[發(fā)明專利]基于LNG冷能利用的燃料電池和有機(jī)朗肯循環(huán)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210112919.0
• 申請日: 2012-04-17
• 公開（公告）號: CN102628402A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王江峰;閻哲泉;趙攀;戴義平;王漫;李茂慶
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: F02C6/18
• 分類號: F02C6/18;F02C6/00;F01K23/10;H01M8/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 田洲

1.一種基于LNG冷能利用的燃料電池和有機(jī)朗肯循環(huán)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：包括固體氧化物燃料電池和燃?xì)廨啓C(jī)的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)、有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)和LNG冷能源；

固體氧化物燃料電池和燃?xì)廨啓C(jī)的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，其中，空氣經(jīng)一級空氣壓縮機(jī)(1)升壓后，進(jìn)入間冷器(2)進(jìn)行冷卻降溫，然后進(jìn)入二級空氣壓氣機(jī)(3)，接著經(jīng)第一加熱器(6)預(yù)熱后進(jìn)入固體氧化物燃料電池(10)的陰極電極板；燃料經(jīng)間冷器(2)升溫后，依次經(jīng)過壓氣機(jī)(4)和第二加熱器(7)；水經(jīng)水泵(5)加壓后，通過第三加熱器(8)加熱后，與預(yù)熱后的燃料在混合器(9)中充分混合，最后一同進(jìn)入固體氧化物燃料電池(10)的陽極電極板；固體氧化物燃料電池(10)陰極排放的未反應(yīng)的氧氣與陽極未反應(yīng)完全的可燃?xì)怏w一同進(jìn)入與之連接的后燃室(11)進(jìn)行完全燃燒，產(chǎn)生高溫高壓燃?xì)猓細(xì)廨啓C(jī)(12)與后燃室(11)相連接；燃?xì)廨啓C(jī)(12)的高溫排氣依次被送入第一加熱器(6)、第二加熱器(7)、第三加熱器(8)，依次預(yù)熱空氣、燃料和水；

有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)，包括依次連接的余熱鍋爐(15)、有機(jī)工質(zhì)透平(16)、冷凝器(18)、增壓泵(19)，其中，所述增壓泵(19)的一端與冷凝器(18)相連，另一端與余熱鍋爐(15)相連，所述余熱鍋爐(15)的余熱來自燃?xì)廨啓C(jī)(12)的高溫排氣依次預(yù)熱空氣、燃料和水后排出的中低溫氣體；

LNG冷能源，其存儲于LNG存儲罐(22)中，與有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的冷凝器(18)相連，用來冷凝有機(jī)工質(zhì)透平(16)的排氣，然后通過冷庫換熱器(20)釋放冷能，最后，一部分進(jìn)入間冷器(2)作為燃料供給燃料電池，多余部分供給燃?xì)夤芫W(wǎng)(21)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LNG冷能利用的燃料電池和有機(jī)朗肯循環(huán)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：后燃室(11)產(chǎn)生高溫高壓燃?xì)膺M(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)(12)中做功，驅(qū)動與燃?xì)廨啓C(jī)(12)連接的第一發(fā)電機(jī)(13)發(fā)電。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LNG冷能利用的燃料電池和有機(jī)朗肯循環(huán)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：燃?xì)廨啓C(jī)(12)的高溫排氣依次預(yù)熱空氣、燃料和水后排出的中低溫氣體進(jìn)入余熱鍋爐(15)，將能量傳遞給有機(jī)工質(zhì)，使有機(jī)工質(zhì)達(dá)到飽和狀態(tài)或者過熱狀態(tài)，之后進(jìn)入有機(jī)工質(zhì)透平(16)中做功，驅(qū)動與有機(jī)工質(zhì)透平(16)同軸連接的第二發(fā)電機(jī)(7)發(fā)電。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LNG冷能利用的燃料電池和有機(jī)朗肯循環(huán)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：燃料和氧氣在固體氧化物燃料電池(10)內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后對外輸出直流電，經(jīng)過與固體氧化物燃料電池(10)連接的逆變器(14)轉(zhuǎn)換為交流電輸出。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LNG冷能利用的燃料電池和有機(jī)朗肯循環(huán)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)可運(yùn)行于亞臨界工況下，采用R123、R245fa、R600、R134a、異戊烷、正戊烷、R113、R11、R152a、R236fa、R236ea或R141b制冷劑作為系統(tǒng)運(yùn)行的工質(zhì)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LNG冷能利用的燃料電池和有機(jī)朗肯循環(huán)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)可運(yùn)行于超臨界工況下，采用二氧化碳、R125或R227ea作為系統(tǒng)運(yùn)行的工質(zhì)。