CN118149335A - 一种船用燃料电池热电冷联供系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种船用燃料电池热电冷联供系统，包括供电系统和余热回收系统，供电系统包括风力发电机组、太阳能发电机组和燃料电池供电模块，余热回收系统包括涡轮发电模块和溴化锂制冷模块，燃料电池供电模块与涡轮发电模块和溴化锂制冷模块连接，涡轮发电模块用于利用余热进行发电，溴化锂制冷模块用于利用余热供冷和供热。本发明中燃料电池供电模块产生的尾气余热一部分通过涡轮发电模块为船舶供电，另一部分通过溴化锂制冷模块为船舶提供冷能，多余的尾气余热为船舶提供热能，充分利用燃料电池供电模块产生的尾气余热，综合能量利用率高，上述综合供能系统的自耗电和纯氢燃料可通过太阳能和风能获得，保证整个综合供能系统的低碳排放。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种船用燃料电池热电冷联供系统。
背景技术
低碳零碳动力是船舶降低碳排放最有效的方式。船舶实现碳减排的途径较多，包括线型优化、辅助节能装置、低碳零碳燃料、高效推进装置、新型动力系统、营运管理等，其中低碳零碳燃料是降低碳排放最直接、最有效的方式。低碳零碳燃料的减碳率为11%至100%，通过更换低碳或零碳燃料，可以快速实现碳减排甚至碳中和。
氢及其衍生物氨、甲醇等作为未来最具可能的零碳船舶动力替代燃料，将有效缓解航运业迫在眉睫的碳减排需求。未来燃料电池和内燃机使用的燃料逐渐统一为LNG、甲醇、氨、氢等低碳零碳燃料，燃料电池比内燃机有更高的效率、更大的功率密度、更低的振动噪声，随着燃料电池技术进一步成熟、成本进一步下降后，不仅可在内河及近海船舶上应用，也有望在远洋船舶上应用。
专利CN117039042A一种固体氧化物电池冷热电三联供系统及其方法，所述系统采用固体氧化物电池发电模块为所述系统发电，采用溴化锂吸收式制冷模块将固体氧化物电池发电模块的余热加以利用，所述固体氧化物电池发电模块包括固体氧化物燃料电池单元和固体氧化物电解池单元，所述固体氧化物电解池单元用于处理固体氧化物燃料电池单元中固体氧化物燃料电池的阳极尾气。
然而上述现有技术无法充分利用固体氧化物电池发电模块产生的余热，导致综合能量利用率较低。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种船用燃料电池热电冷联供系统，用以解决现有技术中无法充分利用固体氧化物电池发电模块产生的余热，导致综合能量利用率较低的技术问题。
本发明提供一种船用燃料电池热电冷联供系统，该船用燃料电池热电冷联供系统包括：
供电系统，包括风力发电机组、太阳能发电机组和燃料电池供电模块，所述风力发电机组和所述太阳能发电机组分别利用风能和太阳能发电，所述燃料电池供电模块利用氢基燃料发电；以及
余热回收系统，包括涡轮发电模块和溴化锂制冷模块，所述燃料电池供电模块与所述涡轮发电模块和所述溴化锂制冷模块连接，所述涡轮发电模块用于利用所述燃料电池供电模块产生的余热进行发电，所述溴化锂制冷模块用于利用所述燃料电池供电模块产生的余热供冷和供热。
在一些实施例中，所述燃料电池供电模块包括依次连接的水电解装置、氢气压缩机、储氢装置、燃料重整器、固体氧化物燃料电池发电模块和燃烧器，所述水电解装置用于电解水产生氢气，所述氢气压缩机用于压缩氢气并输送至所述储氢装置，所述燃料重整器用于将氢气、高温空气、SOFC尾气、氢基燃料混合重整，并输送至所述固体氧化物燃料电池发电模块内进行发电，所述燃烧器与所述涡轮发电模块和所述溴化锂制冷模块连接，所述燃烧器用于燃烧所述固体氧化物燃料电池发电模块产生的尾气，并将产生的高温尾气输送至所述涡轮发电模块和所述溴化锂制冷模块。
在一些实施例中，所述涡轮发电模块包括压气机、气体换热器、涡轮发电机和空气预热器，所述压气机与所述气体换热器的冷侧连接，所述气体换热器的冷侧与所述涡轮发电机连接，所述气体换热器的热侧与所述燃烧器连接，所述气体换热器用于通过所述燃烧器产生的高温尾气对进入所述涡轮发电机的空气进行加热，所述空气预热器的热侧与所述涡轮发电机连接，所述空气预热器的冷侧和所述固体氧化物燃料电池发电模块连接，所述空气预热器用于通过所述涡轮发电机产生的尾气对进入所述固体氧化物燃料电池发电模块的空气进行加热。
在一些实施例中，所述溴化锂制冷模块包括发生器、吸收器、冷凝器、蒸发器，所述发生器与所述气体换热器的热侧连接，所述发生器内具有溴化锂水溶液，所述发生器用于通过所述燃烧器产生的高温尾气对溴化锂水溶液进行加热，所述发生器与所述吸收器循环连接，所述发生器与所述吸收器用于溴化锂水溶液的循环，所述发生器与所述冷凝器、所述蒸发器和所述吸收器依次连接，所述发生器用于向所述冷凝器输送水蒸气，所述冷凝器用于使水蒸气冷凝为冷凝水，所述蒸发器用于使冷凝水转化为水蒸气，并为外部供冷，所述吸收器用于将水蒸气与溴化锂水溶液混合稀释。
在一些实施例中，所述冷凝器和所述蒸发器之间还依次连接有第一水泵和膨胀阀；
所述吸收器通过溴化锂溶液泵向所述发生器输送溴化锂水溶液。
在一些实施例中，所述发生器通过第一管道向所述吸收器输送溴化锂水浓溶液，所述吸收器通过第二管道向所述发生器输送溴化锂水稀溶液；
所述溴化锂制冷模块还包括换热器，所述第一管道与所述换热器的热侧连接，所述第二管道与所述换热器的冷侧连接。
在一些实施例中，所述蒸发器通过供冷管道与所述氢气压缩机连接，所述蒸发器用于向所述氢气压缩机供冷。
在一些实施例中，所述供电系统还包括锅炉和蒸汽过热器，所述锅炉的蒸汽出口与所述蒸汽过热器连接，所述蒸汽过热器的出口与所述燃料重整器连接，所述蒸汽过热器用于对所述锅炉产生的蒸汽加热，并输送至所述燃料重整器内。
在一些实施例中，所述供电系统还包括第一三通阀和第二三通阀，所述气体换热器的热侧通过所述第一三通阀分别与所述第二三通阀和所述溴化锂制冷模块的发生器连接，所述第二三通阀分别与所述蒸汽过热器和所述锅炉连接。
在一些实施例中，所述供电系统还包括凝结水箱、第三三通阀，第二水泵，所述凝结水箱的进口与所述锅炉的出口连接，所述凝结水箱的出口通过所述第三三通阀分别与所述第二水泵和所述水电解装置连接，所述第二水泵与所述锅炉连接，所述凝结水箱用于凝结所述锅炉产生的水蒸气，并将水分别输送至所述锅炉和所述水电解装置。
与现有技术相比，本发明提供的船用燃料电池热电冷联供系统，所述风力发电机组和所述太阳能发电机组分别利用风能和太阳能发电，所述燃料电池供电模块利用氢基燃料发电；所述燃料电池供电模块与所述涡轮发电模块和所述溴化锂制冷模块连接，所述涡轮发电模块用于利用所述燃料电池供电模块产生的余热进行发电，所述溴化锂制冷模块用于利用所述燃料电池供电模块产生的余热供冷和供热，本申请中电能来自于所述风力发电机组、所述太阳能发电机组、所述燃料电池供电模块和涡轮发电模块，热能来自于所述燃料电池供电模块产生的高温尾气，冷能来自于所述溴化锂制冷模块，从而能够为远洋大型船舶提供电能、热能和冷能；基于燃料电池供电模块为船舶提供主动力，燃料电池供电模块产生的尾气余热一部分通过涡轮发电模块为船舶供电，另一部分通过溴化锂制冷模块为船舶提供冷能，多余的尾气余热为船舶提供热能，充分利用燃料电池供电模块产生的尾气余热，综合能量利用率高，并且上述综合供能系统的自耗电和纯氢燃料可通过太阳能和风能获得，保证整个综合供能系统的低碳排放。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如下。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明提供的船用燃料电池热电冷联供系统一实施例的结构示意图。
附图标记说明：
101-风力发电机组、102-太阳能发电机组、103-水电解装置、104-氢气压缩机、105-储氢装置、106-燃料重整器、107-固体氧化物燃料电池发电模块、108-燃烧器、109-锅炉、110-蒸汽过热器、111-第一三通阀、112-第二三通阀、113-凝结水箱、114-第三三通阀、115-第二水泵；
201-压气机、202-气体换热器、203-涡轮发电机、204-空气预热器、205-发生器、206-溴化锂溶液泵、207-换热器、208-吸收器、209-冷凝器、210-第一水泵、211-膨胀阀、212-蒸发器。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
请参见图1，本船用燃料电池热电冷联供系统包括供电系统和余热回收系统，所述供电系统包括风力发电机组101、太阳能发电机组102和燃料电池供电模块，所述风力发电机组101和所述太阳能发电机组102分别利用风能和太阳能发电，所述燃料电池供电模块利用氢基燃料发电；所述余热回收系统包括涡轮发电模块和溴化锂制冷模块，所述燃料电池供电模块与所述涡轮发电模块和所述溴化锂制冷模块连接，所述涡轮发电模块用于利用所述燃料电池供电模块产生的余热进行发电，所述溴化锂制冷模块用于利用所述燃料电池供电模块产生的余热供冷和供热。
本发明提供的船用燃料电池热电冷联供系统，所述风力发电机组101和所述太阳能发电机组102分别利用风能和太阳能发电，所述燃料电池供电模块利用氢基燃料发电；所述燃料电池供电模块与所述涡轮发电模块和所述溴化锂制冷模块连接，所述涡轮发电模块用于利用所述燃料电池供电模块产生的余热进行发电，所述溴化锂制冷模块用于利用所述燃料电池供电模块产生的余热供冷和供热，本申请中电能来自于所述风力发电机组101、所述太阳能发电机组102、所述燃料电池供电模块和涡轮发电模块，热能来自于所述燃料电池供电模块产生的高温尾气，冷能来自于所述溴化锂制冷模块，从而能够为远洋大型船舶提供电能、热能和冷能；基于燃料电池供电模块为船舶提供主动力，燃料电池供电模块产生的尾气余热一部分通过涡轮发电模块为船舶供电，另一部分通过溴化锂制冷模块为船舶提供冷能，多余的尾气余热为船舶提供热能，充分利用燃料电池供电模块产生的尾气余热，综合能量利用率高，并且上述综合供能系统的自耗电和纯氢燃料可通过太阳能和风能获得，保证整个综合供能系统的低碳排放。
进一步地，在本实施例中，所述燃料电池供电模块包括依次连接的水电解装置103、氢气压缩机104、储氢装置105、燃料重整器106、固体氧化物燃料电池发电模块107和燃烧器108，所述水电解装置103用于电解水产生氢气，所述氢气压缩机104用于压缩氢气并输送至所述储氢装置105，所述燃料重整器106用于将氢气、高温空气、SOFC尾气、氢基燃料混合重整，并输送至所述固体氧化物燃料电池发电模块107内进行发电，所述燃烧器108与所述涡轮发电模块和所述溴化锂制冷模块连接，所述燃烧器108用于燃烧所述固体氧化物燃料电池发电模块107产生的尾气，并将产生的高温尾气输送至所述涡轮发电模块和所述溴化锂制冷模块。
具体地，所述水电解装置103通过电解水产生氢气和氧气，氧气可直接排放至空气中，而氢气则输送至所述氢气压缩机104内，通过所述氢气压缩机104的压缩，使得氢气处于高温高压的状态，随后再输送至所述储氢装置105内存储，当需要使用时，则通过所述储氢装置105将氢气输送至所述燃料重整器106内，同时船舶上的氢基燃料也与所述燃料重整器106连接，并向所述燃料重整器106内输送氢基燃料，同时还向所述燃料重整器106通入高温空气、SOFC尾气和水蒸气，如此在所述燃料重整器106内高温空气、SOFC尾气、LNG/甲醇等成熟的船用低碳氢基燃料混合重整，最后进入所述固体氧化物燃料电池发电模块107产生电能，在产生电能的同时所述固体氧化物燃料电池发电模块107还会产生可燃性的高温尾气，为避免污染环境以及充分利用余热，高温尾气通入至所述燃烧器108内，与通入所述燃烧器108内的空气混合燃烧，产生更高温度的高温尾气，并将产生的高温尾气输送至所述涡轮发电模块和所述溴化锂制冷模块用于余热利用。
所述水电解装置103所需的电能则可通过所述风力发电机组101和所述太阳能发电机组102提供。
进一步地，在本实施例中，所述涡轮发电模块包括压气机201、气体换热器202、涡轮发电机203和空气预热器204，所述压气机201与所述气体换热器202的冷侧连接，所述气体换热器202的冷侧与所述涡轮发电机203连接，所述气体换热器202的热侧与所述燃烧器108连接，所述气体换热器202用于通过所述燃烧器108产生的高温尾气对进入所述涡轮发电机203的空气进行加热，所述空气预热器204的热侧与所述涡轮发电机203连接，所述空气预热器204的冷侧和所述固体氧化物燃料电池发电模块107连接，所述空气预热器204用于通过所述涡轮发电机203产生的尾气对进入所述固体氧化物燃料电池发电模块107的空气进行加热。
具体地，所述燃烧器108排出的高温尾气首先通过所述气体换热器202的热侧并进入所述发生器205内，所述压气机201能够压缩空气，使得空气处于高压状态，随即将高压空气输送至所述气体换热器202的冷侧，使得所述高压空气能够与高温尾气进行换热，从而利用高温尾气的温度对高压空气加热，使之转化为所述涡轮发电机203所需的高温高压的空气，最后高温高压的空气进入所述涡轮发电机203内发电，为船舶提供电能，做功后的空气则通入所述空气预热器204内，所述空气预热器204还与向所述燃料重整器106输送空气的管道连接，以通过所述涡轮发电机203产生的高温气体对进入所述燃料重整器106的空气进行预热，而所述涡轮发电机203产生的高温气体则在所述空气预热器204内换热后最终进入所述固体氧化物燃料电池发电模块107内。
进一步地，在本实施例中，所述溴化锂制冷模块包括发生器205、吸收器208、冷凝器209、蒸发器212，所述发生器205与所述气体换热器202的热侧连接，所述发生器205内具有溴化锂水溶液，所述发生器205用于通过所述燃烧器108产生的高温尾气对溴化锂水溶液进行加热，所述发生器205与所述吸收器208循环连接，所述发生器205与所述吸收器208用于溴化锂水溶液的循环，所述发生器205与所述冷凝器209、所述蒸发器212和所述吸收器208依次连接，所述发生器205用于向所述冷凝器209输送水蒸气，所述冷凝器209用于使水蒸气冷凝为冷凝水，所述蒸发器212用于使冷凝水转化为水蒸气，并为外部供冷，所述吸收器208用于将水蒸气与溴化锂水溶液混合稀释。
具体使用时，所述燃烧器108产生的高温尾气对所述发生器205内的溴化锂水溶液进行加热，使之产生水蒸气，在产生水蒸气的同时溴化锂水溶液的浓度逐渐升高，此时将高浓度的溴化锂水溶液输送至所述吸收器208内，而产生的水蒸气则输送至所述冷凝器209内，通过在冷凝器209内与外部冷源的换热，使得水蒸气冷凝为高压低温的液态水，随后将高压低温的液态水输送至所述蒸发器212内，高压低温的液态水急速膨胀而汽化，并在汽化过程中大量吸收蒸发器212内冷媒水的热量，从而达到降温制冷的目的，使得所述蒸发器212能够为外部供冷，在所述蒸发器212内汽化的水蒸气则输送至所述吸收器208内，从而稀释所述吸收器208内溴化锂水溶液的浓度，再将稀释后的溴化锂水溶液输送至所述发生器205内，从而完成制冷循环，而所述燃烧器108产生的高温尾气对所述发生器205内的溴化锂水溶液进行加热后，则自所述发生器205排出，从而实现对外供热，如此设置即可通过所述溴化锂制冷模块实现对外的供冷和供热。
进一步地，为实现各个仪器之间的流体的输送，在本实施例中，所述冷凝器209和所述蒸发器212之间还依次连接有第一水泵210和膨胀阀211；所述吸收器208通过溴化锂溶液泵206向所述发生器205输送溴化锂水溶液。
进一步地，在本实施例中，所述发生器205通过第一管道向所述吸收器208输送溴化锂水浓溶液，所述吸收器208通过第二管道向所述发生器205输送溴化锂水稀溶液；所述溴化锂制冷模块还包括换热器207，所述第一管道与所述换热器207的热侧连接，所述第二管道与所述换热器207的冷侧连接。
进一步地，在所述氢气压缩机104工作过程中会产生大量的热，较高的热量会影响所述氢气压缩机104的工作，因此在本实施例中，所述蒸发器212通过供冷管道与所述氢气压缩机104连接，所述蒸发器212用于向所述氢气压缩机104供冷。如此设置，即可为所述氢气压缩机104供冷，以降低其温度。
进一步地，在所述燃料重整器106内需要用到水蒸气，在本实施例中，所述供电系统还包括锅炉109和蒸汽过热器110，所述锅炉109的蒸汽出口与所述蒸汽过热器110连接，所述蒸汽过热器110的出口与所述燃料重整器106连接，所述蒸汽过热器110用于对所述锅炉109产生的蒸汽加热，并输送至所述燃料重整器106内。通过设置所述锅炉109可向所述燃料重整器106内输送水蒸气。
进一步地，所述供电系统还包括第一三通阀111和第二三通阀112，所述气体换热器202的热侧通过所述第一三通阀111分别与所述第二三通阀112和所述溴化锂制冷模块的发生器205连接，所述第二三通阀112分别与所述蒸汽过热器110和所述锅炉109连接。所述燃烧器108产生的高温尾气一部分输送至所述发生器205内，一部分则输送至所述蒸汽过热器110内，另一部分则输送至所述锅炉109内，如此设置可充分利用所述燃烧器108产生的高温尾气。
进一步地，所述锅炉109会产生大量的水蒸气，在本实施例中，所述供电系统还包括凝结水箱113、第三三通阀114，第二水泵115，所述凝结水箱113的进口与所述锅炉109的出口连接，所述凝结水箱113的出口通过所述第三三通阀114分别与所述第二水泵115和所述水电解装置103连接，所述第二水泵115与所述锅炉109连接，所述凝结水箱113用于凝结所述锅炉109产生的水蒸气，并将水分别输送至所述锅炉109和所述水电解装置103。
本申请具体的工作原理为：
在供电回路中，通过安装在船舶上的所述风力发电机组101、所述太阳能发电机组102产生电能，对外提供电能，还可以通过所述水电解装置103产生纯氢和纯氧，其中纯氧直接排放，纯氢通过所述氢气压缩机104增压后变成高温高压的氢气，并储存在所述储氢装置105中，使用时，可将氢气输送至所述燃料重整器106内，氢气在所述燃料重整器106中与高温空气、SOFC尾气、LNG/甲醇等成熟的船用低碳氢基燃料混合重整，然后进入所述固体氧化物燃料电池发电模块107产生电能，而所述固体氧化物燃料电池发电模块107产生的尾气在所述燃烧器108内继续燃烧产生高温尾气，高温尾气通过所述气体换热器202可加热所述蜗轮发电机的冷端空气，再通过第一三通阀111和所述第二三通阀112按需分配给制冷回路和尾气处理回路；其中，在尾气处理回路中，高温尾气相继通过第一三通阀111和所述第二三通阀112输送至所述蒸汽过热器110和所述燃料重整器106内，其中所述蒸汽过热器110还有来自锅炉109产生的高温水蒸气；高温尾气还可以通过所述第二三通阀112从旁路直接到所述锅炉109内为供给水预热，其中所述锅炉109的水蒸气冷凝后储存在所述凝结水箱113内，其他尾气则排放到大气环境中，上述冷凝水可以作为所述水电解装置103的额外水源，也可以向外提供，还可向所述锅炉109内提供。此外，空气通过所述压气机201增压后在所述气体换热器202中吸收所述燃烧器108产生的高温尾气的余热，然后在所述涡轮发电机203中产生电力，最后高温空气通过所述空气预热器204为环境空气预热后进入所述固体氧化物燃料电池发电模块107。
在供热回路中，高温尾气通过所述气体换热器202加热所述压气机201出口的压缩空气后，再通过所述第一三通阀111按需分配给所述发生器205，在对所述发生器205内对溴化锂水溶液加热后，对外供热。
在供冷回路中，所述发生器205的溴化锂水溶液吸收高温尾气的余热后，溴化锂水溶液中的水不断汽化，所述发生器205内的溴化锂水溶液浓度不断升高，并进入所述吸收器208，而水蒸气则进入所述冷凝器209，水蒸气被所述冷凝器209中的外部冷却水降温后凝结，成为高压低温的液态水，当所述冷凝器209内的水通过所述第一水泵210、所述膨胀阀211进入所述蒸发器212时急速膨胀而汽化，并在汽化过程中大量吸收所述蒸发器212内冷媒水的热量，从而达到降温制冷的目的。在此过程中，低温水蒸气进入所述吸收器208内，被所述吸收器208内的溴化锂水溶液吸收，溶液浓度逐步降低，再由所述溴化锂溶液泵206送回所述发生器205，其中所述蒸发器212中的冷媒水还可以用于所述氢气压缩机104的冷却。
本申请通过风光电和传统船舶氢基燃料的综合能源系统为船舶提供电能、热能和冷能，其中，电能来自于风力发电机组101、太阳能发电机组102、固体氧化物燃料电池发电模块107和涡轮发电机203，热能来自于固体氧化物燃料电池发电模块107尾部的燃烧器108的高温尾气，冷能来自于溴化锂制冷模块。在上述综合供能系统中，热能还用于固体氧化物燃料电池发电模块107的进口空气、压气机201的进口空气以及发生器205的加热，冷能还用于氢气压缩机104的冷却，本申请的综合能量利用率高，而且采用氢基燃料如LNG、甲醇和氨等减排效果显著，是一种理想的绿色船舶动力形式。
在本申请的描述中，需要说明的是，有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案或B方案或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1. 一种船用燃料电池热电冷联供系统，其特征在于，其包括：
供电系统，包括风力发电机组、太阳能发电机组和燃料电池供电模块，所述风力发电机组和所述太阳能发电机组分别利用风能和太阳能发电，所述燃料电池供电模块利用氢基燃料发电；以及
余热回收系统，包括涡轮发电模块和溴化锂制冷模块，所述燃料电池供电模块与所述涡轮发电模块和所述溴化锂制冷模块连接，所述涡轮发电模块用于利用所述燃料电池供电模块产生的余热进行发电，所述溴化锂制冷模块用于利用所述燃料电池供电模块产生的余热供冷和供热；
所述燃料电池供电模块包括依次连接的水电解装置、氢气压缩机、储氢装置、燃料重整器、固体氧化物燃料电池发电模块和燃烧器，所述水电解装置用于电解水产生氢气，所述氢气压缩机用于压缩氢气并输送至所述储氢装置，所述燃料重整器用于将氢气、高温空气、SOFC尾气、氢基燃料混合重整，并输送至所述固体氧化物燃料电池发电模块内进行发电，所述燃烧器与所述涡轮发电模块和所述溴化锂制冷模块连接，所述燃烧器用于燃烧所述固体氧化物燃料电池发电模块产生的尾气，并将产生的高温尾气输送至所述涡轮发电模块和所述溴化锂制冷模块；
所述涡轮发电模块包括压气机、气体换热器、涡轮发电机和空气预热器，所述压气机与所述气体换热器的冷侧连接，所述气体换热器的冷侧与所述涡轮发电机连接，所述气体换热器的热侧与所述燃烧器连接，所述气体换热器用于通过所述燃烧器产生的高温尾气对进入所述涡轮发电机的空气进行加热，所述空气预热器的热侧与所述涡轮发电机连接，所述空气预热器的冷侧和所述固体氧化物燃料电池发电模块连接，所述空气预热器用于通过所述涡轮发电机产生的尾气对进入所述固体氧化物燃料电池发电模块的空气进行加热。
2.根据权利要求1所述的船用燃料电池热电冷联供系统，其特征在于，所述溴化锂制冷模块包括发生器、吸收器、冷凝器、蒸发器，所述发生器与所述气体换热器的热侧连接，所述发生器内具有溴化锂水溶液，所述发生器用于通过所述燃烧器产生的高温尾气对溴化锂水溶液进行加热，所述发生器与所述吸收器循环连接，所述发生器与所述吸收器用于溴化锂水溶液的循环，所述发生器与所述冷凝器、所述蒸发器和所述吸收器依次连接，所述发生器用于向所述冷凝器输送水蒸气，所述冷凝器用于使水蒸气冷凝为冷凝水，所述蒸发器用于使冷凝水转化为水蒸气，并为外部供冷，所述吸收器用于将水蒸气与溴化锂水溶液混合稀释。
3.根据权利要求2所述的船用燃料电池热电冷联供系统，其特征在于，所述冷凝器和所述蒸发器之间还依次连接有第一水泵和膨胀阀；
所述吸收器通过溴化锂溶液泵向所述发生器输送溴化锂水溶液。
4.根据权利要求2所述的船用燃料电池热电冷联供系统，其特征在于，所述发生器通过第一管道向所述吸收器输送溴化锂水浓溶液，所述吸收器通过第二管道向所述发生器输送溴化锂水稀溶液；
所述溴化锂制冷模块还包括换热器，所述第一管道与所述换热器的热侧连接，所述第二管道与所述换热器的冷侧连接。
5.根据权利要求2所述的船用燃料电池热电冷联供系统，其特征在于，所述蒸发器通过供冷管道与所述氢气压缩机连接，所述蒸发器用于向所述氢气压缩机供冷。
6.根据权利要求1所述的船用燃料电池热电冷联供系统，其特征在于，所述供电系统还包括锅炉和蒸汽过热器，所述锅炉的蒸汽出口与所述蒸汽过热器连接，所述蒸汽过热器的出口与所述燃料重整器连接，所述蒸汽过热器用于对所述锅炉产生的蒸汽加热，并输送至所述燃料重整器内。
7.根据权利要求6所述的船用燃料电池热电冷联供系统，其特征在于，所述供电系统还包括第一三通阀和第二三通阀，所述气体换热器的热侧通过所述第一三通阀分别与所述第二三通阀和所述溴化锂制冷模块的发生器连接，所述第二三通阀分别与所述蒸汽过热器和所述锅炉连接。
8.根据权利要求6所述的船用燃料电池热电冷联供系统，其特征在于，所述供电系统还包括凝结水箱、第三三通阀，第二水泵，所述凝结水箱的进口与所述锅炉的出口连接，所述凝结水箱的出口通过所述第三三通阀分别与所述第二水泵和所述水电解装置连接，所述第二水泵与所述锅炉连接，所述凝结水箱用于凝结所述锅炉产生的水蒸气，并将水分别输送至所述锅炉和所述水电解装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |