[發明專利]應用于污水處理廠的回收氨和燃料電池發電系統和方法

在審

• 申請號: 201910854963.0
• 申請日: 2019-09-10
• 公開（公告）號: CN110482570A
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 盧成壯;張瑞云;程健;李昊;許世森;王保民;楊冠軍;黃華
• 申請（專利權）人: 中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司
• 主分類號: C01C1/10
• 分類號: C01C1/10;H01M8/0606;H01M8/04082;H01M8/04089;H01M8/14;H01M8/22;C02F1/20;C02F1/06
• 代理公司: 61200 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 姚詠華<國際申請>=<國際公布>=<進入

1.應用于污水處理廠的回收氨和燃料電池發電系統，其特征在于，包括：沼氣預熱器(11)，第一熱交換器(10)，汽提塔(1)，吸收塔(2)，第二熱交換器(3)，閃蒸塔(4)，空氣預熱器(6)，第三熱交換器(5)，高溫燃料電池(9)和燃燒爐(7)；

所述汽提塔(1)的頂部氣體出口與所述吸收塔(2)相連接，所述吸收塔(2)的底部出口與所述第二熱交換器(3)的第一換熱通道入口相連接，所述第二熱交換器第一換熱通道出口與所述閃蒸塔相(4)連接，所述閃蒸塔(4)的出口與混合器的第一入口連接；

所述沼氣預熱器(11)與混合器的第二入口連接；混合器的出口與所述第一熱交換器(10)的第一換熱通道入口相連接，所述第一熱交換器的第一換熱通道出口與所述高溫燃料電池(9)陽極的氣體入口連接，所述高溫燃料電池(9)陽極的氣體出口與燃燒爐(7)連接；

所述空氣預熱器(6)與所述第三熱交換器(5)的第一換熱通道入口連接，所述第三熱交換器(5)的第一換熱通道出口與所述高溫燃料電池(9)陰極的氣體入口連接，所述高溫燃料電池(9)陰極的氣體出口與所述燃燒爐(7)連接。

2.根據權利要求1所述的應用于污水處理廠的回收氨和燃料電池發電系統，其特征在于，所述燃燒爐與所述第三熱交換器(5)的第二換熱通道入口連接，所述第三熱交換器(5)的第二換熱通道出口與所述第二熱交換器(3)的第二換熱通道入口連接，所述第二熱交換器(3)的第二換熱通道出口對空排出。

3.根據權利要求1所述的應用于污水處理廠的回收氨和燃料電池發電系統，其特征在于，所述燃燒爐與所述第一熱交換器(10)的第二換熱通道入口連接，所述第一熱交換器(10)的第二換熱通道出口與所述汽提塔(1)連接。

4.根據權利要求1所述的應用于污水處理廠的回收氨和燃料電池發電系統，其特征在于，還包括DC/AC轉換單元，所述高溫燃料電池與所述DC/AC轉換單元連接。

5.根據權利要求1所述的應用于污水處理廠的回收氨和燃料電池發電系統，其特征在于，所述高溫燃料電池采用固體氧化物燃料電池。

6.根據權利要求1所述的應用于污水處理廠的回收氨和燃料電池發電系統，其特征在于，所述高溫燃料電池采用熔融碳酸鹽燃料電池。

7.應用于污水處理廠的回收氨和燃料電池發電方法，其特征在于，基于權利要求1至6中任一項所述的應用于污水處理廠的回收氨和燃料電池發電系統，包括：

污水處理廠收集的沼氣經過沼氣預熱器(11)預熱后進入混合器(12)；沼液沼渣通過汽提塔(1)的汽提、吸收塔(2)的吸收和閃蒸塔(4)的閃蒸工藝分離出回收氨也進入混合器(12)與預熱后的沼氣混合；

沼氣和回收氨混合后在第一換熱器中加熱到800-900℃進入燃料電池的陽極單元，陽極單元內先對沼氣和氨進行重整；

反應后的氣體進入燃料電池的陽極參與陽極反應；

空氣進入空氣預熱器和第三換熱器，加熱到800-900℃，然后進入燃料電池的陰極單元，空氣中的氧氣在燃料電池的陰極參與燃料電池的陰極反應。

8.根據權利要求7所述的應用于污水處理廠的回收氨和燃料電池發電方法，其特征在于，燃料電池陽極和陰極中未完全參與反應的殘余氣體經過燃燒爐燃燒，燃燒后的高溫煙氣一部分回到第一換熱器加熱沼氣和氨混合的混合物，加熱沼氣和氨之后的低溫煙氣進入汽提塔底部作為沼液沼渣汽提的熱源，在汽提塔底部與進入沼液沼渣進行熱交換。

9.根據權利要求8所述的應用于污水處理廠的回收氨和燃料電池發電方法，其特征在于，另一部分燃燒后的高溫煙氣回到第三換熱器加熱經空氣預熱器預熱的空氣，加熱空氣后的低溫煙氣進入第二換熱器作為經過吸收塔吸收后的回收氨的熱源，降溫后直接排空。

10.根據權利要求7所述的應用于污水處理廠的回收氨和燃料電池發電方法，其特征在于，重整反應方程式為：