CN113540541A - 采用氨水作为燃料的sofc及其级联发电系统和操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用氨水作为燃料的SOFC及其级联发电系统和操作方法，所述采用氨水作为燃料的SOFC包括：阳极层、电解质层、隔离层和阴极层；所述阳极通入压缩后的氨水；所述氨水的质量浓度范围优选为0.65～0.85，SOFC中氨气分解产生的氢气的利用率为75％。在SOFC的燃料方面，除了传统燃料如氢气、天然气等，近年来氨被认为是一种新颖且有前途的燃料，氨燃料具有不排放二氧化碳、功率密度高以及易于液化和运输的特点。本发明中，使用氨水作为SOFC的燃料，与现有使用的氨气相比本发明使用的氨水具有生产工艺成熟、毒性相对较小、不易燃、易于液化和运输和安全性更高的优点。

Description

采用氨水作为燃料的SOFC及其级联发电系统和操作方法
技术领域
本发明属于能源发电技术领域，特别涉及一种采用氨水作为燃料的SOFC及其级联发电系统和操作方法。
背景技术
固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，SOFC)具有电效率高和灵活性好的特点，能有效降低二氧化碳的排放量。SOFC已广泛应用于飞机、电动汽车、发电和分布式能源等领域。SOFC可以在600～1000℃的高温下发电，为了利用SOFC的热量，通常将燃气轮机(Gas Turbine，GT)与SOFC组合在一起以形成SOFC-GT级联发电系统。
在现有的SOFC-GT级联发电系统中，SOFC中通常使用传统燃料(如天然气、碳氢化合物等)，这会造成较为严重的二氧化碳排放问题；而氢气和氨气由于不排放二氧化碳的特点，也逐步得到研究人员的重视，但是氢气和氨气易燃，且不便于运输和储存。
综上，亟需一种新的采用氨水作为燃料的SOFC及其级联发电系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用氨水作为燃料的SOFC及其级联发电系统和操作方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明中，使用氨水作为SOFC的燃料，氨水具有生产工艺成熟、毒性相对较小、功率密度高、不易燃、易于液化和运输的优点。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的一种采用氨水作为燃料的SOFC，包括：阳极层、电解质层、隔离层和阴极层；所述阳极层通入压缩后的氨水。
本发明的进一步改进在于，所述氨水中氨的质量浓度范围为0.65～0.85。
本发明的一种采用氨水作为燃料的SOFC级联发电系统，包括：第一换热器、固体氧化物燃料电池、燃烧室、第二换热器和燃气轮机；
所述第一换热器的冷流进口用于通入压缩后的氨水，所述第一换热器的冷流出口与所述固体氧化物燃料电池的阳极的进口相连通，所述固体氧化物燃料电池的阳极的出口与所述燃烧室的进口相连通；
所述第二换热器的冷流进口用于通入压缩后的空气，所述第二换热器的冷流出口与所述固体氧化物燃料电池的阴极的进口相连通，所述固体氧化物燃料电池的阴极的出口与所述燃烧室的进口相连通；
所述燃烧室的出口与所述第二换热器的热流进口相连通，所述第二换热器的热流出口与所述第一换热器的热流进口相连通，所述第一换热器的热流出口与所述燃气轮机的进口相连通；所述燃气轮机用于带动发电机发电。
本发明的进一步改进在于，还包括：逆变器；
所述逆变器设置于所述固体氧化物燃料电池，用于将所述固体氧化物燃料电池产生的直流电转换为交流电进行输出。
本发明的进一步改进在于，所述第一换热器用于将氨水预热至750℃～850℃；所述第二换热器用于将空气预热至750℃～850℃。
本发明的进一步改进在于，还包括：氨水压缩机、空气压缩机、第三换热器和第一发电机；
所述氨水压缩机的进口用于通入待压缩的氨水，所述氨水压缩机的出口与所述第一换热器的冷流进口相连通；
所述空气压缩机的进口用于通入待压缩的空气，所述空气压缩机的出口与所述第三换热器的冷流进口相连通，所述第三换热器的冷流出口与所述第二换热器的冷流进口相连通；所述燃气轮机的出口与所述第三换热器的热流进口相连通；所述燃气轮机用于带动所述第一发电机发电。
本发明的进一步改进在于，还包括：底循环，用于回收所述第三换热器的热流出口的排气余热。
本发明的进一步改进在于，所述底循环为有机朗肯循环、卡琳娜循环或蒸汽轮机循环。
本发明的进一步改进在于，还包括：蒸发器、氨水透平、第二发电机、第一回热器、第二回热器、第一混合器、第一冷凝器、分流器、第二混合器、第二冷凝器和氨水分离器；
所述蒸发器的热流进口与所述第三换热器的热流出口相连通；
所述蒸发器的冷流出口与所述氨水透平的进口相连通，所述氨水透平用于带动所述第二发电机进行发电；所述氨水透平的出口与所述第一回热器的热流进口相连通；所述第一回热器的热流出口与所述第二回热器的热流进口相连通；所述第一回热器的冷流出口与所述蒸发器的冷流进口相连通；
所述第二回热器的热流出口依次经第一混合器、第一冷凝器、分流器、第二混合器、第二冷凝器与所述第一回热器的冷流进口相连通；
所述分流器的出口与第二回热器的冷流进口相连通，第二回热器的冷流出口与氨水分离器的进口相连通；
氨水分离器的第一出口与所述第二混合器相连通；氨水分离器的第二出口与所述第一混合器相连通。
本发明的一种采用氨水作为燃料的SOFC级联发电系统的操作方法，包括以下步骤：
在第一换热器将氨水预热至750℃～850℃通入固体氧化物燃料电池的阳极层；在第二换热器将空气预热至750℃～850℃通入固体氧化物燃料电池的阴极层；其中，在固体氧化物燃料电池中，氨水中的氨气在固体氧化物燃料电池的阳极层中Ni-YSZ的催化作用下分解为氮气和氢气，阳极层中75％的氢气和阴极层中空气的氧气发生电化学反应产生水并产生直流电；
阳极层的出口气体和阴极层的出口气体均通入燃烧室中充分燃烧释放化学能，燃烧后的气流作为第一换热器预热氨水以及第二换热器预热空气的热源。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
在SOFC的燃料方面，除了传统燃料如氢气、天然气等，近年来氨被认为是一种新颖且有前途的燃料，氨燃料具有不排放二氧化碳、功率密度高以及易于液化和运输的特点。本发明中，使用氨水作为SOFC的燃料，与现有使用的氨燃料相比本发明使用的氨水具有生产工艺成熟、毒性相对较小、功率密度高、不易燃、易于液化和运输的优点。
本发明中，燃烧室出口的燃料气先进入第二换热器和第一换热器，二者分别对空气和氨水进行预热，使其达到SOFC的进口温度(优选的可以是750℃-850℃)，第一换热器出口的燃料气再进入燃气轮机做功。本发明提出的配置能够使空气和氨水预热到更高的温度，从而使得SOFC的工作温度更高，实现更高的工作效率。本发明由于SOFC工作温度高，使得氨在SOFC中能够完全分解，使得燃料室的燃烧温度更高，提高整体的热源温度，使级联系统的发电效率更高。
本发明中，氨水作为燃料，相对于氨气带入了部分水，而水具有冷却效应，并且燃料电池中存在着氨气的吸热分解反应，也具有冷却效果，这两部分冷却效果可以减小流入阴极用于冷却燃料电池的空气流量，从而减少空气压缩机耗功，提高系统热效率。
目前尚没有在SOFC-GT-KCS级联系统中的顶部SOFC和底部KCS同时使用氨水为工质的情况，使用氨水作为燃料的SOFC级联系统具有广阔的前景。本发明提出的使用氨水燃料的SOFC-GT-KCS级联系统，具有优越的配置和高效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是使用氨水为燃料的SOFC结构示意图；
图2是本发明实施例的一种采用氨水作为燃料的SOFC-GT级联发电系统的示意图；
图3是本发明实施例的一种采用氨水作为燃料的SOFC-GT-KCS级联发电系统的示意图；
图4是本发明实施例中，使用氨水作为固体氧化物燃料电池燃料的实验和仿真对比结果示意图；
图5是本发明实施例中，不同浓度下氨水对于SOFC电压影响的示意图；
图6是本发明实施例中，不同浓度下氨水对于SOFC-GT级联发电系统效率影响的示意图；
图7是本发明实施例中，不同浓度下氨水对于SOFC-GT-KCS级联发电系统效率影响的示意；
图中，1、氨水压缩机；2、第一换热器；3、固体氧化物燃料电池；4、逆变器；5、燃烧室；6、第二换热器；7、燃气轮机；8、第一发电机；9、第三换热器；10、空气压缩机；11、蒸发器；12、第一节流阀；13、氨水透平；14、第二发电机；15、第一回热器；16、第二回热器；17、第一混合器；18、第一冷凝器；19、第一增压泵；20、分流器；21、第二混合器；22、第二冷凝器；23、第二增压泵；24、氨水分离器；25、第二节流阀。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术效果及技术方案更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例。基于本发明公开的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，都应属于本发明保护的范围。
本发明的一种采用氨水作为燃料的SOFC，包括：阳极层、电解质层、隔离层和阴极层；所述阳极层通入压缩后的氨水。示例性的，所述氨水中氨的质量浓度范围为0.65～0.85，该范围内浓度越高，效果越好。本发明实施例中示例性的，SOFC中氨气分解产生的氢气的利用率为75％。
在SOFC的燃料方面，除了传统燃料如氢气、天然气等，近年来氨被认为是一种新颖且有前途的燃料，氨燃料具有不排放二氧化碳、功率密度高以及易于液化和运输的特点。本发明中，使用氨水作为SOFC的燃料，与现有使用的氨燃料相比本发明使用的氨水具有生产工艺成熟、毒性相对较小、功率密度高、不易燃、易于液化和运输的优点。
请参阅图2，本发明实施例的一种使用氨水作为固体氧化物燃料电池燃料的级联发电系统，包括：SOFC和GT部分；
氨水从氨水压缩机1的进口进入，出口连接第一换热器2的第一进口，第一换热器2的第一出口连接固体氧化物燃料电池3的阳极。
空气从空气压缩机10的进口进入，出口连接第三换热器9的第一进口，第三换热器9的第一出口连接第二换热器6的第一进口，第二换热器6的第一出口连接固体氧化物燃料电池3的阴极。示例性的，固体氧化物燃料电池3连接逆变器4，SOFC中产生的直流电流通过逆变器4转换为交流电流输出。
固体氧化物燃料电池3的阳极层和阴极层两个出口均连接燃烧室5的进口，燃烧室5的出口连接第二换热器6的第二进口，第二换热器6的第二出口连接第一换热器2的第二进口，第一换热器2的第二出口连接燃气轮机7的进口。示例性的，燃气轮机7连接发电机8，输出电流送往电网。
燃气轮机7的出口连接第三换热器9的第二进口；示例性的，第三换热器9的第二出口的排气压力已降至环境压力101kPa，可直接排向大气。
本发明实施例中，使用了氨水作为SOFC-GT级联发电系统的燃料，提出了更优的配置，在实验中研究了氨水燃料电池的可行性和高效性，并在仿真模型中研究了不同氨水浓度对系统的影响。
本发明上述实施例系统的工作原理及创新点包括：氨水在氨水压缩机1中压缩后进入第一换热器2中预热(获得来自燃烧室并经过第二换热器6后的热量)。随后氨水中的氨气在固体氧化物燃料电池3的阳极中Ni-YSZ的催化作用下分解为氮气和氢气，随后阳极中75％的氢气和阴极氧气发生电化学反应产生水并产生直流电，直流电经过逆变器4后转换为交流电。此后，阳极出口气体和阴极出口气体均被通入燃烧室5中充分燃烧释放化学能，燃烧后的气流经过第二换热器6预热空气，随后经过第一换热器2预热氨水。接着，该气流通入燃气轮机7，并通过第一发电机进行发电。发电后的气流再次经过第三换热器9，预热经过空气压缩机10后的空气。
本发明实施例中，氨水进入SOFC的阳极的过程包括：
(1)氨水进入SOFC的阳极：氨水自环境状态(101kPa，25℃)在氨水压缩机1中被压缩，(示例性的，压比为9.1，换热器压损为10kPa)。在第一换热器2中，氨水获得来自燃烧室并经过第二换热器6后的热量，预热后温度高于750℃(优选的，750℃～850℃)，并进入SOFC的阳极。
(2)空气进入SOFC的阴极：空气自环境状态(101kPa，25℃)在空气压缩机10中被压缩(示例性的，压比为9.2)。在第三换热器9中，空气被燃气轮机7的排气预热；在第二换热器6中，空气被燃烧室燃烧后的燃料气预热至750℃以上(优选的，750℃～850℃)，并进入SOFC的阴极。
SOFC中发生电化学反应的同时会产生热量，一部分热量用于给氨气分解过程供热，另外一部分热量用于生成气体和未反应气体的加热升温，因此SOFC出口处的温度会比进口处更高。
本发明实施例中，SOFC工作过程分为两部分，第一步为氨的分解，第二步为氢和氧的电化学反应：
Figure BDA0003134502720000081
Figure BDA0003134502720000082
由于SOFC工作温度在750℃以上，在阳极材料Ni-YSZ(镍-氧化钇掺杂氧化锆)的催化作用下氨会完全分解。空气流量必须过量，选取空气利用系数为0.5。
本发明实施例中示例性的，SOFC的阳极层材料为Ni-Y2O3掺杂ZrO2(Ni-YSZ)，阴极层材料为La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ-Ce0.9Gd0.1O1.95(LSCF-CGO),电解质层材料为YSZ，阴极层与电解质层之间的隔离层材料为CGO。
本发明实施例的燃烧室5部分：SOFC中的生成气体和25％未反应氢气等均进入燃烧室充分燃烧，燃烧后的温度可达1133℃(氨水浓度0.85下)；燃烧室燃烧后的燃料气分别在第二换热器6，第一换热器2中对空气和氨水进行预热，使之达到750℃以上。
本发明实施例中，燃气轮机7部分：燃料气在两个换热器释放热量后进入燃气轮机，燃气轮机进口最高温度达780℃(氨水浓度0.85下)；燃气轮机做功后通过发电机8输出电流；燃气轮机排气在第三换热器9中预热空气；预热后的排气温度最高为441℃(氨水浓度0.85下)，最低为373℃。
请参阅图2，本发明实施例的一种SOFC-GT-KCS级联发电系统，SOFC-GT混合系统的排气温度依旧较高，为了进一步实现节能减排，可以进一步加入底循环，如有机朗肯循环、卡琳娜循环(KCS)和蒸汽轮机循环等。其中，卡琳娜循环使用氨水为工质，十分适用于回收中低温热源的废热。相对于蒸汽轮机循环，氨水工质在蒸发器和冷凝器中的热匹配性能更优；相对于有机朗肯循环，氨水工质的环保性更好，且生产工艺成熟。
卡琳娜循环中的氨水工作溶液在蒸发器11中回收热量后经过第一节流阀12，通过氨水透平13和第二发电机14发电。发电后的氨水工作溶液依次经过第一回热器15和第二回热器16为氨水工作溶液和基础氨溶液提供热量。第一混合器17中混合了发电后的氨水工作溶液和贫氨溶液，形成基础氨溶液。并依次通过第一冷凝器18与水换热和第一增压泵19提升压力。在分流器20处，一股基础氨溶液进入第二混合器21与来自氨水分离器24分离后的富氨蒸汽混合；另一股基础氨溶液经过第二回热器16回热后进入氨水分离器24，分离为富氨蒸汽和贫氨溶液。富氨蒸汽进入第二混合器21与来自分流器20分流后的基础氨溶液混合，贫氨溶液经第二节流阀25后与氨水工作溶液在第一混合器17中混合。第二混合器21混合后的氨水工作溶液进入第二冷凝器22换热，并通过第二增压泵23升压。随后，氨水工作溶液吸收第一回热器15的热量，并进入蒸发器11吸收热量。至此，卡琳娜循环完成。
综上，本发明实施例公开了一种使用氨水作为固体氧化物燃料电池燃料的级联发电系统，包括SOFC燃料电池发电部分，GT燃气轮机发电部分和KCS余热回收部分。氨水和空气经压缩机压缩和换热器预热后进入SOFC燃料电池发生电化学反应并发电。发电后未反应的氨水、空气和生产的氢气进入燃烧室燃烧后，通过燃气轮机GT发电通向电网。燃气轮机GT排气通过蒸发器向KCS余热回收部分的氨水工质放热，氨水工质随后在卡琳娜循环系统中循环并向外界发电。本发明公开了一种使用氨水作为燃料的SOFC-GT-KCS级联发电系统。使用氨水作为燃料，系统发电效率达到了62％，并且二氧化碳排放量为零，实现了高效环保的要求。同时，通过级联系统，实现了能量的梯级利用，结构紧凑，满足节约能源的需要。作为氢载体，“绿色燃料”氨水由于不排放二氧化碳和高功率密度，有望替代固体氧化物燃料电池(SOFC)中的传统碳氢燃料。本发明实施例通过结合SOFC/燃气轮机(GT)系统和Kalina循环系统(KCS)提出了一种创新的级联电力系统。“绿色”氨水混合物不仅用作SOFC的燃料，而且还用作底部KCS的工作流体。建立了使用氨水的SOFC-GT-KCS混合系统的综合数学模型，以预测系统性能。同时，通过实验数据验证了SOFC的电化学模型。此外，评估了混合动力系统在基准条件下的性能，并研究了燃料氨水浓度的影响。结果表明，在设计条件下，拟议的SOFC-GT-KCS混合系统的总能效可达到60.97％。同时，在燃料氨质量分数为0.85的情况下，实际工作电压为0.8706V时，SOFC功率密度可以达到148mW·cm-2。燃料氨水浓度的增加导致混合动力系统总能量效率的增加。当电流密度为1250A·m-2时，在9bar SOFC工作压力下，可以实现62.13％的最大总能量效率。
请参阅图3，仿真趋势与实验数据点的趋势一致。在电流密度为1812.5A·cm-2时，工作温度为850℃的情况下，模拟和实验结果之间的电池实际电压的最大相对误差为1.7％。同时，随着工作温度的降低，仿真结果更加精确。当工作温度恒定保持在750℃，模拟和实验结果之间电池电压的最大相对误差仅为1.1％。
请参阅图4，固体氧化物燃料电池的工作电压随着电流密度的增加而线性下降，随氨水浓度的增加而上升。当氨水浓度上升时，水的分压降低，根据能斯特方程可知，实际电压会因此升高。每0.05的氨水浓度增量会使工作电压增加5.7-7.8mV。
请参阅图5，SOFC-GT级联系统的效率随随着电流密度的增加而线性下降，随氨水浓度的增加而上升。当氨水浓度增高时，氨分解产生更多的氢气，在燃烧室中释放更多的化学能，因此系统功率会增高，导致效率增加。当电流密度为1250A·m-2，氨水浓度为0.85时，具有最高效率59.09％。每0.05的氨水浓度增量会使效率增加0.27-0.45％。
请参阅图6，SOFC-GT-KCS级联系统的效率随随着电流密度的增加而线性下降，随氨水浓度的增加而上升。当氨水浓度增高时，氨分解产生更多的氢气，在燃烧室中释放更多的化学能，因此系统功率会增高，导致效率增加。当电流密度为1250A·m-2，氨水浓度为0.85时，具有最高效率62.13％。每0.05的氨水浓度增量会使效率增加0.29-0.46％。集成了KCS后使得系统效率增加了约3％。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种采用氨水作为燃料的SOFC，包括：阳极层、电解质层、隔离层和阴极层；其特征在于，所述阳极层通入压缩后的氨水。
2.根据权利要求1所述的一种采用氨水作为燃料的SOFC，其特征在于，所述氨水中氨的质量浓度范围为0.65～0.85。
3.一种采用氨水作为燃料的SOFC级联发电系统，其特征在于，包括：第一换热器(2)、固体氧化物燃料电池(3)、燃烧室(5)、第二换热器(6)和燃气轮机(7)；
所述第一换热器(2)的冷流进口用于通入压缩后的氨水，所述第一换热器(2)的冷流出口与所述固体氧化物燃料电池(3)的阳极层的进口相连通，所述固体氧化物燃料电池(3)的阳极层的出口与所述燃烧室(5)的进口相连通；
所述第二换热器(6)的冷流进口用于通入压缩后的空气，所述第二换热器(6)的冷流出口与所述固体氧化物燃料电池(3)的阴极层的进口相连通，所述固体氧化物燃料电池(3)的阴极层的出口与所述燃烧室(5)的进口相连通；
所述燃烧室(5)的出口与所述第二换热器(6)的热流进口相连通，所述第二换热器(6)的热流出口与所述第一换热器(2)的热流进口相连通，所述第一换热器(2)的热流出口与所述燃气轮机(7)的进口相连通；所述燃气轮机(7)用于带动发电机发电。
4.根据权利要求3所述的一种采用氨水作为燃料的SOFC级联发电系统，其特征在于，还包括：逆变器(4)；
所述逆变器(4)设置于所述固体氧化物燃料电池(3)，用于将所述固体氧化物燃料电池(3)产生的直流电转换为交流电进行输出。
5.根据权利要求3所述的一种采用氨水作为燃料的SOFC级联发电系统，其特征在于，
所述第一换热器(2)用于将氨水预热至750℃～850℃；
所述第二换热器(6)用于将空气预热至750℃～850℃。
6.根据权利要求3所述的一种采用氨水作为燃料的SOFC级联发电系统，其特征在于，还包括：氨水压缩机(1)、空气压缩机(10)、第三换热器(9)和第一发电机(8)；
所述氨水压缩机(1)的进口用于通入待压缩的氨水，所述氨水压缩机(1)的出口与所述第一换热器(2)的冷流进口相连通；
所述空气压缩机(10)的进口用于通入待压缩的空气，所述空气压缩机(10)的出口与所述第三换热器(9)的冷流进口相连通，所述第三换热器(9)的冷流出口与所述第二换热器(6)的冷流进口相连通；所述燃气轮机(7)的出口与所述第三换热器(9)的热流进口相连通；所述燃气轮机(7)用于带动所述第一发电机(8)发电。
7.根据权利要求6所述的一种采用氨水作为燃料的SOFC级联发电系统，其特征在于，还包括：
底循环，用于回收所述第三换热器(9)的热流出口的排气余热。
8.根据权利要求7所述的一种采用氨水作为燃料的SOFC级联发电系统，其特征在于，所述底循环为有机朗肯循环、卡琳娜循环或蒸汽轮机循环。
9.根据权利要求6所述的一种采用氨水作为燃料的SOFC级联发电系统，其特征在于，还包括：蒸发器(11)、氨水透平(13)、第二发电机(14)、第一回热器(15)、第二回热器(16)、第一混合器(17)、第一冷凝器(18)、分流器(20)、第二混合器(21)、第二冷凝器(22)和氨水分离器(24)；
所述蒸发器(11)的热流进口与所述第三换热器(9)的热流出口相连通；
所述蒸发器(11)的冷流出口与所述氨水透平(13)的进口相连通，所述氨水透平(13)用于带动所述第二发电机(14)进行发电；所述氨水透平(13)的出口与所述第一回热器(15)的热流进口相连通；所述第一回热器(15)的热流出口与所述第二回热器(16)的热流进口相连通；所述第一回热器(15)的冷流出口与所述蒸发器(11)的冷流进口相连通；
所述第二回热器(16)的热流出口依次经第一混合器(17)、第一冷凝器(18)、分流器(20)、第二混合器(21)、第二冷凝器(22)与所述第一回热器(15)的冷流进口相连通；
所述分流器(20)的出口与第二回热器(16)的冷流进口相连通，第二回热器(16)的冷流出口与氨水分离器(24)的进口相连通；
氨水分离器(24)的第一出口与所述第二混合器(21)相连通；氨水分离器(24)的第二出口与所述第一混合器(17)相连通。
10.一种权利要求3所述的采用氨水作为燃料的SOFC级联发电系统的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：
在第一换热器将氨水预热至750℃～850℃通入固体氧化物燃料电池的阳极层；在第二换热器将空气预热至750℃～850℃通入固体氧化物燃料电池的阴极层；其中，在固体氧化物燃料电池中，氨水中的氨气在固体氧化物燃料电池的阳极层中Ni-YSZ的催化作用下分解为氮气和氢气，阳极层中75％的氢气和阴极层中空气的氧气发生电化学反应产生水并产生直流电；
阳极层的出口气体和阴极层的出口气体均通入燃烧室中充分燃烧释放化学能，燃烧后的气流作为第一换热器预热氨水以及第二换热器预热空气的热源。
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