CN118281257A - 一种新型低浓度瓦斯富集固体氧化物燃料电池发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型低浓度瓦斯富集固体氧化物燃料电池发电系统，涉及发电技术领域。本发明与之前的矿井下低浓度瓦斯的高效富集和发电的一体化系统相比，解决了现有的科学技术研究相对较少，难以系统地解决低浓度瓦斯的利用问题，大部分的研究都需要与其他系统相结合才能同时发挥富集和发电两种作用的问题；通过将变压吸附技术的低能耗，无污染，回收率高的优势与变电吸附技术进行高效结合，并采用固体氧化物燃料电池技术，提高能源的转化效率，实现了低浓度瓦斯的高效富集和全面利用，提高了发电效率，延长了吸附剂的使用寿命，实现了二氧化碳的回收利用，具有较高的实用价值和广阔的应用前景。

Description

一种新型低浓度瓦斯富集固体氧化物燃料电池发电系统

技术领域

本发明涉及发电技术领域，尤其涉及一种新型低浓度瓦斯富集固体氧化物燃料电池发电系统。

背景技术

目前我国瓦斯抽采以井下抽采为主，井下抽采的瓦斯浓度一般为1％~30%的低浓度瓦斯。瓦斯的主要成分为甲烷，而甲烷的温室效应和臭氧层破坏水平分别是二氧化碳的21倍和7倍。

瓦斯发电机组一般要求进入发电机的瓦斯浓度大于10％。一旦瓦斯浓度低于9％，瓦斯发电机组的运行会不稳定，易出现停机现象。据统计，近十年其平均利用率不足40%，大量低浓度瓦斯排空造成严重的清洁能源浪费和大气温室效应。同时，浓度在5%~16%的瓦斯气体很容易发生爆炸，存在着严重的安全隐患。

目前常采取的富集低浓度瓦斯的技术包括变温吸附、变压吸附、深冷液化分离技术、膜分离技术等，其中由于变压吸附具有能耗低、处理气量大等优势，在吸附低浓度瓦斯时常被采用。而新出现的变电吸附，采取对吸附塔中的吸附剂进行通电，使得吸附剂由于材料本身电阻的热效应快速加热，提高吸附效率。若能将变电吸附与变压吸附有效的耦合使用，即可在较低能耗下兼顾处理气量大、回收率高、高效率等优势。

为了更加安全、充分地利用矿井下的低浓度瓦斯，现有技术提出了一些利用方案。如高效富集瓦斯使其可被利用、设计一套专门的低浓度瓦斯发电设备、利用瓦斯掺混技术使得瓦斯的浓度大于10%进而被利用等，如专利申请号为“CN201310237011.7”公开的“一种超低浓度瓦斯高效富集分离设备”、专利申请号为“CN202010761709.9”公开的“一种煤矿低浓度瓦斯发电装置”、专利号为“CN202010693868.X”公开的“一种低浓度瓦斯发电掺混装置”等专利。这些专利虽然有效地富集、利用了低浓度瓦斯，但是它们要么只对低浓度瓦斯进行富集，要么将低浓度瓦斯直接进行发电，在实际使用过程中还存在一定的局限性。

综上，针对矿井下低浓度瓦斯的高效富集和发电的一体化系统，现有的科学技术研究相对较少，难以系统地解决低浓度瓦斯的利用问题，大部分的研究都需要与其他系统相结合才能同时发挥富集和发电两种作用。

为了解决上述问题，本发明提出一种新型低浓度瓦斯富集固体氧化物燃料电池发电系统。

发明内容

本发明的目的在于提出一种新型低浓度瓦斯富集固体氧化物燃料电池发电系统以解决背景技术中所提出的问题：

现有的科学技术研究相对较少，难以系统地解决低浓度瓦斯的利用问题，大部分的研究都需要与其他系统相结合才能同时发挥富集和发电两种作用。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种新型低浓度瓦斯富集固体氧化物燃料电池发电系统，包括：低浓度瓦斯富集模块、混气加热模块、甲烷干式重整模块、富氧气体再利用模块和燃料电池发电模块；

所述低浓度瓦斯富集模块用于通过四个相互连接的吸附塔对瓦斯气体中的甲烷进行富集，基于常压真空变压吸附技术耦合变电吸附技术进行吸附，并进行变电加热和吸附塔冷却，同时在吸附塔内设置反吹装置，以进一步提高甲烷的吸附率；

所述混气加热模块用于进行甲烷和二氧化碳的预处理，输入端与低浓度瓦斯富集模块的解吸气输出端相连接，输出端与甲烷干式重整模块相连接；

所述甲烷干式重整模块用于在干式重整塔中对所述混气加热模块预处理后输出的混合气体进行干式重整，将混合气体中的甲烷和二氧化碳转化成一氧化碳与氢气，并输入至燃料电池发电模块中的固体氧化物燃料电池阳极进气口作为反应原料；

所述富氧气体再利用模块用于对所述低浓度瓦斯富集模块处理后产生的排放气进行收集，再传输到燃料电池发电模块中作为反应原料进行再利用；

所述燃料电池发电模块用于通过固体氧化物燃料电池接收甲烷干式重整模块和富氧气体再利用模块的输入气体进行反应发电，还将生成的二氧化碳产物通入所述混气加热模块中进行再利用。

优选地，所述低浓度瓦斯富集模块包括第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔和第四吸附塔；

所述第一吸附塔第一端分别连接第一抽真控制阀和第一进气控制阀第一端，第二端接第二可变电阻第一端，第三端分别接第一均压控制阀和第一节流子第一端；

所述第二吸附塔第一端分别连接第二抽真控制阀和第二进气控制阀第一端，第二端接第一可变电阻第一端，第三端分别接第二均压控制阀和第二节流子第一端；

所述第三吸附塔第一端分别连接第三抽真控制阀和第三进气控制阀第一端，第二端接第二可变电阻第一端，第三端分别接第三均压控制阀和第三节流子第一端；

所述第四吸附塔第一端分别连接第四抽真控制阀和第四进气控制阀第一端，第二端接第一可变电阻第一端，第三端分别接第四均压控制阀和第四节流子第一端；

所述第一进气控制阀、第二进气控制阀、第三进气控制阀和第四进气控制阀第二端均通过送气缓冲罐输入原料气，所述送气缓冲罐的输入端由压缩机对原料气进行加压，所述第一抽真控制阀、第二抽真控制阀、第三抽真控制阀和第四抽真控制阀第二端均输出解吸气，通过真空泵暂存至第一排气缓冲罐中；所述第一可变电阻和第二可变电阻第二端均连接变压器第一端，变压器第二端接开关以控制输入工作电流；所述第一节流子、第二节流子、第三节流子和第四节流子第二端依次接第一排气控制阀、第二排气控制阀、第三排气控制阀和第四排气控制阀，以排放未吸附气体；

所述第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔和第四吸附塔侧面还分别设置有第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器和第四冷凝器，所述第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器和第四冷凝器的第一端均接低温恒温箱用于输入冷凝水，第二端均用于输出冷凝水。

优选地，所述四个相互连接的吸附塔采用甲烷吸附剂进行吸附。

优选地，所述低浓度瓦斯富集模块中，所述第三吸附塔与第一吸附塔的循环工作流程相同；所述第二吸附塔与第一吸附塔的循环工作流程相反，所述第四吸附塔与第二吸附塔的循环工作流程相同；其中，所述第一吸附塔的循环工作流程具体如下：

S1：原料气经压缩机加压，经送气缓冲罐和第一进气控制阀进入第一吸附塔，完成充气步骤，同时开关闭合，电流经过开关，经变压器、第二可变电阻调节至适宜参数后通入第一吸附塔中，完成通电升温；

S2：充压升温结束后原料气继续进入第一吸附塔，此时第一排气控制阀打开，气体流经第一节流子，气体在流动过程中甲烷与部分氮气被吸附，未被吸附的气体通过第一排气控制阀、单向阀进入第一排气缓冲罐而后为电池阴极提供反应物；

S3：当甲烷从第一吸附塔中穿透后，关闭第一排气控制阀，打开第一均压控制阀和第二均压控制阀对第一吸附塔进行均压，此时第一吸附塔内压力降低，第二吸附塔内压力升高；

S4：完成均压后关闭第一均压控制阀、第二均压控制阀和第一进气控制阀，打开第一抽真控制阀对第一吸附塔进行降压抽真空，同时将低温恒温箱中的冷凝水通入第一冷凝器中对第一吸附塔进行冷却，第一抽真控制阀抽出的解吸气依次经过真空泵暂存至第一排气缓冲罐中以供发电使用；

S5：抽真空结束后，关闭第一抽真控制阀，打开第一均压控制阀和第二均压控制阀对第一吸附塔进行均压；

S6：重复步骤S1~S5。

优选地，所述混气加热模块通过混气瓶接收由第一排气缓冲罐、干燥器和外部输入的二氧化碳，通过进料控制阀控制混合气体输入至第二换热器中进行加热，其中，所述干燥器输入端接收固体氧化物燃料电池反应输出的二氧化碳。

优选地，所述甲烷干式重整模块的干式重整塔输入端连接所述混气加热模块中第二换热器的输出端，干式重整塔输出端连接固体氧化物燃料电池阳极并为其提供反应原料。

优选地，所述干式重整塔用于将甲烷和二氧化碳转化为一氧化碳与氢气，以降低固体氧化物燃料电池中的积碳效应。

优选地，所述富氧气体再利用模块通过单向阀接收所述低浓度瓦斯富集模块的四个相互连接的吸附塔排放的未吸附气体，并通过第二排气缓冲罐进行气体缓存，第二排气缓冲罐的输出端通过流量调节阀调节气体流量大小，再经过第一换热器加热后输入至固体氧化物燃料电池的阴极作为反应原料。

优选地，所述燃料电池发电模块的固体氧化物燃料电池反应产生的电流通入所述低浓度瓦斯富集模块中，供四个相互连接的吸附塔变电吸附升温使用。

优选地，所述发电系统中的发电流程如下：

将所述低浓度瓦斯富集模块富集后的解吸气通入混气瓶中，与同时通入的二氧化碳充分混合均匀后，打开进料控制阀，混合气体进入第二换热器中，将混合气体温度提升至800℃以上达到干式重整反应温度条件后通入干式重整塔中进行干式重整，转化完成后通入固体氧化物燃料电池的阳极进气口处，第二排气缓冲罐中的未吸附气体经流量调节阀通入第一换热器中，将温度提升至750℃~800℃后通入固体氧化物燃料电池的阴极进气口中。

与现有技术相比，本发明提供了一种新型低浓度瓦斯富集固体氧化物燃料电池发电系统，具备以下有益效果：

本发明通过将变压吸附技术的低能耗，无污染，回收率高的优势与变电吸附技术进行高效结合，使得吸附装置可以吸附大量低浓度瓦斯，并且具有瓦斯提浓效果好，装置体积较小，能耗较低的特点。并且在发电装置中，采用固体氧化物燃料电池技术，提高能源的转化效率，实现了低浓度瓦斯的高效富集和全面利用，提高了发电效率，并且将瓦斯气体的主要成分甲烷进行干式重整，延长了吸附剂的使用寿命，实现了二氧化碳的回收利用，具有较高的实用价值和广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例1中提到的系统架构图；

图2为本发明实施例1中提到的第一吸附塔的循环工作过程图。

图中标记意义：

100、低浓度瓦斯富集模块；200、混气加热模块；300、甲烷干式重整模块；400、富氧气体再利用模块；500、燃料电池发电模块；1、压缩机；201、送气缓冲罐；202、第一排气缓冲罐；203、第二排气缓冲罐；301、第一抽真控制阀；302、第一进气控制阀；303、第二抽真控制阀；304、第二进气控制阀；305、第三抽真控制阀；306、第三进气控制阀；307、第四抽真控制阀；308、第四进气控制阀；309、第一均压控制阀；3010、第一排气控制阀；3011、第二均压控制阀；3012、第二排气控制阀；3013、第三均压控制阀；3014、第三排气控制阀；3015、第四均压控制阀；3016、第四排气控制阀；3017、进料控制阀；401、第一吸附塔；402、第二吸附塔；403、第三吸附塔；404、第四吸附塔；501、第一节流子；502、第二节流子；503、第三节流子；504、第四节流子；6、真空泵；7、单向阀；8、流量调节阀；901、第一换热器；902、第二换热器；10、混气瓶；11、干式重整塔；12、固体氧化物燃料电池；13、干燥器；14、开关；15、变压器；1601、第一可变电阻；1602、第二可变电阻；17、低温恒温箱；1801、第一冷凝器；1802、第二冷凝器；1803、第三冷凝器；1804、第四冷凝器。

具体实施方式

下面将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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

本发明通过将变压吸附技术的低能耗，无污染，回收率高的优势与变电吸附技术进行高效结合，并采用固体氧化物燃料电池技术，提高能源的转化效率，实现了低浓度瓦斯的高效富集和全面利用，提高了发电效率，延长了吸附剂的使用寿命，实现了二氧化碳的回收利用，具有较高的实用价值和广阔的应用前景。具体包括以下内容。

实施例1：

请参阅图1-2，本发明一种新型低浓度瓦斯富集固体氧化物燃料电池发电系统，包括：

低浓度瓦斯富集模块100：通过四个相互连接的吸附塔对瓦斯气体中的甲烷进行富集，吸附剂选用甲烷吸附剂，利用常压真空变压吸附技术耦合变电吸附技术吸附甲烷和部分氮气，并与混气加热模块200相连接，同时在吸附塔内设置反吹装置，用于进一步提高甲烷的吸附率；同时设置低温恒温箱17储存冷凝水，并在每个吸附塔上，都安装一个冷凝装置，用于变电吸附结束之后对吸附剂和吸附气体进行降温，保证系统安全和吸附剂的再利用。

低浓度瓦斯富集模块100包括第一吸附塔401、第二吸附塔402、第三吸附塔403和第四吸附塔404；

第一吸附塔401第一端分别连接第一抽真控制阀301和第一进气控制阀302第一端，第二端接第二可变电阻1602第一端，第三端分别接第一均压控制阀309和第一节流子501第一端；

第二吸附塔402第一端分别连接第二抽真控制阀303和第二进气控制阀304第一端，第二端接第一可变电阻1601第一端，第三端分别接第二均压控制阀3011和第二节流子502第一端；

第三吸附塔403第一端分别连接第三抽真控制阀305和第三进气控制阀306第一端，第二端接第二可变电阻1602第一端，第三端分别接第三均压控制阀3013和第三节流子503第一端；

第四吸附塔404第一端分别连接第四抽真控制阀307和第四进气控制阀308第一端，第二端接第一可变电阻1601第一端，第三端分别接第四均压控制阀3015和第四节流子504第一端；

第一进气控制阀302、第二进气控制阀304、第三进气控制阀306和第四进气控制阀308第二端均通过送气缓冲罐201输入原料气，送气缓冲罐201的输入端由压缩机1对原料气进行加压，第一抽真控制阀301、第二抽真控制阀303、第三抽真控制阀305和第四抽真控制阀307第二端均输出解吸气，通过真空泵6暂存至第一排气缓冲罐202中；第一可变电阻1601和第二可变电阻1602第二端均连接变压器15第一端，变压器15第二端接开关14以控制输入工作电流；第一节流子501、第二节流子502、第三节流子503和第四节流子504第二端依次接第一排气控制阀3010、第二排气控制阀3012、第三排气控制阀3014和第四排气控制阀3016，以排放未吸附气体；

第一吸附塔401、第二吸附塔402、第三吸附塔403和第四吸附塔404侧面还分别设置有第一冷凝器1801、第二冷凝器1802、第三冷凝器1803和第四冷凝器1804，第一冷凝器1801、第二冷凝器1802、第三冷凝器1803和第四冷凝器1804的第一端均接低温恒温箱17用于输入冷凝水，第二端均用于输出冷凝水。

四个吸附塔的工作过程可参照表1：

表1 吸附塔工作过程的循环时序表

由表可知，第一吸附塔401和第三吸附塔403的循环时序相同，第二吸附塔402和第四吸附塔404的循环时序相同，四个吸附塔的工作流程具体如下：

原料气经压缩机1和送气缓冲罐201分别从第一进气控制阀302和第三进气控制阀306进入第一吸附塔401和第三吸附塔403中进行加压吸附，加压的同时开关14闭合，电流经变压器15、第一可变电阻1601和第二可变电阻1602调节至合适参数后，通入吸附剂中进行通电升温，提高吸附效果，同时真空泵6通过第二抽真控制阀303和第四抽真控制阀307将第二吸附塔402和第四吸附塔404进行降压抽真空，并将低温恒温箱17中的冷凝水通入第二冷凝器1802和第四冷凝器1804中对第二吸附塔402和第四吸附塔404降温冷却。第一吸附塔401和第三吸附塔403内的吸附剂吸附原料气中的强吸附组分甲烷和部分氮气后，余下的含有微量甲烷气体的未吸附气体经第一排气控制阀3010、第一节流子501、第三排气控制阀3014和第三节流子503过单向阀7进入第二排气缓冲罐203以供发电使用。吸附及抽真空结束后的吸附塔经过第一均压控制阀309、第二均压控制阀3011、第三均压控制阀3013、第四均压控制阀3015均压降后，第一吸附塔401和第三吸附塔403中通过真空泵6、第一抽真控制阀301和第三抽真控制阀305进行降压抽真空，通过低温恒温箱17、第一冷凝器1801和第三冷凝器1803进行冷却，解吸气进入第一排气缓冲罐202以供发电使用，同时第二吸附塔402和第四吸附塔404通过压缩机1、送气缓冲罐201、第二进气控制阀304和第四进气控制阀308进行加压，通过变压器15、第一可变电阻1601和第二可变电阻1602进行通电升温。结束后再次进行均压。

参照图2，以第一吸附塔401为例对吸附过程进行说明。

原料气经压缩机1加压，经送气缓冲罐201和第一进气控制阀302进入第一吸附塔401，完成充气步骤，同时开关14闭合，电流经过开关14，经变压器15、第二可变电阻1602调节至适宜参数后通入第一吸附塔401中，完成通电升温；

充压升温结束后原料气继续进入第一吸附塔401，此时第一排气控制阀3010打开，气体流经第一节流子501，气体在流动过程中甲烷与部分氮气被吸附，未被吸附的气体通过第一排气控制阀3010、单向阀7进入第一排气缓冲罐202而后为电池阴极提供反应物；

当甲烷从第一吸附塔401中穿透后，关闭第一排气控制阀3010，打开第一均压控制阀309和第二均压控制阀3011对第一吸附塔401进行均压，此时第一吸附塔401内压力降低，第二吸附塔402内压力升高；

完成均压后关闭第一均压控制阀309、第二均压控制阀3011和第一进气控制阀302，打开第一抽真控制阀301对第一吸附塔401进行降压抽真空，同时将低温恒温箱17中的冷凝水通入第一冷凝器1801中对第一吸附塔401进行冷却，第一抽真控制阀301抽出的解吸气依次经过真空泵6暂存至第一排气缓冲罐202中以供发电使用；

抽真空结束后，关闭第一抽真控制阀301，打开第一均压控制阀309和第二均压控制阀3011对第一吸附塔401进行均压；

重复上述步骤。

低浓度瓦斯富集模块100采用常压真空变压吸附耦合变电吸附技术，通过四个吸附塔的交替工作，实现了低浓度瓦斯的高效富集。这种方法不仅提高了瓦斯的利用率，还有效地减少了瓦斯的排放，对环境保护有积极的意义。在吸附塔每次降压的同时，会反吹废气以清洁吸附塔，这种设计有效地延长了吸附剂的使用寿命，降低了运行成本。

混气加热模块200用于甲烷和二氧化碳的预处理，混气瓶10的输入端与低浓度瓦斯富集模块100的第一排气缓冲罐202输出端连接，同时干燥器13输入端与富氧气体再利用模块400相连接，当富集后的甲烷气体和燃料电池反应产生的二氧化碳气体通入混气瓶10后，进行充分混合合并随后通过进料控制阀3017控制进入第二换热器902中进行加热，使混合气达到干式重整所需的温度条件。混气加热模块200还包括干燥器13，用来干燥燃料电池反应后的生成物中含有的水。固体氧化物燃料电池12反应后的气体经过干燥后能够获得较高浓度的二氧化碳气体，重新通入混气瓶10中再次利用，这种设计既节约了资源，又减少了二氧化碳的排放，对环保有积极的贡献。

甲烷干式重整模块300在干式重整塔11中对混气加热模块200的第二换热器902加热输出的甲烷和二氧化碳的混合气体转换为一氧化碳与氢气，能够在减少温室气体排放的同时，有效利用CH4和CO2，并为固体氧化物燃料电池12的阳极提供原料。通过干式重整反应，能够避免固体氧化物燃料电池12的积碳效应，提高发电效率。

富氧气体再利用模块400处理瓦斯富集之后产生的排放气，它与低浓度瓦斯富集模块100相连接，通过单向阀7接收低浓度瓦斯富集模块100的四个相互连接的吸附塔排放的未吸附气体，并通过第二排气缓冲罐203进行气体缓存，第二排气缓冲罐203的输出端通过流量调节阀8调节气体流量大小，将瓦斯吸附之后的未吸附气体主要成分是氧气，包含少部分的氮气和甲烷气体收集并传输到固体氧化物燃料电池12的阴极，作为电池反应的一部分原料。另外，还设置第一换热器901用于加热这些气体，目的是满足电池反应的温度需要。

低浓度瓦斯富集模块100在经过脱氧富集部分处理后，解吸气得到富集后的瓦斯，排放气得到主要成分为氮气与氧气的混合气，两者都可以用于发电部分，能够实现能源的全面利用。

燃料电池发电模块500通过固体氧化物燃料电池12进行发电，阳极反应原料为甲烷干式重整之后产生的一氧化碳和氢气，阴极反应原料为排放气中的氧气，另一部分是自然空气。这种发电方式的目的是最大程度上减少碳排放，同时提高发电效率，避免积碳问题。同时其产物被通到混气加热模块200进行利用，以实现充分地循环使用。

综合发电系统的发电流程如下：

将低浓度瓦斯富集模块100富集后的解吸气通入混气瓶10中，与同时通入的甲烷充分混合均匀后，打开进料控制阀3017，混合气体进入第二换热器902中，将混合气体温度提升至800℃以上达到干式重整反应温度条件后通入干式重整塔11中进行干式重整，转化完成后通入固体氧化物燃料电池12的阳极进气口处，第二排气缓冲罐203中的未吸附气体经流量调节阀8通入第一换热器901中，将温度提升至750℃~800℃后通入固体氧化物燃料电池12的阴极进气口中。

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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型低浓度瓦斯富集固体氧化物燃料电池发电系统，其特征在于，包括：低浓度瓦斯富集模块（100）、混气加热模块（200）、甲烷干式重整模块（300）、富氧气体再利用模块（400）和燃料电池发电模块（500）；

所述低浓度瓦斯富集模块（100）用于通过四个相互连接的吸附塔对瓦斯气体中的甲烷进行富集，基于常压真空变压吸附技术耦合变电吸附技术进行吸附，并进行变电加热和吸附塔冷却，同时在吸附塔内设置反吹装置，以进一步提高甲烷的吸附率；

所述混气加热模块（200）用于进行甲烷和二氧化碳的预处理，输入端与低浓度瓦斯富集模块（100）的解吸气输出端相连接，输出端与甲烷干式重整模块（300）相连接；

所述甲烷干式重整模块（300）用于在干式重整塔（11）中对所述混气加热模块（200）预处理后输出的混合气体进行干式重整，将混合气体中的甲烷和二氧化碳转化成一氧化碳与氢气，并输入至燃料电池发电模块（500）中的固体氧化物燃料电池（12）阳极进气口作为反应原料；

所述富氧气体再利用模块（400）用于对所述低浓度瓦斯富集模块（100）处理后产生的排放气进行收集，再传输到燃料电池发电模块（500）中作为反应原料进行再利用；

所述燃料电池发电模块（500）用于通过固体氧化物燃料电池（12）接收甲烷干式重整模块（300）和富氧气体再利用模块（400）的输入气体进行反应发电，还将生成的二氧化碳产物通入所述混气加热模块（200）中进行再利用。

2.根据权利要求1所述的一种新型低浓度瓦斯富集固体氧化物燃料电池发电系统，其特征在于，所述低浓度瓦斯富集模块（100）包括第一吸附塔（401）、第二吸附塔（402）、第三吸附塔（403）和第四吸附塔（404）；

所述第一吸附塔（401）第一端分别连接第一抽真控制阀（301）和第一进气控制阀（302）第一端，第二端接第二可变电阻（1602）第一端，第三端分别接第一均压控制阀（309）和第一节流子（501）第一端；

所述第二吸附塔（402）第一端分别连接第二抽真控制阀（303）和第二进气控制阀（304）第一端，第二端接第一可变电阻（1601）第一端，第三端分别接第二均压控制阀（3011）和第二节流子（502）第一端；

所述第三吸附塔（403）第一端分别连接第三抽真控制阀（305）和第三进气控制阀（306）第一端，第二端接第二可变电阻（1602）第一端，第三端分别接第三均压控制阀（3013）和第三节流子（503）第一端；

所述第四吸附塔（404）第一端分别连接第四抽真控制阀（307）和第四进气控制阀（308）第一端，第二端接第一可变电阻（1601）第一端，第三端分别接第四均压控制阀（3015）和第四节流子（504）第一端；

所述第一进气控制阀（302）、第二进气控制阀（304）、第三进气控制阀（306）和第四进气控制阀（308）第二端均通过送气缓冲罐（201）输入原料气，所述送气缓冲罐（201）的输入端由压缩机（1）对原料气进行加压，所述第一抽真控制阀（301）、第二抽真控制阀（303）、第三抽真控制阀（305）和第四抽真控制阀（307）第二端均输出解吸气，通过真空泵（6）暂存至第一排气缓冲罐（202）中；所述第一可变电阻（1601）和第二可变电阻（1602）第二端均连接变压器（15）第一端，变压器（15）第二端接开关（14）以控制输入工作电流；所述第一节流子（501）、第二节流子（502）、第三节流子（503）和第四节流子（504）第二端依次接第一排气控制阀（3010）、第二排气控制阀（3012）、第三排气控制阀（3014）和第四排气控制阀（3016），以排放未吸附气体；

所述第一吸附塔（401）、第二吸附塔（402）、第三吸附塔（403）和第四吸附塔（404）侧面还分别设置有第一冷凝器（1801）、第二冷凝器（1802）、第三冷凝器（1803）和第四冷凝器（1804），所述第一冷凝器（1801）、第二冷凝器（1802）、第三冷凝器（1803）和第四冷凝器（1804）的第一端均接低温恒温箱（17）用于输入冷凝水，第二端均用于输出冷凝水。

3.根据权利要求2所述的一种新型低浓度瓦斯富集固体氧化物燃料电池发电系统，其特征在于，所述四个相互连接的吸附塔采用甲烷吸附剂进行吸附。

4.根据权利要求3所述的一种新型低浓度瓦斯富集固体氧化物燃料电池发电系统，其特征在于，所述低浓度瓦斯富集模块（100）中，所述第三吸附塔（403）与第一吸附塔（401）的循环工作流程相同；所述第二吸附塔（402）与第一吸附塔（401）的循环工作流程相反，所述第四吸附塔（404）与第二吸附塔（402）的循环工作流程相同；其中，所述第一吸附塔（401）的循环工作流程具体如下：

S1：原料气经压缩机（1）加压，经送气缓冲罐（201）和第一进气控制阀（302）进入第一吸附塔（401），完成充气步骤，同时开关（14）闭合，电流经过开关（14），经变压器（15）、第二可变电阻（1602）调节至适宜参数后通入第一吸附塔（401）中，完成通电升温；

S2：充压升温结束后原料气继续进入第一吸附塔（401），此时第一排气控制阀（3010）打开，气体流经第一节流子（501），气体在流动过程中甲烷与部分氮气被吸附，未被吸附的气体通过第一排气控制阀（3010）、单向阀（7）进入第一排气缓冲罐（202）而后为电池阴极提供反应物；

S3：当甲烷从第一吸附塔（401）中穿透后，关闭第一排气控制阀（3010），打开第一均压控制阀（309）和第二均压控制阀（3011）对第一吸附塔（401）进行均压，此时第一吸附塔（401）内压力降低，第二吸附塔（402）内压力升高；

S4：完成均压后关闭第一均压控制阀（309）、第二均压控制阀（3011）和第一进气控制阀（302），打开第一抽真控制阀（301）对第一吸附塔（401）进行降压抽真空，同时将低温恒温箱（17）中的冷凝水通入第一冷凝器（1801）中对第一吸附塔（401）进行冷却，第一抽真控制阀（301）抽出的解吸气依次经过真空泵（6）暂存至第一排气缓冲罐（202）中以供发电使用；

S5：抽真空结束后，关闭第一抽真控制阀（301），打开第一均压控制阀（309）和第二均压控制阀（3011）对第一吸附塔（401）进行均压；

S6：重复步骤S1~S5。

5.根据权利要求4所述的一种新型低浓度瓦斯富集固体氧化物燃料电池发电系统，其特征在于，所述混气加热模块（200）通过混气瓶（10）接收由第一排气缓冲罐（202）、干燥器（13）和外部输入的二氧化碳，通过进料控制阀（3017）控制混合气体输入至第二换热器（902）中进行加热，其中，所述干燥器（13）输入端接收固体氧化物燃料电池（12）反应输出的二氧化碳。

6.根据权利要求5所述的一种新型低浓度瓦斯富集固体氧化物燃料电池发电系统，其特征在于，所述甲烷干式重整模块（300）的干式重整塔（11）输入端连接所述混气加热模块（200）中第二换热器（902）的输出端，干式重整塔（11）输出端连接固体氧化物燃料电池（12）阳极并为其提供反应原料。

7.根据权利要求6所述的一种新型低浓度瓦斯富集固体氧化物燃料电池发电系统，其特征在于，所述干式重整塔（11）用于将甲烷和二氧化碳转化为一氧化碳与氢气，以降低固体氧化物燃料电池（12）中的积碳效应。

8.根据权利要求7所述的一种新型低浓度瓦斯富集固体氧化物燃料电池发电系统，其特征在于，所述富氧气体再利用模块（400）通过单向阀（7）接收所述低浓度瓦斯富集模块（100）的四个相互连接的吸附塔排放的未吸附气体，并通过第二排气缓冲罐（203）进行气体缓存，第二排气缓冲罐（203）的输出端通过流量调节阀（8）调节气体流量大小，再经过第一换热器（901）加热后输入至固体氧化物燃料电池（12）的阴极作为反应原料。

9.根据权利要求8所述的一种新型低浓度瓦斯富集固体氧化物燃料电池发电系统，其特征在于，所述燃料电池发电模块（500）的固体氧化物燃料电池（12）反应产生的电流通入所述低浓度瓦斯富集模块（100）中，供四个相互连接的吸附塔变电吸附升温使用。

10.根据权利要求9所述的一种新型低浓度瓦斯富集固体氧化物燃料电池发电系统，其特征在于，所述发电系统中的发电流程如下：

将所述低浓度瓦斯富集模块（100）富集后的解吸气通入混气瓶（10）中，与同时通入的二氧化碳充分混合均匀后，打开进料控制阀（3017），混合气体进入第二换热器（902）中，将混合气体温度提升至800℃以上达到干式重整反应温度条件后通入干式重整塔（11）中进行干式重整，转化完成后通入固体氧化物燃料电池（12）的阳极进气口处，第二排气缓冲罐（203）中的未吸附气体经流量调节阀（8）通入第一换热器（901）中，将温度提升至750℃~800℃后通入固体氧化物燃料电池（12）的阴极进气口中。