[發明專利]一種富氧燃燒與固體氧化物燃料電池混合發電系統

在審

• 申請號: 201710019837.4
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN108306027A
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 謝英柏;仲凱
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: H01M8/04014
• 分類號: H01M8/04014;H01M8/0612;F01D15/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種富氧燃燒與固體氧化物燃料電池混合發電系統，屬于發電系統領域。該系統包括固體氧化物燃料電池、重整器、燃燒室、發電機等部件。空氣分離得到O₂和N₂，以CH₄為主的燃料重整得到H₂和CO；H₂與O₂在固體氧化物燃料電池中發生反應，形成固體氧化物燃料電池發電系統；同時，以燃料為主的氣體在燃燒室發生富氧燃燒，產生的高溫煙氣進入渦輪膨脹做功，形成富氧燃燒發電系統。本混合發電系統不僅可以保證系統的用電需求，還對能源進行了充分利用，提高了發電效率。

技術領域

本發明屬于發電系統領域，尤其涉及一種富氧燃燒與固體氧化物燃料電池混合發電系統。

背景技術

固體氧化物燃料電池是一種能量轉換裝置，即將存儲在燃料和氧化劑中的能量以電化學方式直接轉化為電能。與常規電池不同，固體氧化物燃料電池的燃料和氧化劑不是存儲在電池內部，而是儲存在電池外部的儲罐中，只要不間斷地向固體氧化物燃料電池內輸入燃料和氧化劑，同時排出反應產物，它就可以連續發電。相比傳統發電裝置，固體氧化物燃料電池具有工作溫度高、能量轉換效率高、不排放或極少排放污染物、工作噪聲低、可使用燃料范圍廣等優點。

但是，常規的固體氧化物燃料電池都是將空氣預熱后直接通入電池內參與電化學反應，這往往導致發電效率降低以及原材料的浪費。因此，可考慮對空氣先進行分離，這樣既可以得到高純度的O₂，提高固體氧化物燃料電池反應速率和效率，又可以得到N₂產品。

此外，目前最常見的熱電轉換裝置是由天然氣驅動渦輪，但渦輪受卡諾循環限制和燃燒損失影響，系統發電效率仍有待提高。因此，可考慮將常見的熱電轉換裝置與固體氧化物燃料電池相結合，既充分利用固體氧化物燃料電池發電過程的原材料和產物，又實現燃燒室內的富氧燃燒，進而提高整個系統的發電效率和燃料利用率。

發明內容

針對上述存在的問題和現象，本發明提供一種富氧燃燒與固體氧化物燃料電池混合發電系統，旨在通過混合系統提高發電效率，實現能源的充分、合理利用。

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案為：

一種富氧燃燒與固體氧化物燃料電池混合發電系統，包括：

壓氣機：其配置為將空氣進行壓縮；

空氣分離器：其配置為對空氣進行分離；

燃料預熱器：其配置為對氣體燃料進行加熱；

氣體預熱器：其配置為對O₂進行加熱；

重整器：其配置為將預熱后的氣體燃料進行重整，產生固體氧化物燃料電池陽極所需的氫；

固體氧化物燃料電池：其配置為發生電化學反應產生電能；

燃燒室：其配置為發生富氧燃燒，產生高溫氣體；

渦輪：其配置為將高溫氣體的熱能轉換為機械能；

發電機：其配置為將機械能轉變為電能。

上述的一種富氧燃燒與固體氧化物燃料電池混合發電系統，其中，所述的空氣分離器的產物是O₂和N₂產品。

上述的一種富氧燃燒與固體氧化物燃料電池混合發電系統，其中，所述的燃料預熱器加熱熱源是渦輪的高溫煙氣。

上述的一種富氧燃燒與固體氧化物燃料電池混合發電系統，其中，所述的氣體預熱器的加熱熱源是渦輪的高溫煙氣。

上述的一種富氧燃燒與固體氧化物燃料電池混合發電系統，其中，所述的重整器的產物是CO和H₂。