[發(fā)明專利]燃料電池電熱冷聯(lián)供系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010516662.6
• 申請日: 2010-10-20
• 公開（公告）號: CN102456897A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳濤濤;丁哲波;吳竺;仵浩;姚鈺鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 上海新奧能源科技有限公司;新奧科技發(fā)展有限公司;新奧能源服務(wù)有限公司
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04;F24J3/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 王波波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電熱冷聯(lián)供系統(tǒng)，具體涉及基于燃料電池和溴化鋰吸收式機組的電熱冷聯(lián)供系統(tǒng)。

背景技術(shù)

為了提高能源利用效率，目前研發(fā)了多種電熱冷聯(lián)供系統(tǒng)，其中采用燃料電池是比較前沿技術(shù)中的一種。該技術(shù)是利用燃料電池的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能和熱能，其中，熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)具有高效、低污染等優(yōu)點，并且具有高品位的廢熱，使得其可以與其他系統(tǒng)或裝置形成混合循環(huán)系統(tǒng)，從而大幅度提高系統(tǒng)整體效率。

國內(nèi)外已提出了一些基于燃料電池的電熱冷聯(lián)供系統(tǒng)，采用天然氣、煤氣等為燃料，并采用例如溴化鋰吸收式機組等裝置。專利文獻(xiàn)CN200710040466.4公開了一種天然氣熔融碳酸鹽燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，由重整子系統(tǒng)、燃料電池子系統(tǒng)、二氧化碳和尾氣循環(huán)利用子系統(tǒng)構(gòu)成，整個發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，且沒有進(jìn)行余熱回收利用，系統(tǒng)整體能量利用率低。

因此，需要一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，余熱得到充分利用，整體能量利用率提高的系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種電熱冷聯(lián)供系統(tǒng)，系統(tǒng)基于集成的內(nèi)重整的熔融碳酸鹽燃料電池與溴化鋰吸收式雙效機組，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，余熱得到充分利用，整體能量利用率得到提高。

根據(jù)本發(fā)明實施例，提出了一種電熱冷聯(lián)供系統(tǒng)，包括燃料電池子系統(tǒng)、排氣余熱利用子系統(tǒng)和溴化鋰吸收式機組子系統(tǒng)；

燃料電池子系統(tǒng)的排氣出口端連接至排氣余熱利用子系統(tǒng)的進(jìn)口端，以提供燃料電池的陽極排氣和陰極排氣；

排氣余熱利用子系統(tǒng)的余熱出口端連接至溴化鋰吸收式機組子系統(tǒng)的余熱進(jìn)口端，以提供溴化鋰吸收式機組工作所需的熱能；

排氣余熱利用子系統(tǒng)的蒸汽出口端連接至燃料電池子系統(tǒng)的重整器，以提供重整反應(yīng)所需的蒸汽。

根據(jù)本發(fā)明實施例，燃料電池子系統(tǒng)采用內(nèi)重整熔融碳酸鹽燃料電池，重整器與電池陽極放置在一起，利用電池陽極電化學(xué)反應(yīng)放出的熱量進(jìn)行重整反應(yīng)，并且重整反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣直接輸送給電池陽極，用于電化學(xué)反應(yīng)。

根據(jù)本發(fā)明實施例，溴化鋰吸收式機組子系統(tǒng)采用以溴化鋰為溶質(zhì)的吸收式熱冷雙效機組。

根據(jù)本發(fā)明實施例，排氣余熱利用子系統(tǒng)包括除水器、混合燃燒室和余熱鍋爐；

燃料電池的陽極排氣進(jìn)入除水器，經(jīng)除水器除水后進(jìn)入混合燃燒室，燃料電池的陰極排氣直接進(jìn)入混合燃燒室，以進(jìn)行燃燒反應(yīng)；

燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的高溫?zé)煔廨斔椭劣酂徨仩t，加熱產(chǎn)生飽和蒸汽，以經(jīng)由蒸汽出口端提供給燃料電池子系統(tǒng)的重整器，作為重整反應(yīng)所需的蒸汽；

經(jīng)余熱鍋爐利用后的高溫?zé)煔饨?jīng)由余熱出口端輸送至溴化鋰吸收式機組子系統(tǒng)的余熱進(jìn)口端。

根據(jù)本發(fā)明實施例，燃料電池子系統(tǒng)包括預(yù)熱裝置，燃料電池的陽極排氣首先經(jīng)過預(yù)熱裝置對空氣和燃料預(yù)熱之后，再進(jìn)入除水器。

根據(jù)本發(fā)明實施例，預(yù)熱裝置包括空氣預(yù)熱器和燃料預(yù)熱器；

空氣預(yù)熱器對空氣進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱后的空氣輸送至電池陰極；

燃料預(yù)熱器對燃料預(yù)熱，預(yù)熱后的燃料輸送至重整器，與來自排氣余熱利用子系統(tǒng)的蒸汽出口端的蒸汽發(fā)生重整反應(yīng)，產(chǎn)生電池陽極電反應(yīng)所需的氫氣。

根據(jù)本發(fā)明實施例，溴化鋰吸收式機組子系統(tǒng)包括高溫發(fā)生裝置、冷卻裝置和吸收裝置；

高溫發(fā)生裝置從余熱進(jìn)口端接收來自排氣余熱利用子系統(tǒng)的余熱；加熱以溴化鋰為溶質(zhì)的稀溶液，得到高溫的蒸汽和濃溶液，并輸送至冷卻裝置；

冷卻裝置利用冷卻循環(huán)水對高溫的蒸汽和濃溶液進(jìn)行冷卻，得到低溫的液態(tài)水和濃溶液，并輸送至吸收裝置，

吸收裝置利用濃溶液吸收對液態(tài)水進(jìn)行蒸發(fā)得到的蒸汽，產(chǎn)生稀溶液，并輸送至高溫發(fā)生裝置。

根據(jù)本發(fā)明實施例，冷卻循環(huán)水對高溫的蒸汽和濃溶液進(jìn)行冷卻之后，變?yōu)闊崴敵觯赃M(jìn)一步使用。

根據(jù)本發(fā)明實施例，冷卻裝置包括蒸汽冷凝器和溶液冷卻器；

溶液冷卻器利用冷卻循環(huán)水對來自高溫發(fā)生裝置的高溫濃溶液進(jìn)行冷卻，冷卻循環(huán)水得到第一次加熱；

蒸汽冷凝器利用來自第一次加熱后的冷卻循環(huán)水對來自高溫發(fā)生裝置的高溫蒸汽進(jìn)行冷凝，冷卻循環(huán)水得到第二次加熱。

根據(jù)本發(fā)明實施例，吸收裝置包括節(jié)流閥、蒸發(fā)器和吸收器；

節(jié)流閥連接至蒸汽冷凝器，對來自蒸汽冷凝器的低溫液態(tài)水進(jìn)行節(jié)流，并輸送至蒸發(fā)器；

蒸發(fā)器連接至節(jié)流閥，對節(jié)流后的液態(tài)水進(jìn)行加熱蒸發(fā)，并將得到的蒸汽輸送至吸收器；