供热水经生活热水系统侧泵泵入软化水装置循环使用，自来水经过自来水泵增压后经分离器IV分为两部分，一部分自来水通过软化水装置，按照以上循环使用，另一部分自来水进入生活热水换热器同供热水进行换热后，自来水换热成热自来水为给生活热水用户提供生活热水。余热系统运行稳定后，自来水供水量为生活热水量和冷暖用户供冷水的补水量。
前述的百kW-MW级SOFC冷热电系统的运行方法中，冬季运行时，余热利用系统运行方法包括以下过程：
自来水经过自来水泵增压后经分离器IV分为两部分，一部分通过软化水装置，由自来水处理成软化水，出软化水装置的软化水分为两部分，一部分软化水进入软化水水箱，然后出软化水水箱，进入由后燃室出口气体提供能量的吸收式制冷装置中制热，由吸收式制冷装置制热得到的供暖水过分离器II分为两部分，热负荷低时，一部分供暖水经混合器I直接为冷暖用户供供暖水，另一部分供暖水进入蓄冷蓄热罐中存储起来，此时阀I处于关闭状态；热负荷高时，由吸收式制冷装置制热得到的供暖水全部经分离器II进入混合器I，同时阀I打开，蓄冷蓄热罐放出存储的供暖水，两股水共同进入混合器I为冷热用户供供暖水，所述供暖水温度85-95℃，冷热用户的回水经输送泵后泵入软化水装置循环使用，出软化水装置的软化水，另一部分进入后燃室出口气体提供能量的烟气热水换热器中进行换热，经烟气热水换热器换热得到的供热水通过分离器III分为两部分，生活热水负荷低时，一部分供热水经混合器II进入生活热水换热器换热，另一部分供热水进入生活热水储罐中存储起来，此时阀II处于关闭状态；生活热水负荷高时，经烟气热水换热器换热的供热水经过分离器III全部进入混合器II，同时阀II打开，生活热水储罐中存储的供热水也进入混合器II，两股供热水全部进入生活热水换热器换热，经过生活热水换热器换热后供热水经生活热水系统侧泵泵入软化水装置循环使用，自来水经过自来水泵增压后经分离器IV分为两部分，一部分自来水通过软化水装置，按照以上循环使用，另一部分自来水进入生活热水换热器同供热水进行换热后，自来水换热成热自来水为生活热水用户提供生活热水。余热系统运行稳定后，自来水供水量为生活热水量和冷暖用户供暖水的补水量。
前述的百kW-MW级SOFC冷热电系统的运行方法中，所述热自来水温度为55-60℃，所述供热水温度65-70℃。
与现有技术相比，本发明的有益之处在于：
1、本发明公开了一种百kW-MW级SOFC冷热电系统，可以同时为用户提供冷热电三种形式的能源，并且百kW-MW级SOFC冷热电系统包含蓄冷蓄热罐及生活热水储罐，具有冷热负荷调节功能。
2、本发明一种百kW-MW级SOFC冷热电系统中，使用了软化水装置处理自来水，由于软化水装置价格低廉，降低了百kW-MW级SOFC冷热电系统制造成本。
3、本发明中的余热利用系统可有效利用后燃室排烟余热，余热利用系统利用后燃室排烟余热后，即后燃室出口气体通过烟气热水换热器后的温度为71-75℃，将SOFC冷热电系统的效率提高到88％。
4、本发明中天然气经过脱硫装置后，进入SOFC阳极作为固体氧化燃料电池的燃料使用，因此SOFC阴极排放气中NOx、SOX的含量低于5mg/m3,实现了百kW-MW级SOFC冷热电系统的清洁环保。
5、本发明百kW-MW级SOFC冷热电系统中，使用了电加热装置对SOFC进行预热和保温，缩短电池启动时间，电池启动时间为现有技术中SOFC启动时间10％-50％。
6、本发明百kW-MW级SOFC冷热电系统运行方法，有效匹配用户负荷特性，提升系统运行效率5％以上。
附图说明
图1是本发明百kW-MW级SOFC冷热电系统结构示意图；
附图标记的含义：1-脱硫装置 2-重整器 3-鼓风机 4-空气预热器 5-电加热装置6-SOFC 7—直流交流转换器 8—电用户 9—分离器I 10-后燃室 11—吸收式制冷装置12—分离器II 13—蓄冷蓄热罐 14-阀I 15-混合器I 16-冷暖用户 17-输送泵18-自来水泵 19-分离器IV 20-软化水装置 21-软化水箱 22-烟气热水换热器23-分离器III 24-生活热水储罐 25-阀II 26-混合器II 27-生活热水换热器28-生活热水系统侧泵 29-生活热水用户 30-烟气旁通阀31-SOFC阳极 32-SOFC阴极
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
具体实施方式
如图1所示，一种百kW-MW级SOFC冷热电系统，包括SOFC发电供电系统和余热利用系统，所述SOFC发电供电系统发生电化学反应将化学能转化成电能，为电用户8提供用电；所述电化学反应完成后，SOFC发电供电系统SOFC阳极31出口气分一部分回SOFC发电供电系统重复利用；另一部分与其SOFC阴极32出口气混合燃烧，通过SOFC阳极出口气和SOFC阴极出口气混合燃烧而将电化学反应中未充分反应的气体燃料的化学能转化为内能，燃烧后的尾气依次通过SOFC系统和余热利用系统排向大气，燃烧后的尾气作为能量供给SOFC发电供电系统和余热利用系统使用；余热利用系统利用燃烧后的尾气供能至冷暖用户16，并供热至生化热水用户29。本系统同时为用户提供冷热电三种形式的能源，并且百kW-MW级SOFC冷热电系统中的余热利用系统包含蓄冷蓄热罐及生活热水储罐，具有冷热负荷调节功能。燃烧后的尾气依次通过SOFC系统和余热利用系统排向大气，此时排向大气的燃烧后的尾气温度为71-75℃，从而将本发明百kW-MW级SOFC冷热电系统的效率提到88％。
如图1所示，所述SOFC发电供电系统包括：脱硫装置1、重整器2、鼓风机3、空气预热器4、电加热装置5、SOFC6、烟气旁通阀30和后燃室10，SOFC6包括SOFC阳极31和SOFC阴极32，脱硫装置1与重整器2连通，重整器2分别与空气预热器4和SOFC阳极31连通，鼓风机3与空气预热器4连通，空气预热器4通过烟气旁通阀30与余热利用系统连通，电加热装置5位于空气预热器4与SOFC阴极32之间的管道上，后燃室10与重整器2连通。电加热装置5位于空气预热器4与SOFC阴极32之间管道上，用于加热经过管道的空气，电加热装置5通过加热经过管道的空气对SOFC6进行预热和保温，缩短电池启动时间，电池启动时间为现有技术中SOFC6启动时间的10％-50％。
如图1所示，所述余热利用系统包括自来水泵18、分离器IV19、软化水装置20、软化水水箱21、吸收式制冷装置11、分离器II12、蓄冷蓄热罐13、混合器I15、冷暖用户16、阀I14、输送泵17、烟气热水换热器22、分离器III23、生活热水储罐24、阀II25、混合器II26、生活热水系统侧泵28、生活热水换热器27和生活热水用户29，吸收式制冷装置11进气口与空气预热器4出气口连接，吸收式制冷装置11出气口与烟气热水换热器22进气口连接，吸收式制冷装置11出水口通过分离器I12分别与蓄冷蓄热罐13进水口和混合器I15进水口连接，蓄冷蓄热罐13出水口与混合器I15进水口通过设置有阀I14的管道连接，混合器I15出水口与冷暖用户16连接，冷暖用户16通过输送泵17泵与软化水装置20连通，软化水装置20与软化水箱21通过管道连接，软化水装置20与烟气热水换热器22进水口通过管道连接，烟气热水换热器22出水口通过分离器III23分别与生活热水储罐24进水口和混合器II26进水口连接，生活热水储罐24出水口与混合器II26进水口通过设置有阀II25的管道连接，混合器II26的出水口与生活热水换热器27热水进水口连接，生活热水换热器27热水出水口通过生活热水系统侧泵28与软化水装置20连接，生活热水换热器27的冷水进水口与分离器IV19出水口连接，生活热水换热器27冷水出水口与生活热水用户29连接。进一步，所述软化水水箱21的容积为3-5m3。软化水水箱容积根据余热利用系统运行时最大供水量和最小供水量得出软化水水箱容积范围为3-5m3。
本发明的实施例1：百kW-MW级SOFC冷热电系统的运行方法，包括以下步骤：
步骤S1，SOFC预热阶段，打开烟气旁通阀，启动重整器、鼓风机、空气预热器、电加热装置和SOFC，空气通过鼓风机增压后进入空气预热器，经空气预热器后通过管道进入SOFC阴极内，电加热装置对空气预热器与SOFC之间的管道内的空气进行加热，出SOFC阴极的空气进入后燃室，后燃室出口空气进入重整器，重整器出口空气再次回到空气预热器中，空气预热器出口空气通过烟气旁通阀排入大气，如此循环开始另一轮对SOFC的预热过程，经过一段时间，SOFC预热到指定温度，SOFC预热阶段结束；
步骤S2，SOFC稳定运行阶段，SOFC预热阶段结束，关闭电加热装置和烟气旁通阀，天然气经脱硫装置脱硫后进入重整器中，与SOFC阳极部分出口气体混合重整，重整之后的混合气体进入SOFC阳极，与进入SOFC阴极的空气在SOFC内部发生电化学反应，将化学能直接转化成电能，经过直流交流转化器转化成交流电供电用户使用；所述电化学反应完成后，SOFC阳极出口气体经分流器I分为两部分，一部分SOFC阳极出口气体进入重整器与经过脱硫装置的天然气重整，重整之后混合气体进入SOFC阳极，与经鼓风机增压后经空气预热器预热后进入SOFC阴极的空气在SOFC内部发生电化学反应，所述进入SOFC阴极的空气经鼓风机增压后输送至空气预热器，经空气预热器预热后进入阴极，如此循环；另一部分SOFC阳极出口气体进入后燃室与SOFC阴极出口气体混合燃烧，通过SOFC阳极出口气和SOFC阴极出口气混合燃烧而将电化学反应中未充分反应的气体燃料的化学能转化为内能，后燃室出口气体依次通过重整器为重整器提供热量，通过空气预热器为空气预热器提供热量，通过吸收式制冷装置为吸收式制冷装置制冷制热提供能量，通过烟气热水换热器为在烟气热水换热器中换热的软化水提供热量，后燃室出口气体通过烟气热水换热器后排入大气，自来水经过自来水泵增压后经分离器IV分为两部分，一部分自来水通过软化水装置、软化水水箱、吸收式制冷装置、分离器II、蓄冷蓄热罐、混合器I为冷暖用户提供供冷水/供暖水，冷暖用户的回水通过输送泵泵入软化水装置，如此循环对冷暖用户供能，夏季时为冷用户提供供冷水，吸收式制冷装置制冷，蓄冷蓄热罐储存供冷水，冬季时为暖用户提供供暖水，吸收式制冷装置制热，蓄冷蓄热罐储存供暖水；另一部分自来水，在生活热水换热器中与经过烟气热水换热器换热得到的供热水进行换热后，为生活热水用户提供生活热水，在生活热水换热器中进行换热后的供热水由生活热水侧泵泵入软化水装置，如此循环为生活热水用户提供生活热水。余热利用系统运行稳定以后，自来水供水量为生活热水量和冷暖用户补水量。
进一步，夏季运行时，余热利用系统运行方法包括以下过程：
自来水经过自来水泵增压后经分离器IV分为两部分，一部分通过软化水装置，由自来水处理成软化水，出软化水装置的软化水分为两部分，一部分软化水进入软化水水箱，然后出软化水水箱，进入由后燃室出口气体提供能量的吸收式制冷装置中制冷，由吸收式制冷装置制冷后得到的供冷水过分离器II分为两部分，冷负荷低时，一部分供冷水经混合器I直接为冷暖用户供供冷水，另一部分供冷水进入蓄冷蓄热罐中存储起来，此时阀I处于关闭状态；冷负荷高时，由吸收式制冷装置制冷后得到的供冷水全部经分离器II进入混合器I，同时阀I打开，蓄冷蓄热罐放出存储的供冷水，两股水共同进入混合器I为冷暖用户供供冷水，冷暖用户的回水经输送泵后泵入软化水装置循环使用，出软化水装置的软化水，另一部分进入后燃室出口气体提供能量的烟气热水换热器中进行换热，经烟气热水换热器换热得到的供热水通过分离器III分为两部分，生活热水负荷低时，一部分供热水经混合器II进入生活热水换热器换热，另一部分供热水进入生活热水储罐中存储起来，此时阀II处于关闭状态；生活热水负荷高时，经烟气热水换热器换热得到的供热水经过分离器III全部进入混合器II，同时阀II打开，生活热水储罐中存储的供热水也进入混合器II，两股供热水全部进入生活热水换热器换热，经过生活热水换热器换热后供热水经生活热水系统侧泵泵入软化水装置循环使用，自来水经过自来水泵增压后经分离器IV分为两部分，一部分自来水通过软化水装置，按照以上循环使用，另一部分自来水进入生活热水换热器同供热水进行换热后，自来水换热成热自来水为给生活热水用户提供生活热水。余热系统运行稳定后，自来水供水量为生活热水量和冷暖用户供冷水的补水量。在本实施例中，所述供冷水温度为6℃，所述热自来水温度为55℃，所述供热水温度65℃。
进一步，冬季运行时，余热利用系统运行方法包括以下过程：
自来水经过自来水泵增压后经分离器IV分为两部分，一部分通过软化水装置，由自来水处理成软化水，出软化水装置的软化水分为两部分，一部分软化水进入软化水水箱，然后出软化水水箱，进入由后燃室出口气体提供能量的吸收式制冷装置中制热，由吸收式制冷装置制热得到的供暖水过分离器II分为两部分，热负荷低时，一部分供暖水经混合器I直接为冷暖用户供供暖水，另一部分供暖水进入蓄冷蓄热罐中存储起来，此时阀I处于关闭状态；热负荷高时，由吸收式制冷装置制热得到的供暖水全部经分离器II进入混合器I，同时阀I打开，蓄冷蓄热罐放出存储的供暖水，两股水共同进入混合器I为冷/热用户供供暖水，冷/热用户的回水经输送泵后泵入软化水装置循环使用，出软化水装置的软化水，另一部分进入后燃室出口气体提供能量的烟气热水换热器中进行换热，经烟气热水换热器换热得到的供热水通过分离器III分为两部分，生活热水负荷低时，一部分供热水经混合器II进入生活热水换热器换热，另一部分供热水进入生活热水储罐中存储起来，此时阀II处于关闭状态；生活热水负荷高时，经烟气热水换热器换热的供热水经过分离器III全部进入混合器II，同时阀II打开，生活热水储罐中存储的供热水也进入混合器II，两股供热水全部进入生活热水换热器换热，经过生活热水换热器换热后供热水经生活热水系统侧泵泵入软化水装置循环使用，自来水经过自来水泵增压后经分离器IV分为两部分，一部分自来水通过软化水装置，按照以上循环使用，另一部分自来水进入生活热水换热器同供热水进行换热后，自来水换热成热自来水为生活热水用户提供生活热水。余热系统运行稳定后，自来水供水量为生活热水量和冷暖用户供暖水的补水量。在本实施例中，供暖水温度85℃，所述热自来水温度为60℃，所述供热水温度70℃。
当SOFC6停机小于48小时，还包括：
S3，SOFC保温阶段，启动电加热装置，打开烟气旁通阀，重整器、鼓风机、空气预热器和SOFC保持运行状态，SOFC冷热电系统其他装置依次关闭，开始SOFC预热阶段的循环过程。
本发明的实施例2：百kW-MW级SOFC冷热电系统的运行方法，包括以下步骤：
步骤S1，SOFC预热阶段，打开烟气旁通阀，启动重整器、鼓风机、空气预热器、电加热装置和SOFC，空气通过鼓风机增压后进入空气预热器，经空气预热器后通过管道进入SOFC阴极内，电加热装置对空气预热器与SOFC之间的管道内的空气进行加热，出SOFC阴极的空气进入后燃室，然后出后燃室的空气进入重整器，然后出重整器的空气再次回到空气预热器中，出空气预热器的空气通过烟气旁通阀排入大气，如此循环开始另一轮对SOFC的预热过程，经过一段时间，SOFC预热到指定温度，SOFC余热阶段结束；
步骤S2，SOFC稳定运行阶段，SOFC预热阶段结束，关闭电加热装置和烟气旁通阀，天然气经脱硫装置脱硫后进入重整器中，与SOFC阳极部分出口气体混合重整，重整之后的混合气体进入SOFC阳极，与进入SOFC阴极的空气在SOFC内部发生电化学反应，将化学能直接转化成电能，经过直流交流转化器转化成交流电供电用户使用；所述电化学反应完成后，SOFC阳极出口气体经分流器I分为两部分，一部分SOFC阳极出口气体进入重整器与经过脱硫装置的天然气重整，重整之后混合气体进入SOFC阳极，与经鼓风机增压后经空气预热器预热后进入SOFC阴极的空气在SOFC内部发生电化学反应，所述进入SOFC阴极的空气经鼓风机增压后输送至空气预热器，经空气预热器预热后进入阴极，如此循环；另一部分SOFC阳极出口气体进入后燃室与SOFC阴极出口气体混合燃烧，通过SOFC阳极出口气和SOFC阴极出口气混合燃烧而将电化学反应中未充分反应的气体燃料的化学能转化为内能，后燃室出口气体依次通过重整器为重整器提供热量，通过空气预热器为空气预热器提供热量，通过吸收式制冷装置为吸收式制冷装置制冷制热提供能量，通过烟气热水换热器为在烟气热水换热器中换热的软化水提供热量，后燃室出口气体通过烟气热水换热器后排入大气，自来水经过自来水泵增压后经分离器IV分为两部分，一部分自来水通过软化水装置、软化水水箱、吸收式制冷装置、分离器II、蓄冷蓄热罐、混合器I为冷暖用户提供供冷水/供暖水，冷暖用户的回水通过输送泵泵入软化水装置，如此循环对冷暖用户供能，夏季时为冷用户提供供冷水，吸收式制冷装置制冷，蓄冷蓄热罐储存供冷水，冬季时为暖用户提供供暖水，吸收式制冷装置制热，蓄冷蓄热罐储存供暖水；另一部分自来水，在生活热水换热器中与经过烟气热水换热器换热得到的供热水进行换热后，为生活热水用户提供生活热水，在生活热水换热器中进行换热后的供热水由生活热水侧泵泵入软化水装置，如此循环为生活热水用户提供生活热水。余热利用系统运行稳定以后，自来水供水量为生活热水量和冷暖用户补水量。
进一步，夏季运行时，余热利用系统运行方法包括以下过程：
自来水经过自来水泵增压后经分离器IV分为两部分，一部分通过软化水装置，由自来水处理成软化水，出软化水装置的软化水分为两部分，一部分软化水进入软化水水箱，然后出软化水水箱，进入由后燃室出口气体提供能量的吸收式制冷装置中制冷，由吸收式制冷装置制冷后得到的供冷水过分离器II分为两部分，冷负荷低时，一部分供冷水经混合器I直接为冷暖用户供供冷水，另一部分供冷水进入蓄冷蓄热罐中存储起来，此时阀I处于关闭状态；冷负荷高时，由吸收式制冷装置制冷后得到的供冷水全部经分离器II进入混合器I，同时阀I打开，蓄冷蓄热罐放出存储的供冷水，两股水共同进入混合器I为冷暖用户供供冷水，冷暖用户的回水经输送泵后泵入软化水装置循环使用，出软化水装置的软化水，另一部分进入后燃室出口气体提供能量的烟气热水换热器中进行换热，经烟气热水换热器换热得到的供热水通过分离器III分为两部分，生活热水负荷低时，一部分供热水经混合器II进入生活热水换热器换热，另一部分供热水进入生活热水储罐中存储起来，此时阀II处于关闭状态；生活热水负荷高时，经烟气热水换热器换热得到的供热水经过分离器III全部进入混合器II，同时阀II打开，生活热水储罐中存储的供热水也进入混合器II，两股供热水全部进入生活热水换热器换热，经过生活热水换热器换热后供热水经生活热水系统侧泵泵入软化水装置循环使用，自来水经过自来水泵增压后经分离器IV分为两部分，一部分自来水通过软化水装置，按照以上循环使用，另一部分自来水进入生活热水换热器同供热水进行换热后，自来水换热成热自来水为给生活热水用户提供生活热水。余热系统运行稳定后，自来水供水量为生活热水量和冷暖用户供冷水的补水量。在本实施例中，所述供冷水温度为8℃，所述热自来水温度为56℃，所述供热水温度70℃。
进一步，冬季运行时，余热利用系统运行方法包括以下过程：
自来水经过自来水泵增压后经分离器IV分为两部分，一部分通过软化水装置，由自来水处理成软化水，出软化水装置的软化水分为两部分，一部分软化水进入软化水水箱，然后出软化水水箱，进入由后燃室出口气体提供能量的吸收式制冷装置中制热，由吸收式制冷装置制热得到的供暖水过分离器II分为两部分，热负荷低时，一部分供暖水经混合器I直接为冷暖用户供供暖水，另一部分供暖水进入蓄冷蓄热罐中存储起来，此时阀I处于关闭状态；热负荷高时，由吸收式制冷装置制热得到的供暖水全部经分离器II进入混合器I，同时阀I打开，蓄冷蓄热罐放出存储的供暖水，两股水共同进入混合器I为冷/热用户供供暖水，冷/热用户的回水经输送泵后泵入软化水装置循环使用，出软化水装置的软化水，另一部分进入后燃室出口气体提供能量的烟气热水换热器中进行换热，经烟气热水换热器换热得到的供热水通过分离器III分为两部分，生活热水负荷低时，一部分供热水经混合器II进入生活热水换热器换热，另一部分供热水进入生活热水储罐中存储起来，此时阀II处于关闭状态；生活热水负荷高时，经烟气热水换热器换热的供热水经过分离器III全部进入混合器II，同时阀II打开，生活热水储罐中存储的供热水也进入混合器II，两股供热水全部进入生活热水换热器换热，经过生活热水换热器换热后供热水经生活热水系统侧泵泵入软化水装置循环使用，自来水经过自来水泵增压后经分离器IV分为两部分，一部分自来水通过软化水装置，按照以上循环使用，另一部分自来水进入生活热水换热器同供热水进行换热后，自来水换热成热自来水为生活热水用户提供生活热水。余热系统运行稳定后，自来水供水量为生活热水量和冷暖用户供暖水的补水量。在本实施例中，供暖水温度90℃，所述热自来水温度为59℃，所述供热水温度65℃。
当SOFC6停机小于48小时，还包括：
S3，SOFC保温阶段，启动电加热装置，打开烟气旁通阀，重整器、鼓风机、空气预热器和SOFC保持运行状态，SOFC冷热电系统其他装置依次关闭，开始SOFC预热阶段的循环过程。

Claims (10)

1.一种百kW-MW级SOFC冷热电系统，其特征在于，包括SOFC发电供电系统和余热利用系统，所述SOFC发电供电系统发生电化学反应将化学能转化成电能，为电用户(8)提供用电；所述电化学反应完成后，SOFC发电供电系统SOFC阳极(31)出口气分一部分回SOFC发电供电系统重复利用；另一部分与其SOFC阴极(32)出口气混合燃烧，通过SOFC阳极出口气和SOFC阴极出口气混合燃烧而将电化学反应中未充分反应的气体燃料的化学能转化为内能，燃烧后的尾气依次通过SOFC系统和余热利用系统排向大气，燃烧后的尾气作为能量供给SOFC发电供电系统和余热利用系统使用；余热利用系统利用燃烧后的尾气供能至冷暖用户(16)，并供热至生活热水用户(29)。
2.根据权利要求1所述的百kW-MW级SOFC冷热电系统，其特征在于，所述SOFC发电供电系统包括脱硫装置(1)、重整器(2)、鼓风机(3)、空气预热器(4)、电加热装置(5)、SOFC(6)、烟气旁通阀(30)和后燃室(10)，SOFC(6)包括SOFC阳极(31)和SOFC阴极(32)，脱硫装置(1)与重整器(2)连通，重整器(2)分别与空气预热器(4)和SOFC阳极(31)连通，鼓风机(3)与空气预热器(4)连通，空气预热器(4)与余热利用系统通过烟气旁通阀(30)连通，电加热装置(5)位于空气预热器(4)与SOFC阴极(32)之间的管道上，后燃室(10)与重整器(2)连通。
3.根据权利要求1所述的百kW-MW级SOFC冷热电系统，其特征在于，所述余热利用系统包括自来水泵(18)、分离器IV(19)、软化水装置(20)、软化水水箱(21)、吸收式制冷装置(11)、分离器II(12)、蓄冷蓄热罐(13)、阀I(14)、混合器I(15)、冷暖用户(16)、输送泵(17)、烟气热水换热器(22)、分离器III(23)、生活热水储罐(24)、阀II(25)、混合器II(26)、生活热水系统侧泵(28)、生活热水换热器(27)和生活热水用户(29)，吸收式制冷装置(11)进气口与空气预热器(4)出气口连接，吸收式制冷装置(11)出气口与烟气热水换热器(22)进气口连接，吸收式制冷装置(11)出水口通过分离器I(12)分别与蓄冷蓄热罐(13)进水口和混合器I(15)进水口连接，蓄冷蓄热罐(13)出水口与混合器I(15)进水口通过设置有阀I(14)的管道连接，混合器I(15)出水口与冷暖用户(16)连接，冷暖用户(16)通过输送泵(17)与软化水装置(20)连通，软化水装置(20)与软化水箱(21)通过管道连接，软化水装置(20)与烟气热水换热器(22)进水口通过管道连接，烟气热水换热器(22)出水口通过分离器III(23)分别与生活热水储罐(24)进水口和混合器II(26)进水口连接，生活热水储罐(24)出水口与混合器II(26)进水口通过设置有阀II(25)的管道连接，混合器II(26)的出水口与生活热水换热器(27)热水进水口连接，生活热水换热器(27)热水出水口通过生活热水系统侧泵(28)与软化水装置(20)连接，生活热水换热器(27)的冷水进水口与分离器IV(19)出水口连接，生活热水换热器(27)冷水出水口与生活热水用户(29)连接。
4.根据权利要求3所述百kW-MW级SOFC冷热电系统，其特征在于，所述软化水水箱(21)的容积为3m3-5m3。
5.百kW-MW级SOFC冷热电系统的运行方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：SOFC预热阶段，打开烟气旁通阀，启动重整器、鼓风机、空气预热器、电加热装置和SOFC，空气通过鼓风机增压后进入空气预热器，经空气预热器后通过管道进入SOFC阴极内，电加热装置对空气预热器与SOFC之间的管道内的空气进行加热，出SOFC阴极的空气进入后燃室，后燃室出口空气进入重整器，重整器出口空气再次回到空气预热器中，空气预热器出口空气通过烟气旁通阀排入大气，如此循环开始另一轮对SOFC的预热过程，经过一段时间，所述一段时间为6-8小时，SOFC预热到指定温度，所述指定温度为600-800℃，SOFC预热阶段结束；
步骤S2：SOFC稳定运行阶段，SOFC预热阶段结束，关闭电加热装置和烟气旁通阀，天然气经脱硫装置脱硫后进入重整器中，与SOFC阳极部分出口气体混合重整，重整之后的混合气体进入SOFC阳极，与进入SOFC阴极的空气在SOFC内部发生电化学反应，将化学能直接转化成电能，经过直流交流转换器转化成交流电供电用户使用；所述电化学反应完成后，SOFC阳极出口气体经分流器I分为两部分，一部分SOFC阳极出口气体进入重整器与经过脱硫装置的天然气重整，重整之后混合气体进入SOFC阳极，与经鼓风机增压后经空气预热器预热后进入SOFC阴极的空气在SOFC内部发生电化学反应，所述进入SOFC阴极的空气经鼓风机增压后输送至空气预热器，经空气预热器预热后进入阴极，如此循环；另一部分SOFC阳极出口气体进入后燃室与SOFC阴极出口气体混合燃烧，通过SOFC阳极出口气和SOFC阴极出口气混合燃烧而将电化学反应中未充分反应的气体燃料的化学能转化为内能，后燃室出口气体依次通过重整器为重整器提供热量，通过空气预热器为空气预热器提供热量，通过吸收式制冷装置为吸收式制冷装置制冷制热提供能量，通过烟气热水换热器为在烟气热水换热器中换热的软化水提供热量，后燃室出口气体通过烟气热水换热器后排入大气，自来水经过自来水泵增压后经分离器IV分为两部分，一部分自来水通过软化水装置、软化水水箱、吸收式制冷装置、分离器II、蓄冷蓄热罐、混合器I为冷暖用户提供供冷水/供暖水，冷暖用户的回水通过输送泵泵入软化水装置，如此循环对冷暖用户供能，夏季时为冷用户提供供冷水，吸收式制冷装置制冷，蓄冷蓄热罐储存供冷水，冬季时为暖用户提供供暖水，吸收式制冷装置制热，蓄冷蓄热罐储存供暖水；另一部分自来水，在生活热水换热器中与经过烟气热水换热器换热得到的供热水进行换热后，为生活热水用户提供生活热水，在生活热水换热器中进行换热后的供热水由生活热水侧泵泵入软化水装置，如此循环为生活热水用户提供生活热水。余热利用系统运行稳定以后，自来水供水量为生活热水量和冷暖用户补水量。
6.根据权利要求5所述的百kW-MW级SOFC冷热电系统的运行方法，其特征在于，S2中后燃室出口气体通过烟气热水换热器后的温度为71-75℃。
7.根据权利要求5所述的百kW-MW级SOFC冷热电系统的运行方法，其特征在于，当SOFC停机小于48小时，还包括：
步骤S3：SOFC保温阶段，启动电加热装置，打开烟气旁通阀，重整器、鼓风机、空气预热器和SOFC保持运行状态，SOFC冷热电系统其他装置依次关闭，开始SOFC预热阶段的循环过程。
8.根据权利要求5所述百kW-MW级SOFC冷热电系统的运行方法，其特征在于，夏季运行时，余热利用系统运行方法包括以下过程：
自来水经过自来水泵增压后经分离器IV分为两部分，一部分通过软化水装置，由自来水处理成软化水，出软化水装置的软化水分为两部分，一部分软化水进入软化水水箱，然后出软化水水箱，进入由后燃室出口气体提供能量的吸收式制冷装置中制冷，由吸收式制冷装置制冷后得到的供冷水过分离器II分为两部分，冷负荷低时，一部分供冷水经混合器I直接为冷暖用户供供冷水，另一部分供冷水进入蓄冷蓄热罐中存储起来，此时阀I处于关闭状态；冷负荷高时，由吸收式制冷装置制冷后得到的供冷水全部经分离器II进入混合器I，同时阀I打开，蓄冷蓄热罐放出存储的供冷水，两股水共同进入混合器I为冷暖用户供供冷水，所述供冷水温度为5-9℃，冷暖用户的回水经输送泵后泵入软化水装置循环使用，出软化水装置的软化水，另一部分进入后燃室出口气体提供能量的烟气热水换热器中进行换热，经烟气热水换热器换热得到的供热水通过分离器III分为两部分，生活热水负荷低时，一部分供热水经混合器II进入生活热水换热器换热，另一部分供热水进入生活热水储罐中存储起来，此时阀II处于关闭状态；生活热水负荷高时，经烟气热水换热器换热得到的供热水经过分离器III全部进入混合器II，同时阀II打开，生活热水储罐中存储的供热水也进入混合器II，两股供热水全部进入生活热水换热器换热，经过生活热水换热器换热后供热水经生活热水系统侧泵泵入软化水装置循环使用，自来水经过自来水泵增压后经分离器IV分为两部分，一部分自来水通过软化水装置，按照以上循环使用，另一部分自来水进入生活热水换热器同供热水进行换热后，自来水换热成热自来水为给生活热水用户提供生活热水。余热系统运行稳定后，自来水供水量为生活热水量和冷暖用户供冷水的补水量。
9.根据权利要求5所述百kW-MW级SOFC冷热电系统的运行方法，其特征在于，冬季运行时，余热利用系统运行方法包括以下过程：
自来水经过自来水泵增压后经分离器IV分为两部分，一部分通过软化水装置，由自来水处理成软化水，出软化水装置的软化水分为两部分，一部分软化水进入软化水水箱，然后出软化水水箱，进入由后燃室出口气体提供能量的吸收式制冷装置中制热，由吸收式制冷装置制热得到的供暖水过分离器II分为两部分，热负荷低时，一部分供暖水经混合器I直接为冷暖用户供供暖水，另一部分供暖水进入蓄冷蓄热罐中存储起来，此时阀I处于关闭状态；热负荷高时，由吸收式制冷装置制热得到的供暖水全部经分离器II进入混合器I，同时阀I打开，蓄冷蓄热罐放出存储的供暖水，两股水共同进入混合器I为冷/热用户供供暖水，所述供暖水温度为85-95℃，冷/热用户的回水经输送泵后泵入软化水装置循环使用，出软化水装置的软化水，另一部分进入后燃室出口气体提供能量的烟气热水换热器中进行换热，经烟气热水换热器换热得到的供热水通过分离器III分为两部分，生活热水负荷低时，一部分供热水经混合器II进入生活热水换热器换热，另一部分供热水进入生活热水储罐中存储起来，此时阀II处于关闭状态；生活热水负荷高时，经烟气热水换热器换热的供热水经过分离器III全部进入混合器II，同时阀II打开，生活热水储罐中存储的供热水也进入混合器II，两股供热水全部进入生活热水换热器换热，经过生活热水换热器换热后供热水经生活热水系统侧泵泵入软化水装置循环使用，自来水经过自来水泵增压后经分离器IV分为两部分，一部分自来水通过软化水装置，按照以上循环使用，另一部分自来水进入生活热水换热器同供热水进行换热后，自来水换热成热自来水为生活热水用户提供生活热水。余热系统运行稳定后，自来水供水量为生活热水量和冷暖用户供暖水的补水量。
10.根据权利要求8和9任一项权利要求所述百kW-MW级SOFC冷热电系统的运行方法，其特征在于，所述热自来水温度为55-60℃，所述供热水温度65-70℃。
CN201911071917.XA 2019-11-05 2019-11-05 一种百kW-MW级SOFC冷热电系统及其运行方法 Pending CN110701826A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911071917.XA CN110701826A (zh) 2019-11-05 2019-11-05 一种百kW-MW级SOFC冷热电系统及其运行方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911071917.XA CN110701826A (zh) 2019-11-05 2019-11-05 一种百kW-MW级SOFC冷热电系统及其运行方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110701826A true CN110701826A (zh) 2020-01-17

Family

ID=69205130

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911071917.XA Pending CN110701826A (zh) 2019-11-05 2019-11-05 一种百kW-MW级SOFC冷热电系统及其运行方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110701826A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108711631A (zh) * 2018-05-16 2018-10-26 潍柴动力股份有限公司 固体氧化物燃料电池系统及其启动方法
CN113046134A (zh) * 2021-02-05 2021-06-29 中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司 基于双联流化床气化和燃料电池的冷热电联产系统及方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001210340A (ja) * 2000-01-24 2001-08-03 Sanyo Electric Co Ltd 固体高分子型燃料電池の排熱回収システム
JP2006073416A (ja) * 2004-09-03 2006-03-16 Kansai Electric Power Co Inc:The 吸収式冷凍機複合型燃料電池システム
JP2006073417A (ja) * 2004-09-03 2006-03-16 Kansai Electric Power Co Inc:The 燃料電池システム
CN107726423A (zh) * 2017-09-18 2018-02-23 华电电力科学研究院 燃气与温室大棚气肥增施耦合利用系统及其运行方法
CN109065914A (zh) * 2018-07-03 2018-12-21 中国石油大学(北京) 以液化天然气为原料的基于燃料电池的分布式能源系统
CN109687002A (zh) * 2018-11-13 2019-04-26 中广核研究院有限公司 一种分布式冷热电联供系统
CN109764573A (zh) * 2018-12-13 2019-05-17 清华大学 考虑余热充分利用的楼宇型冷热电三联供系统的控制方法
CN211372820U (zh) * 2019-11-05 2020-08-28 中国华电科工集团有限公司 一种百kW-MW级SOFC冷热电系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001210340A (ja) * 2000-01-24 2001-08-03 Sanyo Electric Co Ltd 固体高分子型燃料電池の排熱回収システム
JP2006073416A (ja) * 2004-09-03 2006-03-16 Kansai Electric Power Co Inc:The 吸収式冷凍機複合型燃料電池システム
JP2006073417A (ja) * 2004-09-03 2006-03-16 Kansai Electric Power Co Inc:The 燃料電池システム
CN107726423A (zh) * 2017-09-18 2018-02-23 华电电力科学研究院 燃气与温室大棚气肥增施耦合利用系统及其运行方法
CN109065914A (zh) * 2018-07-03 2018-12-21 中国石油大学(北京) 以液化天然气为原料的基于燃料电池的分布式能源系统
CN109687002A (zh) * 2018-11-13 2019-04-26 中广核研究院有限公司 一种分布式冷热电联供系统
CN109764573A (zh) * 2018-12-13 2019-05-17 清华大学 考虑余热充分利用的楼宇型冷热电三联供系统的控制方法
CN211372820U (zh) * 2019-11-05 2020-08-28 中国华电科工集团有限公司 一种百kW-MW级SOFC冷热电系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108711631A (zh) * 2018-05-16 2018-10-26 潍柴动力股份有限公司 固体氧化物燃料电池系统及其启动方法
CN113046134A (zh) * 2021-02-05 2021-06-29 中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司 基于双联流化床气化和燃料电池的冷热电联产系统及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101499534B (zh) 一种固体氧化物燃料电池分布式热电联产系统
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
CN104170139A (zh) 燃料电池混合动力系统
CN102088099B (zh) 一种固体氧化物燃料电池驱动的冷热电联供循环系统
CN115084574B (zh) 基于柴油重整的固体氧化物燃料电池热电联产系统
CN110701826A (zh) 一种百kW-MW级SOFC冷热电系统及其运行方法
CN102456897B (zh) 燃料电池电热冷联供系统
CN113346117B (zh) 一种固体氧化物燃料电池分布式供能系统
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
CN110676493A (zh) 一种光伏耦合固体氧化物燃料电池冷热电系统及供能方法
US20200313205A1 (en) Fuel cell system including heat exchanger using anode gas or anode off-gas
CN110701827B (zh) 一种紧凑型百kW-MW级SOFC冷热电系统及其运行方法
CN101520234B (zh) 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
CN114400351A (zh) 一种燃料电池热泵系统及其运行方法
CN211372820U (zh) 一种百kW-MW级SOFC冷热电系统
CN113903949A (zh) 一种mw级固体氧化物燃料电池发电系统的热区结构及其运行方法
CN210861803U (zh) 一种紧凑型百kw-mw级sofc冷热电系统
US20190148743A1 (en) Fuel cell system including heat exchanger using burner off-gas
CN114765266A (zh) 一种提高热效率并优化水管理的sofc热电联供系统
CN210576246U (zh) 一种光伏耦合固体氧化物燃料电池冷热电系统
EP4085185B1 (en) Hybrid power system
CN215680740U (zh) 一种生物质气化耦合固体氧化物燃料电池的发电系统
CN220796812U (zh) 一种用于油田开采的燃料电池热电联供系统
CN219371073U (zh) 一种可用于高寒地区的固体氧化物燃料电池热电联产系统
CN113299953B (zh) 燃料电池发电系统快速启动方法、装置、设备及存储介质

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination