[發明專利]一種熱電比可調的SOFC熱電聯供系統及其調控方法

在審

• 申請號: 202011532358.0
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112542602A
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 朱禹;梅書雪;岳利可;路曉瑞;王世學
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01M8/12
• 分類號: H01M8/12;H01M8/04007;H01M8/04014;H01M8/04701
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李麗萍

1.一種熱電比可調的SOFC熱電聯供系統，其特征在于，該SOFC熱電聯供系統包括固體氧化物燃料電池發電系統、余熱回收換熱器、熱水型吸收式熱泵以及煙氣調控裝置；

所述固體氧化物燃料電池發電系統包括固體氧化物燃料電池(SOFC)、空氣壓縮機(C1)、燃料壓縮機(C2)、水泵(P1)、空氣預熱器(HE1)、燃料預熱器(HE2)、水預熱器(HE3)、混合器(M)和后燃燒室(AB)；所述固體氧化物燃料電池發電系統用于進行電化學反應和未完全反應氣體燃燒，對外輸出電能并產生高溫煙氣；

所述煙氣流動控制系統用于調節所述固體氧化物燃料電池發電系統產生的高溫煙氣流過所述余熱回收換熱器(HE4)、空氣預熱器(HE1)、燃料預熱器(HE2)、水預熱器(HE3)的先后順序；

所述固體氧化物燃料電池發電系統產生的高溫煙氣進入所述余熱回收換熱器產生高溫循環水，用于驅動所述熱水型吸收式熱泵對熱網回水進行加熱，從而實現為熱網中的用戶供熱。

2.根據權利要求1所述的熱電比可調的SOFC熱電聯供系統，其特征在于，所述固體氧化物燃料電池發電系統中，

空氣經所述空氣壓縮機(C1)壓縮后，流經空氣預熱器(HE1)進行預熱，預熱后的高溫空氣進入所述固體氧化物燃料電池(SOFC)的陰極；

燃料經所述燃料壓縮機(C2)壓縮后，再經所述燃料預熱器(HE2)預熱；水經水泵(P1)加壓后，再經水預熱器(HE3)預熱；

加壓預熱后的燃料和水在所述混合器(M)內充分混合后通入所述固體氧化物燃料電池(SOFC)的陽極；

進入所述固體氧化物燃料電池陰極的空氣(1)和陽極進氣(2)在所述固體氧化物燃料電池(SOFC)內部發生電化學反應后輸出電能；所述固體氧化物燃料電池(SOFC)的陰極排氣(3)和陽極排氣(4)在所述后燃燒室(AB)燃燒后形成高溫煙氣(5)。

3.根據權利要求2所述的熱電比可調的SOFC熱電聯供系統，其特征在于，所述熱水型吸收式熱泵包括發生器(G)、冷凝器(C)、蒸發器(V)、吸收器(A)、溶液泵(P2)、減壓閥(PRV)和節流閥(TV)，所述發生器(G)內的溶液經所述余熱回收換熱器內的高溫循環水加熱后分為兩路，一路是：濃溶液經過膨脹閥(PRV)進入所述吸收器(A)，另一路是：溶劑水蒸發后進入所述冷凝器(C)冷凝，產生的冷凝水通過節流閥(TV)進入所述蒸發器(V)內蒸發，隨后進入所述吸收器(A)與其中的濃溶液混合，再經溶液泵(P2)送至發生器(G)，從而完成一個循環過程；

與此同時，熱網回水依次流經熱水型吸收式熱泵的吸收器(A)和冷凝器(C)，分別實現熱網水的一次升溫和二次升溫。

4.根據權利要求3所述的熱電比可調的SOFC熱電聯供系統，其特征在于，所述煙氣調控裝置包括十二個閥門以及連接管道；所述十二個閥門分別是：

設置在后燃燒室(AB)出口煙道的第一閥門(V1)、第二閥門(V2)和第九閥門(V9)；

設置在所述空氣預熱器(HE1)出口煙道的第三閥門(V3)、第四閥門(V4)和第十閥門(V10)；

設置在所述燃料預熱器(HE2)出口煙道的第五閥門(V5)、第六閥門(V6)和第十一閥門(V11)；

設置在所述水預熱器(HE3)出口煙道的第七閥門(V7)、第八閥門(V8)和第十二閥門(V12)。

5.一種熱電比可調的SOFC熱電聯供系統的調控方法，其特征在于，利用如權利要求4所述的SOFC熱電聯供系統將所述后燃燒室(AB)形成的高溫煙氣(5)經出口煙道供給所述余熱回收換熱器(HE4)、空氣預熱器(HE1)、燃料預熱器(HE2)、水預熱器(HE3)，所述煙氣調控裝置通過控制十二個閥門的開閉，控制高溫煙氣(5)進入所述余熱回收換熱器(HE4)、空氣預熱器(HE1)、燃料預熱器(HE2)、水預熱器(HE3)的先后順序，從而調節整個SOFC熱電聯供系統的熱電比。