[實用新型]天然氣自熱重整質子交換膜燃料電池分布式熱電聯產系統

有效

• 申請號: 201920889276.8
• 申請日: 2019-06-13
• 公開（公告）號: CN210516883U
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 周崇波;陳艷超;馬汝坡;秦鵬;張廣水
• 申請（專利權）人: 華電電力科學研究院有限公司
• 主分類號: H01M8/0612
• 分類號: H01M8/0612;H01M8/04007;H01M8/04029
• 代理公司: 杭州天欣專利事務所(普通合伙) 33209
• 代理人: 張狄峰

1.一種天然氣自熱重整質子交換膜燃料電池分布式熱電聯產系統，其特征在于：包括天然氣自熱重整模塊，質子交換膜燃料電池模塊，自熱重整尾氣熱利用模塊，燃料電池余熱利用模塊，連接管路；系統輸入天然氣、空氣及工質水，輸出電力與多級熱力，實現高效率的熱電聯產。

2.根據權利要求1所述的天然氣自熱重整質子交換膜燃料電池分布式熱電聯產系統，所述天然氣自熱重整模塊，包括天然氣增壓機、空壓機、自熱重整器、燃燒器、高溫變換反應器、低溫變換反應器、CO氧化反應器、#1-#4換熱器、#5集成換熱器，天然氣管道、空氣管道、工質水管道、合成氣管道，其特征在于：所述天然氣增壓機的天然氣出口分成兩路，一路與所述燃燒器的進口連接，另一路與所述#5集成換熱器的天然氣進口連接；所述空壓機的空氣出口分成四路，其中一路空氣出口與所述燃燒器的空氣進口連接，一路空氣出口與所述CO氧化反應器的空氣進口連接，另一路空氣出口與所述#5集成換熱器的空氣進口連接；所述#5集成換熱器的天然氣出口、空氣出口、水蒸氣出口合并后與所述自熱重整器的進口連接，所述自熱重整器的合成氣出口與#5集成換熱器的合成氣進口連接，所述高溫變換反應器的進口與所述#4換熱器的合成氣出口連接，所述高溫變換反應器的出口與所述#3換熱器的合成氣進口連接，所述低溫變換反應器進口與所述#3換熱器的合成氣出口連接，所述低溫變換反應器的出口與所述#2換熱器的合成氣進口連接，所述#2換熱器的合成氣出口與所述CO氧化反應器的合成氣進口連接，所述CO氧化反應器的出口與所述#1換熱器的合成氣進口連接；所述工質水管道與所述#1換熱器的工質水進口連接，所述#1換熱器的工質水出口與所述#2換熱器的工質水進口連接，所述#2換熱器的工質水出口與所述#3換熱器的工質水進口連接，所述#3換熱器的工質水出口與所述#4換熱器的工質水進口連接，所述#4換熱器的工質水出口與所述#5集成換熱器的工質水進口連接，所述#5集成換熱器的工質水出口與所述自熱重整器的混合氣入口連接。

3.根據權利要求2所述的天然氣自熱重整質子交換膜燃料電池分布式熱電聯產系統，所述質子交換膜燃料電池模塊，包括質子交換膜燃料電池本體、所述空壓機、空冷器、增濕器、逆變器、空氣管道、冷卻水管道，其特征在于：所述質子交換膜燃料電池本體的陽極氫氣進口與所述#1換熱器的合成氣出口連接，所述質子交換膜燃料電池本體的陰極空氣進口與所述增濕器的空氣出口連接，所述空壓機的其中一路空氣出口與所述空冷器的空氣進口連接，所述空冷器的空氣出口與所述增濕器的空氣進口連接，所述質子交換膜燃料電池本體產生的電力通過所述逆變器輸出。

4.根據權利要求3所述的天然氣自熱重整質子交換膜燃料電池分布式熱電聯產系統，所述自熱重整尾氣熱利用模塊，包括#6熱水換熱器、溫升型熱泵機組、所述空冷器、尾氣管道、冷卻水管道、熱水管道、熱力管道，其特征在于：天然氣和空氣在所述燃燒器燃燒后產生的尾氣在所述#6熱水換熱器加熱冷卻水供熱；所述冷卻水管道分成兩路，一路與所述空冷器的冷卻水進口連接，另一路與所述溫升型熱泵機組的冷卻水進口連接，所述溫升型熱泵機組的冷卻水出口與所述#6熱水換熱器的冷卻水進口連接，所述空冷器的冷卻水出口與所述#6熱水換熱器的冷卻水進口連接；所述#6熱水換熱器的冷卻水出口分為兩路，一路與所述熱水管道連接直接向用戶提供熱水，另一路與所述溫升型熱泵機組的熱水進口連接；所述溫升型熱泵機組通過所述熱力管道向用戶提供熱力產品。

5.根據權利要求4所述的天然氣自熱重整質子交換膜燃料電池分布式熱電聯產系統，所述燃料電池余熱利用模塊，包括所述質子交換膜燃料電池本體、所述溫升型熱泵機組、所述增濕器、循環水泵，其特征在于：所述質子交換膜燃料電池本體的冷卻水出口與所述溫升型熱泵機組的驅動熱源進口連接，所述溫升型熱泵機組的驅動熱源出口與所述循環水泵的進口連接，所述循環水泵的出口與所述質子交換膜燃料電池本體的冷卻水進口連接，所述質子交換膜燃料電池本體的陰極水蒸氣出口與所述增濕器的水蒸氣進口連接，所述質子交換膜燃料電池本體的陽極氫氣出口與所述燃燒器的天然氣進口連接。

6.根據權利要求3所述的天然氣自熱重整質子交換膜燃料電池分布式熱電聯產系統，所述質子交換膜燃料電池模塊，其特征還在于：所述增濕器為多孔碳板增濕器。

7.根據權利要求5所述的天然氣自熱重整質子交換膜燃料電池分布式熱電聯產系統，所述燃料電池余熱利用模塊，其特征還在于：所述溫升型熱泵機組為溴化鋰熱水驅動溫升型熱泵機組。