[發(fā)明專利]一種固體氧化物燃料電池發(fā)電系統(tǒng)及工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811024426.5
• 申請日: 2018-09-04
• 公開（公告）號: CN109326805B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙先興;李景云;史立杰;苗磊;劉雪飛;李晨佳;常俊石
• 申請（專利權(quán)）人: 新地能源工程技術(shù)有限公司
• 主分類號: H01M8/04014
• 分類號: H01M8/04014;H01M8/04029;H01M8/0612;H01M8/1231
• 代理公司: 北京卓恒知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 唐曙暉

1.一種固體氧化物燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：其包括固體氧化物燃料電池、燃料供給系統(tǒng)、空氣供給系統(tǒng)、余熱回收系統(tǒng)；

所述燃料供給系統(tǒng)包括第一換熱器、第二換熱器和預(yù)重整器，其中，燃料輸入管道與第一換熱器的燃料通道的入口與連接，第一換熱器的燃料通道的出口經(jīng)第二換熱器的燃料通道后連接于預(yù)重整器的燃料入口，預(yù)重整器的燃料出口通過管道經(jīng)第三換熱器的燃料通道后連接于固體氧化物燃料電池的陽極入口；

所述空氣供給系統(tǒng)包括與固體氧化物燃料電池陰極入口連接的空氣輸入管道及設(shè)置在空氣輸入管道上的第四換熱器；

所述余熱回收系統(tǒng)包括催化氧化燃燒器、第一蒸汽發(fā)生器、第二蒸汽發(fā)生器、第五換熱器、第六換熱器、循環(huán)壓縮機(jī)及氣液分離器，固體氧化物燃料電池的陰極尾氣輸出管道經(jīng)第四換熱器之后連接于第二蒸汽發(fā)生器的陰極尾氣入口，第二蒸汽發(fā)生器的陰極尾氣輸出管道經(jīng)循環(huán)壓縮機(jī)后與空氣供給系統(tǒng)的空氣輸入管道匯合，固體氧化物燃料電池的陽極尾氣輸出管道依次經(jīng)過第三換熱器、第二換熱器、第一換熱器的尾氣通道之后與一路空氣輸入管道匯合共同連接催化氧化燃燒器的入口，催化氧化燃燒器的氣體出口經(jīng)管道連接于預(yù)重整器的陽極尾氣入口，預(yù)重整器的陽極尾氣輸出管道經(jīng)第一蒸汽發(fā)生器的氣體入口進(jìn)入第一蒸汽發(fā)生器，出第一蒸汽發(fā)生器后分為兩個支管，一個支管先后連接第五換熱器和第六換熱器各自的一個換熱通道，然后連接于氣液分離器入口，氣液分離器的氣體出口管道與第一蒸汽發(fā)生器的另一支管匯合成總尾氣輸出管道或單獨(dú)作為尾氣輸出管道，氣液分離器的液體輸出管道經(jīng)第五換熱器的另一換熱通道之后分為兩個支管，一個支管經(jīng)第一蒸汽發(fā)生器之后連接于第一、第二換熱器之間的管道，另一支管連接于第二蒸汽發(fā)生器的液體進(jìn)口，第二蒸汽發(fā)生器的蒸汽輸出管道為外供蒸汽管道。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：所述氣液分離器的液體輸出管道上設(shè)有為液體提供動力的離心泵。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：所述循環(huán)壓縮機(jī)為迷宮壓縮機(jī)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：其中第六換熱器具有一個供循環(huán)水通過的另一換熱通道。

5.一種固體氧化物燃料電池發(fā)電工藝，其流程如下：

(1)燃料通過在第一、第二換熱器通過與來自固體氧化物燃料電池陽極的陽極尾氣換熱被加熱200-450℃后進(jìn)入預(yù)重整器反應(yīng)，預(yù)重整后的氣體在第三換熱器與直接從固體氧化物燃料電池陽極出來的陽極尾氣換熱而升溫至600-750℃，然后進(jìn)入固體氧化物燃料電池的陽極，空氣通過空氣輸入管道經(jīng)第四換熱器通過與來自固體氧化物燃料電池陰極的陰極尾氣換熱而升溫至600-750℃后進(jìn)入固體氧化物燃料電池的陰極，燃料和空氣中的氧氣在固體氧化物燃料電池內(nèi)發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生電能，其中，來自固體氧化物燃料電池的陽極尾氣依次進(jìn)入第三換熱器、第二換熱器和第一換熱器用于供熱，出第一換熱器后與空氣混合進(jìn)入催化氧化燃燒器燃燒，催化燃燒后的尾氣加熱預(yù)重整器至200-450℃；

(2)固體氧化物燃料電池產(chǎn)生的陰極尾氣，通過陰極尾氣輸出管道進(jìn)入第四換熱器如上所述與空氣換熱后，然后進(jìn)入第二蒸汽發(fā)生器，在第二蒸汽發(fā)生器中加熱低溫液體產(chǎn)生飽和蒸汽，降溫后的陰極尾氣進(jìn)入循環(huán)壓縮機(jī)加壓至150-400KPa后與空氣匯合，進(jìn)入第四換熱器如上所述與固體氧化物燃料電池產(chǎn)生的陰極尾氣換熱升溫至600-750℃后共同進(jìn)入固體氧化物燃料電池的陰極；

上述加熱預(yù)重整器后的催化燃燒后的尾氣進(jìn)入第一蒸汽發(fā)生器，加熱第一蒸汽發(fā)生器中的低溫液體產(chǎn)生飽和蒸汽，出第一蒸汽發(fā)生器的氣體分為兩路，一路先后進(jìn)入第五、第六換熱器換熱后進(jìn)入氣液分離器，氣液分離器內(nèi)分離出的氣體經(jīng)氣液分離器的氣體輸出管道與出第一蒸汽發(fā)生器的另一路氣體匯合后排出系統(tǒng)或分別排出系統(tǒng)，氣液分離器內(nèi)分離得到的水從液體輸出管道排出，并經(jīng)泵加壓后進(jìn)入第五換熱器與出第一蒸汽發(fā)生器的氣體換熱而升溫后分為兩個支路，第一支路路進(jìn)入第一蒸汽發(fā)生器，產(chǎn)生的飽和蒸汽與第一、第二換熱器之間的燃料匯合，第二支路進(jìn)入第二蒸汽發(fā)生器，由出第四換熱器的陰極尾氣加熱升溫成為飽和蒸汽，由飽和蒸汽輸出管道外送，其中第六換熱器引入循環(huán)水與氣體進(jìn)行換熱。