CN209493309U - 一种基于天然气重整制氢的热电联供装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及热电联供领域，尤其涉及一种基于天然气重整制氢的热电联供装置。包括：燃料处理器、燃料电池，燃料处理器内设置有净化装置，净化装置内含有碱性的杂质脱除剂。燃料处理器内还设置有变压吸附制氢装置，变压吸附制氢装置利用气体化石能源产生氢气，产生的氢气由燃料处理器的排气口排出。净化装置与变压吸附制氢装置之间由传输管道连通，以将气体化石能源由净化装置传输给变压吸附制氢装置。燃料电池的燃料注入端与燃料处理器的排气口连通。现有技术的气体化石能源热电联供系统的副产物为二氧化碳，不利于对环境的保护，本实用新型将气体化石能源转换为氢气，再利用燃料电池产生电能与热能，主要副产物为水，有效的降低了环境污染。
Description
技术领域
本实用新型涉及热电联供领域，尤其涉及一种基于天然气重整制氢的热电联供装置。
背景技术
热电联供也叫做热电联产。热电联产可以大大提高热电厂的热效率。因为，一般的凝汽式机组，汽轮机的排汽损失是很大的。而热电联产机组，通过一些方法，把一部分或者全部蒸汽通过汽轮机做功后，再对热用户输出。使排汽损失减小。并且，热电联产解决了城市集中供热的问题，取代了遍地开花的小锅炉。又从另一个方面提高了社会整体能源利用率。
现有技术中的热电联供系统采用天然气等气体化石能源作为主要的燃料，虽然能够有效的利用气体化石能源在燃烧时产生的热能，但是现有技术中利用气体化石能源的热电联供装置会因气体化石能源与氧气反应产生二氧化碳，产生的空气污染无法有效处理，因此不利于环境的保护。由此可见设计一种能够有效降低空气污染的热电联供装置是十分有必要的。
实用新型内容
针对现有技术问题，本实用新型提供了一种基于天然气重整制氢的热电联供装置。
为解决上述技术问题，本实用新型提供以下技术方案：
一种基于天然气重整制氢的热电联供装置，其特征在于：包括：燃料处理器、燃料电池，所述燃料处理器内设置有净化装置，所述净化装置内含有碱性的杂质脱除剂。所述燃料处理器内还设置有变压吸附制氢装置，所述变压吸附制氢装置利用气体化石能源产生氢气，产生的氢气由燃料处理器的排气口排出。所述净化装置与变压吸附制氢装置之间由传输管道连通，以将气体化石能源由净化装置传输给变压吸附制氢装置。所述燃料电池的燃料注入端与燃料处理器的排气口连通。
在实际运行时，气体化石能源先通过燃料处理器中的净化装置，利用净化装置内碱性的杂质脱除剂将气体化石能源内游离的二氧化硫、三氧化硫吸收并生成亚硫酸钙与硫酸钙沉淀。净化之后的气体化石能源从净化装置内排出由传输管道进入变压制氢装置中。通过变压吸附制氢装置将净化后的气体化石能源转换为氢气，产生的氢气从燃料处理器的排气口排出，由排气口进入燃料电池内。氢气在燃料电池内与氧气发生反应产生电能与热能，并生成副产物水。现有技术中利用气体化石能源的热电联供装置会因气体化石能源与氧气反应产生二氧化碳，因此不利于环境的保护。相较于现有技术，本实用新型先将气体化石能源转换为氢气，在利用氢气与氧气反应产生电能与热能，副产物为水，可以有效的降低对周边环境的污染。
进一步的，所述净化装置内设置有用于承载杂质脱除剂的溶液罐，所述净化装置的进气口位于溶液罐底部，所述净化装置的出气口位于溶液罐顶部。
进一步的，所述净化装置的进气口与气体化石能源管道连通。
进一步的，所述燃料电池包括用于接入电力系统的输出端。
进一步的，在所述燃料电池的输出端设置有逆变器。
进一步的，还包括热交换器，所述热交换器与所述燃料电池的散热端连通以吸收燃料电池产生的热量来加热内部的水，产生的热水由所述热交换器的排水口排出。
进一步的，所述热交换器的注水口与供水管道连通。
进一步的，还包括热水箱，所述热水箱与热交换器的排水口连通，所述热水箱还设置有热水输出口。
进一步的，所述热水箱内还设置有备用热水器，所述备用热水器设置有热能输出端，所述备用热水器的热能输出端与供暖系统连通。
进一步的，所述气体化石能源为煤气和/或天然气。
相较于现有技术，本实用新型具有以下优点：
1.将气体化石能源转换为氢气，再通过燃料电池产生电能与热能，副产物为水，有效的减少了二氧化碳的产生，有利于环境保护。
2.氢气的能量转换效率较高，可以有效的降低能量损失。
附图说明
图1是整体结构图。
图2是燃料处理器内部结构图。
具体实施方式
以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
一种基于天然气重整制氢的热电联供装置，包括：燃料处理器、燃料电池，燃料处理器内设置有净化装置，净化装置内设置有用于承载杂质脱除剂的溶液罐，净化装置进气口的一端位于溶液罐底部，进气口的另一端与气体化石能源管道连通，净化装置的出气口位于溶液罐顶部。燃料处理器内还设置有变压吸附制氢装置，变压吸附制氢装置利用气体化石能源产生氢气，产生的氢气由燃料处理器的排气口排出。净化装置与变压吸附制氢装置之间由传输管道连通，以将气体化石能源由净化装置传输给变压吸附制氢装置。燃料电池的燃料注入端与燃料处理器的排气口连通。燃料电池还包括用于接入电力系统的输出端，在输出端设置有逆变器。
在实际运行时，通过气体化石能源管道将气体化石能源由净化装置的进气口输入至净化装置的溶液罐中，在溶液罐内填充有以石灰石为主的碱性杂质脱除剂。在气体化石能源与杂质脱除剂接触时，气体化石能源内游离的二氧化硫、三氧化硫将会与杂质脱除剂发生反应生成亚硫酸钙与硫酸钙沉淀，通过这种方法将气体化石能源内硫的氧化物杂质吸收。由于气体化石能源的密度要小于空气，净化后的气体化石能源将漂浮在空气上方，此时通过溶液罐上方的出气口由传输管道进入变压吸附制氢装置内，通过变压吸附制氢装置将净化后的气体化石能源转换为氢气，产生的氢气再由燃料处理器的排气口排出，最终氢气通过燃料电池的燃料注入端注入燃料电池内。在燃料电池内，氢气与氧气发生反应，通过这种化学反应，燃料电池产生电能与热能。
燃料电池产生的电能为直流电，通过输出端将产生的直流电传输给逆变器，利用逆变器将产生的直流电能转换为适合电力系统的交流电，转换为交流电后将电能输出给电力系统，通过电力系统为照明、冰箱、空调电视等其他用电设施供电。
作为优选，净化装置还设置有清理口，在运行一段时间后，通过清理口更换溶液罐内的杂质脱除剂并清理内部产生的亚硫酸钙与硫酸钙沉淀。
本实用新型还包括热交换器，热交换器的注水口与供水管道连通。同时热交换器与燃料电池的散热端连通以吸收燃料电池产生的热量来加热内部的水，产生的热水由热交换器的排水口排出。
本实用新型还包括热水箱，所述热水箱与热交换器的排水口连通，所述热水箱还设置有热水输出口。
燃料电池在实际运行时还会产生热能，产生的热量被空气吸收，吸收热量的空气通过散热端将燃料电池产生的热量排出燃料电池。热空气被排出后进入热交换器内，热交换器内的水由供水管道提供，此时热空气的温度高于水的温度，在热空气进入热交换器内时与其内部的水直接接触，通过热空气与水之间的温差将热空气携带的热量传输给水，直至水的温度与热空气的温度相等，两者间的热交换停止。冷却后的空气通过热交换器的排气端排出热交换器外，加热的水则通过热交换器的排水口排出。在热交换器的排水口排出的热水最终被储存进热水箱内，热水箱储存的热水可以通过热水输出口输出给浴室、厨房等用热水设施。通过这种方法可以有效的利用燃料电池产生的热量，有效的提高了资源利用率。
作为优选，热空气直接通入水内，以此来提高热空气与水的接触时间。
作为优选，为了降低水资源浪费，设置水资源回收装置，将用热水设备用后的废水回收，过滤，再将过滤后的水提供给热交换器。
热水箱内还设置有备用热水器，所述备用热水器设置有热能输出端，所述备用热水器的热能输出端与供暖系统连通。
备用热水器通过燃料电池产生的电能来产生热能，产生的热能通过热能输出端输出，一方面输出的热能传输给供暖系统，通过供暖系统为地热/地暖提供热能。另一方面输出的热能可以用于加热热水箱内的水，可以有效的防止因意外的情况发生导致热水箱不能向用热水设备提供热水，例如：热交换器损坏。
气体化石能源为煤气和/或天然气。气体化石能源的种类繁多，不同种类的气体化石能源物理性质有所不同，本实用新型可以使用的气体化石能源为煤气或天然气或两者的混合物。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (10)
1.一种基于天然气重整制氢的热电联供装置，其特征在于：包括：燃料处理器、燃料电池，所述燃料处理器内设置有净化装置，所述净化装置内含有碱性的杂质脱除剂；
所述燃料处理器内还设置有变压吸附制氢装置，所述变压吸附制氢装置利用气体化石能源产生氢气，产生的氢气由燃料处理器的排气口排出；
所述净化装置与变压吸附制氢装置之间由传输管道连通，以将气体化石能源由净化装置传输给变压吸附制氢装置；
所述燃料电池的燃料注入端与燃料处理器的排气口连通。
2.根据权利要求1所述的一种基于天然气重整制氢的热电联供装置，其特征在于：所述净化装置内设置有用于承载杂质脱除剂的溶液罐，所述净化装置的进气口位于溶液罐底部，所述净化装置的出气口位于溶液罐顶部。
3.根据权利要求1所述的一种基于天然气重整制氢的热电联供装置，其特征在于：所述净化装置的进气口与气体化石能源管道连通。
4.根据权利要求1所述的一种基于天然气重整制氢的热电联供装置，其特征在于：所述燃料电池包括用于接入电力系统的输出端。
5.根据权利要求4所述的一种基于天然气重整制氢的热电联供装置，其特征在于：在所述燃料电池的输出端设置有逆变器。
6.根据权利要求1所述的一种基于天然气重整制氢的热电联供装置，其特征在于：还包括热交换器，所述热交换器与所述燃料电池的散热端连通以吸收燃料电池产生的热量来加热内部的水，产生的热水由所述热交换器的排水口排出。
7.根据权利要求6所述的一种基于天然气重整制氢的热电联供装置，其特征在于：所述热交换器的注水口与供水管道连通。
8.根据权利要求6所述的一种基于天然气重整制氢的热电联供装置，其特征在于：还包括热水箱，所述热水箱与热交换器的排水口连通，所述热水箱还设置有热水输出口。
9.根据权利要求8所述的一种基于天然气重整制氢的热电联供装置，其特征在于：所述热水箱内还设置有备用热水器，所述备用热水器设置有热能输出端，所述备用热水器的热能输出端与供暖系统连通。
10.根据权利要求1所述的一种基于天然气重整制氢的热电联供装置，其特征在于：所述气体化石能源为煤气和/或天然气。
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