基于燃料电池的热回收设备及其操作方法技术

本发明专利技术涉及一种基于燃料电池的热回收单元及其操作方法，具体地，涉及这样一种基于燃料电池的热回收单元及其操作方法：该热回收单元利用在熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)工作时生成的热来生成热水或蒸汽并将生成的热水和蒸汽提供至建筑物，从而可以减小用电的制冷和制热设施的运转率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于燃料电池的热回收设备及其操作方法
本专利技术涉及一种基于燃料电池的热回收设备及其操作方法，具体来说，涉及一种用于建筑物的基于燃料电池的热回收设备及其操作方法，该热回收设备通过利用在熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)工作时生成的热来生成热水或蒸汽。
技术介绍
熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)，作为未来的可再生能源，是一种正在引起关注的发电单元，这是因为MCFC具有约47％的高发电效率以及低燃料消耗率和碳气体排放量。由于具有Li/Na电解质的MCFC利用熔融碳酸盐电解质来生成与氢反应的碳酸根离子，因此MCFC可以工作在约650℃的高温下。这样的MCFC在工作时可以生成温度为约350℃的废热。因此，MCFC可以通过利用所生成的废热来与热回收单元(HRU)连结在一起。HRU可以是这样的单元：其回收废气或排出的热水的余热以提供冷却/加热的空气和热水。也就是说，HRU可以表示用于热产生、热传输、热利用、热交换等的热设备。近年来，应对单个建筑物的负荷的已开发的100kw级MCFC与HRU联接，以便提供在建筑物中所使用的冷却/加热的空气和热水。因此，需要用于将MCFC的发电效率提高到约50％至60％的方法。
技术实现思路
技术问题为了解决上述限制，本专利技术提供了一种基于燃料电池的热回收设备及其操作方法，该热回收设备通过利用在熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)工作时生成的热来生成热水或蒸汽，以将所生成的热水或蒸汽提供至建筑物，从而减小了用电的制冷/制热设备的运转率，进而减少了空气调节开销。本专利技术的目的不限于以上提到的目的，通过以下描述可以理解以上未提到的本专利技术的其它目的和优点，而且通过本专利技术的实施例可以更加明确地进行理解。此外，本专利技术的目的和优点可以通过权利要求中体现的手段及其组合容易地实现。技术方案根据本专利技术的一方面，提供了一种基于燃料电池的热回收设备，其包括：第一开关单元，其将由熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)生成的热引入热交换器，或者阻止将热引入所述热交换器；第二开关单元，其将热通过排出孔排出，或者阻止将热通过所述排出孔排出；第三开关单元，其将存储在压缩箱内的流体引入流体循环单元，或者阻止将流体引入所述流体循环单元；所述流体循环单元，其使得通过所述第三开关单元引入的流体循环；状态感测单元，其测量由所述MCFC生成的热的温度、流体经过的管道内的流量以及所述压缩箱内的温度和水位；以及控制单元，其根据操作算法或停止算法来控制所述各个单元中的每一个。根据本专利技术的另一方面，提供了一种操作基于燃料电池的热回收设备的方法，该热回收设备包括第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元、流体循环单元、状态感测单元和控制单元，所述方法包括步骤：保持待机状态；断开所述第三开关单元，这是因为压缩箱内的温度低于第一临界值，并且所述压缩箱内的水位高于第二临界值；当在断开所述第三开关单元后经过了第二临界时间时，使所述流体循环单元工作；当在所述流体循环单元工作后经过了第三临界时间时，断开所述第一开关单元；以及当在断开所述第一开关单元后通过所述状态感测单元感测到的流量满足第三临界值时，闭合所述第二开关单元。根据本专利技术的再一方面，提供了一种使基于燃料电池的热回收设备停止工作的方法，该热回收设备包括第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元、流体循环单元、状态感测单元和控制单元，所述方法包括步骤：因为满足了预定条件，在断开所述第二开关单元后，闭合所述第一开关单元；当在闭合所述第一开关单元后经过了第五临界时间时，使所述流体循环单元停止工作；以及当在使所述流体循环单元停止工作后经过了第六临界时间时，闭合所述第三开关单元。有益效果根据本专利技术，可以通过利用在MCFC工作时生成的热来生成热水和蒸汽，以便将所生成的热水或蒸汽提供至各建筑物，从而减小用电的制冷/制热设备的运转率，进而减少空调开销。附图说明图1是根据本专利技术实施例的基于燃料电池的热回收设备的示图。图2是示出了根据本专利技术的基于燃料电池的热回收设备的流体循环单元的详细示图。图3是根据本专利技术的基于燃料电池的热回收设备的状态感测单元的详细示图。图4是根据本专利技术实施例的基于燃料电池的热回收系统的示图。图5是示出了根据本专利技术实施例的基于燃料电池的热回收设备的操作方法的流程图。图6是示出了根据本专利技术实施例的基于燃料电池的热回收设备的操作停止方法的流程图。具体实施方式通过以下参照附图描述的实施例，本专利技术的优点和特征及其实施方法将变得清楚。此外，提供这些实施例是为了使得本公开是透彻且完整的，并且将向本领域技术人员全面地传达本专利技术的范围。另外，为了避免不必要地模糊本专利技术的主题，将省去与已知功能或配置相关的具体描述。将参考附图更加详细地描述本专利技术的优选实施例。图1是根据本专利技术实施例的基于燃料电池的热回收设备的示图。参见图1，根据本专利技术的基于燃料电池的热回收设备包括第一开关单元10、第二开关单元20、第三开关单元30、流体循环单元40、状态感测单元50和控制单元60。这里，第一开关单元10和第二开关单元20可以分别设在由燃料电池生成的高温热所经过的管道中，以阻止或允许热流过。此外，第三开关单元30和流体循环单元40可以设在诸如热水或蒸汽之类的流体所经过的管道中，以阻止或允许该流体流过。现对上述组件中的每一个进行说明，第一开关单元10例如可以是通过电信号来操作的阀。因此，第一开关单元10可以根据从控制单元60传输的控制信号，将由熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)生成以流经管道的高温热引入或不引入热交换器。这里，热交换器可以利用引入到其中的高温热来加热沿管道流动的水，以生成诸如热水或蒸汽之类的流体。第二开关单元20例如可以是通过电信号来操作的阀。因此，第二开关单元20可以根据从控制单元60传输的控制信号，将由MCFC生成以流经管道的高温热通过出口排出或不排出。第三开关单元30例如可以是通过电信号来操作的阀。因此，第三开关单元30可以根据从控制单元60传输的控制信号，将存储在压缩箱(condensedtank)中的热水和蒸汽引入或不引入流体循环单元40。流体循环单元40可以根据控制单元60的控制信号来使通过第三开关单元30引入的流体循环。如图2所示，流体循环单元40可以包括第一流体循环器41和第二流体循环器42，但是本专利技术不限于此。状态感测单元50在高温热经过的管道中可以设有温度传感器，以测量热的温度。此外，状态感测单元50在流体经过的管道中可以设有流量传感器，以测量流体的流量。另外，状态感测单元50在压缩箱中可以设有温度传感器和水位传感器，以测量温度和水位。也就是说，如图3所示，状态感测单元50可以包括第一温度传感器(TT100)51、第二温度传感器(TT103)52、第三温度传感器(TT104)53、水位传感器(LS100)54以及流量传感器(FT100)55。在下文中，将参照图4来详细描述各个组件中的每一个。第一温度传感器51布置在压缩箱内，以测量压缩箱内的温度。第二温度传感器52布置在由燃料电池生成的高温热所经过的管道内，以测量热的温度。第三温度传感器53测量经过热交换器的热的温度。水位传感器54感测压缩箱内的水位。流量传感器55测量经过热交换器的热水的流量。控制单元60根据每种条件下的操作算法来控制第一开关单元(MOV101)10、第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于燃料电池的热回收设备，包括：第一开关单元，其将由熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)生成的热引入热交换器，或者阻止将热引入所述热交换器；第二开关单元，其将热通过排出孔排出，或者阻止将热通过所述排出孔排出；第三开关单元，其将存储在压缩箱内的流体引入流体循环单元，或者阻止将流体引入所述流体循环单元；所述流体循环单元，其使得通过所述第三开关单元引入的流体循环；状态感测单元，其测量由所述MCFC生成的热的温度、流体经过的管道内的流量以及所述压缩箱内的温度和水位；以及控制单元，其根据操作算法或停止算法来控制所述各个单元中的每一个。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.22 KR 10-2011-01404261.一种基于燃料电池的热回收设备，包括：第一开关单元，其将由熔融碳酸盐燃料电池生成的热引入热交换器，或者阻止将热引入所述热交换器；第二开关单元，其将热通过排出孔排出，或者阻止将热通过所述排出孔排出；第三开关单元，其将存储在压缩箱内的流体引入流体循环单元，或者阻止将流体引入所述流体循环单元；所述流体循环单元使得通过所述第三开关单元引入的流体循环；状态感测单元，其测量由所述熔融碳酸盐燃料电池生成的热的温度、流体经过的管道内的流量以及所述压缩箱内的温度和水位；以及控制单元，其根据操作算法或停止算法来控制所述第一开关单元、所述第二开关单元、所述第三开关单元、所述流体循环单元和所述状态感测单元,其中，当变为待机状态时，所述控制单元断开所述第一开关单元和所述第二开关单元，在经过了第一临界时间后，所述控制单元闭合所述第一开关单元，使所述流体循环单元保持在停止状态，并且使所述第三开关单元保持在闭合状态。2.根据权利要求1所述的热回收设备，其中所述状态感测单元包括：第三温度传感器，其测量经过所述热交换器的热的温度；水位传感器，其感测所述压缩箱内的水位；以及流量传感器，其测量经过所述热交换器的热水的流量。3.根据权利要求2所述的热回收设备，其中，当在所述待机状态下执行所述操作算法时，在所述压缩箱内的温度低于第一临界值并且所述压缩箱内的水位高于第二临界值时，所述控制单元断开所述第三开关单元；在经过了第二临界时间后，所述控制单元使所述流体循环单元工作；在经过了第三临界时间后，所述控制单元断开所述第一开关单元；并且当通过所述流量传感器感测到的流量满足第三临界值时，所述控制单元闭合所述第二开关单元。4.根据权利要求3所述的热回收设备，其中当所述流体循环单元工作后经过了第三临界时间时，所述控制单元将所述第一开关单元断开预定程度，并且当在将所述第一开关单元断开预定程度后经过了第四临界时间时，所述控制单元完全断开所述第一开关单元。5.根据权利要求1所述的热回收设备，其中所述状态感测单元包括：第一温度传感器，其测量所述压缩箱内的温度；第二温度传感器，其测量由所述熔融碳酸盐燃料电池生成的热的温度；第三温度传感器，其测量经过所述热交换器的热的温度；水位传感器，其感测所述压缩箱内的水位；以及流量传感器，其测量经过所述热交换器的热水的流量。6.根据权利要求5所述的热回收设备，其中，当执行所述停止算法时，由于满足了预定条件，所述控制单元在断开所述第二开关单元后，闭合所述第一开关单元；在经过了第五临界时间后，所述控制单元使所述流体循环单元停止工作；并且在经过了第六临界时间后，所述控制单元闭合所述第三开关单元。7.根据权利要求6所述的热回收设备，其中所述预定条件对应于这样的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李显来，黄祯泰，郑资勋，柳晟来，
申请(专利权)人：POSCO能源公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR