[發明專利]一種基于氯堿副產氫的原位燃料電池熱電聯供系統

有效

• 申請號: 202110505836.7
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN113235114B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 韓敏芳;譚超
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C25B1/34
• 分類號: C25B1/34;C25B1/04;C25B9/65;C25B15/08;C25B15/00;H01M8/0656;F22B1/22
• 代理公司: 北京中創云知識產權代理事務所(普通合伙) 11837
• 代理人: 徐輝

1.一種基于氯堿副產氫的原位燃料電池熱電聯供系統，其特征在于，包括氯堿電解副產氫氣洗滌塔、固體氧化物燃料電池發電單元、尾氣余熱梯級利用子系統和產物水循環子系統；

所述氯堿電解副產氫氣洗滌塔，洗滌含有堿霧的氯堿電解副產氫氣，作為所述固體氧化物燃料電池發電單元的燃料；

所述固體氧化物燃料電池發電單元，利用氫氣和空氣發電，獲得直流電原位供給氯堿電解使用；

所述尾氣余熱梯級利用子系統，利用所述固體氧化物燃料電池發電單元產生的高溫尾氣經過混合燃燒后，依次用來預熱所述固體氧化物燃料電池發電單元使用的氫氣和空氣，濃縮氯堿電解產出的堿液、預熱氯堿電解原料中的鹽水和去離子水；

所述產物水循環子系統，將氯堿副產氫氣作為燃料經過固體氧化物燃料電池發電單元發電和尾氣燃燒后的產物水，再作為氯堿電解原料使用；

所述尾氣余熱梯級利用子系統包含氫氣預熱器、空氣預熱器、三效逆流降膜蒸發器、鹽水預熱器和去離子水預熱器；

所述氫氣預熱器利用尾氣余熱預熱進入所述固體氧化物燃料電池發電單元電堆陽極的氫氣，所述空氣預熱器利用尾氣余熱預熱進入所述固體氧化物燃料電池發電單元電堆陰極的空氣，所述三效逆流降膜蒸發器利用尾氣余熱濃縮所述堿液，所述鹽水預熱器利用尾氣余熱預熱氯堿電解原料中的二次精制鹽水，所述去離子水預熱器利用尾氣余熱預熱氯堿電解原料中的去離子水；

所述氫氣從所述氯堿電解副產氫氣洗滌塔中送出，經氫氣預熱器從15-45℃預熱至650-700℃；

所述空氣由空壓機送入空氣預熱器，從室溫預熱至600-650℃；

所述三效逆流降膜蒸發器將所述堿液從75-85℃三級加熱至130-150℃；

所述鹽水預熱器將二次精制鹽水從50-60℃預熱至70-80℃；

所述去離子水預熱器將去離子水從室溫預熱至70-80℃；

所述三效逆流降膜蒸發器，將濃度31.5-32.5wt％的堿液濃縮為45-50wt％的堿液，冷卻至45℃以下，形成成品堿液；

所述氯堿電解原料，將70-80℃的去離子水送入電解槽陰極進行電解，將70-80℃的二次精制鹽水送入電解槽陽極進行電解，電解槽產出濃度31.5-32.5wt％的堿液、含有堿霧的氫氣、濕氯氣和淡鹽水；

電解槽產出的所述淡鹽水經脫氯處理后，與粗鹽水混合，用于制備一次精制鹽水，所述一次精制鹽水二次提純后形成所述二次精制鹽水。

2.根據權利要求1所述的基于氯堿副產氫的原位燃料電池熱電聯供系統，其特征在于，所述氯堿電解副產氫氣洗滌塔洗滌冷卻、除去氯堿電解副產氫氣中的堿霧和大部分水；

所述氫氣從所述氯堿電解副產氫氣洗滌塔中送出，在常壓下送入所述固體氧化物燃料電池發電單元原位發電。

3.根據權利要求1或2所述的基于氯堿副產氫的原位燃料電池熱電聯供系統，其特征在于，所述固體氧化物燃料電池發電單元的原料為氫氣和空氣，產出直流電和高溫尾氣。

4.根據權利要求1所述的基于氯堿副產氫的原位燃料電池熱電聯供系統，其特征在于，所述產物水循環子系統中，氯堿副產氫氣作為燃料經過固體氧化物燃料電池發電單元發電和尾氣燃燒后生成高溫蒸汽，所述蒸汽經過所述尾氣余熱梯級利用子系統進行余熱利用后降溫至100-120℃，冷凝生成去離子水，作為氯堿電解原料使用。

5.根據權利要求1 所述的基于氯堿副產氫的原位燃料電池熱電聯供系統，其特征在于，電解槽產出的所述濕氯氣經干燥壓縮處理后，形成成品氯氣。