[實用新型]六罐循環式沼氣雙路SOFC陽極燃料供給系統

有效

• 申請號: 201520774009.8
• 申請日: 2015-10-08
• 公開（公告）號: CN204947014U
• 公開（公告）日: 2016-01-06
• 發明（設計）人: 裴凱;蘇峰;薛燕峰;王文全;裴力
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H01M8/10
• 分類號: H01M8/10;H01M8/04;H01M8/06
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王恩遠

技術領域

本實用新型屬于新能源領域，特別涉及用于固體氧化物燃料電池(簡稱：SOFC)的陽極燃料供給系統。

背景技術

當今世界能源問題和環境保護問題已成為“人類面臨的最大威脅”的嚴重問題，工業和農業的發展離不開能源的開發；人類生存離不開環境保護。能源的開發與環境保護必須統籌考慮。SOFC發電系統具有發電效率高、無噪音和無污染等優點。但是，SOFC發電系統中所用的陽極燃料，應用比較成熟技術都采用天然氣、石油和煤炭中提煉的甲烷、煤氣等富氫氣體做燃料。富氫氣體燃料都來自一次性(化石)能源，不能再生。且從煤炭中制取煤氣，嚴重污染環境。

近期，有人提出以城市垃圾為原料，發酵產生沼氣做SOFC陽極燃料的專利技術。該專利采用單一發酵罐生成沼氣氣體，產生沼氣的流量和壓力都不夠穩定。必將影響在沼氣中提取甲烷氣體的純度。甲烷氣體的純度、流量和壓力的不穩定等因素，也將影響甲烷氣體在燃料重整裝置中的氫氣提純效果。陽極燃料帶有二氧化碳等其它氣體。導致SOFC碳中毒，SOFC發電效率降低。直至SOFC發電系統報廢。同時，由于SOFC的陽極燃料供給系統不穩定，迫使SOFC發電系統發生停機或再啟動狀態。從而，誘發SOFC發電系統的故障；SOFC發電系統的故障也導致局域供電網故障事故的發生。

總之，背景專利由于采用單罐生成沼氣技術，并且在沼氣脫硫、甲烷提純和甲烷提取氫氣的燃料重整等技術環節，都是單路系統設計。在沼氣渣的清除、新的沼氣原料添加環節、在沼氣脫硫、甲烷提純和甲烷提取氫氣的燃料重整等部位，都存在原材料或易損元件更換問題。上述問題的存在，是無法保證SOFC發電系統連續運行的基本要求。所以，背景專利技術僅是一種概念技術，缺乏實際使用的價值。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是，克服現有技術單罐生成沼氣和單路陽極燃料供給系統存在的缺欠，設計六罐循環式沼氣雙路SOFC陽極燃料供給系統，實現沼氣流量大和運行壓力平穩，保證SOFC陽極燃料系統的不間斷供給，達到固體氧化物燃料電池(SOFC)能夠實際運行的目的。

為實現本實用新型的目的，給出具體的技術方案如下。

一種六罐循環式沼氣雙路SOFC陽極燃料供給系統，有沼氣產生系統和陽極燃料供給系統；所述的沼氣產生系統的結構包括產生沼氣的發酵罐、混合粉碎秸稈和甲烷發酵菌的攪拌機9、沼氣存儲罐66構成；所述的陽極燃料供給系統的結構按順序包括沼氣脫硫裝置、甲烷提純裝置、燃料升溫及蒸汽發生裝置、高溫重整裝置、低溫重整裝置、氣水分離裝置，陽極燃料供給系統的前后裝置之間有管道連通；其特征在于，所述的沼氣產生系統有6套構成六罐循環式沼氣產生系統；攪拌機9輸出的粉碎秸稈和甲烷發酵菌經傳送帶10分別進入一號發酵罐1、二號發酵罐2、三號發酵罐3、四號發酵罐4、五號發酵罐5和六號發酵罐6，6個發酵罐在同一時間的工作狀態均不相同；6個發酵罐產生的沼氣經輸出閥門進入沼氣存儲罐66；所述的陽極燃料供給系統是由A路陽極燃料供給系統和B路陽極燃料供給系統構成雙路固體氧化物燃料電池陽極燃料供給系統；在A路陽極燃料供給系統和B路陽極燃料供給系統所對應的相同裝置的輸入端之間都用管道相連通，A路陽極燃料供給系統和B路陽極燃料供給系統所對應的相同裝置的輸出端之間都用管道相連通，各裝置在靠近輸入端和輸出端處均裝有閥門。

所述的6個發酵罐均與固體氧化物燃料電池(SOFC)的高溫尾氣315接通，為發酵罐提供發酵溫度。

所述的6個發酵罐的沼氣廢渣20均進入烘干裝置24；烘干裝置24由高溫陰極燃料尾氣317供熱；最后由包裝機25打包用作肥料。

本實用新型的六發酵罐循環產生沼氣裝置，可依次循環達到沼氣的連續生產的過程。能夠使SOFC陽極燃料供給系統具有沼氣流量和壓力運行平穩、沼氣供給流量大且連續不間斷的特點；并且有利于發酵罐的檢修維護。

雙路燃料供給系統可以保證SOFC陽極燃料供給系統的連續運行，在A路系統處在工作運行狀態時，B路系統可以處在周期性維護保養或備用狀態。B路系統維護保養工作包括：沼氣脫硫裝置的脫硫劑的更換、在甲烷提純裝置和低溫重整裝置中的吸附劑達到飽和狀態時，將吸附塔進行降壓處理，再進行抽真空，使吸附劑上的二氧化碳氣體全部釋放出來。B路系統另一個功能是為防止A路系統處在工作狀態中的某一裝置出現突發運行故障時，通過該裝置的輸入端和輸出端與B路系統所對應相同裝置的輸入端和輸出端之間的連接管道，及時將所對應的B路系統備用裝置切換到A路系統中，保證A路系統的燃料不間斷供給。并隔離出故障裝置，以便及時排除故障。