【技术实现步骤摘要】
基于双级ORC和LNG冷能利用的燃料电池联供发电系统
本专利技术涉及热泵控制
,具体涉及一种基于双级ORC和LNG冷能利用的燃料电池联供发电系统。
技术介绍
随着全球社会经济不断发展,电力需求持续增大。同时,全球面临着一次化石能源枯竭带来的能源危机。此外,环境污染、全球性气候变暖等问题对环境保护和治理产生了巨大压力。开拓新能源形式,应用可持续发展能源发电,已成为时代的需求和必然课题。风能、太阳能、燃料电池、地热、潮汐能、生物质能等新的发电能源形式,既能缓解能源危机,同时又具有污染小的环保优势,纷纷被引入到电力生产行列。燃料电池除具有无粉尘及废渣、CO2等的排放少、噪声污染小等环保优点,较风力发电、太阳能光伏发电等可再生能源,还有不受地域的局限、燃料充足及燃料备用形式多种多样等的优点,便于大规模的广泛应用。燃料电池是将化学能直接转化为电能的电化学能量转化装置。从原理上讲,燃料电池不受卡诺循环限制,与传统热机相比,具有能量转化效率高、清洁无污染、噪声低、安装便捷经济等优点。在所有燃料电池中,高温固体氧化物燃料电池(SolidOxideFuelCell,SOFC)的工作稳定最高,达1000℃。在如此高的温度下,燃料能迅速氧化并达到热力平衡,可以不使用贵金属催化剂,从而降低电池的制作成本,而且燃料可以在电池内部重整。其排放的余热品味较高,有很大的回收利用空间。有机朗肯循环系统(OrganicRankineCycle,ORC)采用低沸点有机物作为运行工质,其较传统的动力循环在与中低温热源匹配方面更具优势,故已成为余热利用的有效方式之一。在不同的热源条件下,选用 ...
【技术保护点】
1.一种基于双级ORC及LNG冷能利用的燃料电池联供发电系统,其特征在于:包括SOFC系统、双级有机朗肯循环系统和LNG冷能利用系统;所述SOFC系统,被配置为以空气以及燃料与水的混合物为原料发生电化学反应,对外输出电能;所述SOFC系统,被配置为与燃气轮机连用,其阳极排放的未反应完的可燃气体与阴极排放的过剩空气经燃烧后被送入燃气轮机对外膨胀做功,产生排气,所述燃气轮机排气被依次用于预热空气、燃料和水,然后被送入第一换热器,用以驱动双级有机朗肯循环系统;所述双级有机朗肯循环系统包括第一级有机朗肯循环系统和第二级有机朗肯循环系统,所述第一级有机朗肯循环系统,被配置为以燃气轮机排气为热源,以LNG为冷源,采用第一循环工质进行朗肯循环对外做功,所述第二级有机朗肯循环系统,被配置为以第一级有机朗肯循环系统的透平乏气为热源,以LNG为冷源,采用第二循环工质进行朗肯循环对外做功;其中,所述第一级有机朗肯循环的驱动热源温度高于第二级有机朗肯循环的驱动热源温度;所述LNG冷能利用系统,被配置为采用LNG依次用于冷却第二循环工质、第一循环工质和空气,后一部分用作SOFC系统的电化学反应原料,一分部用于对 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于双级ORC及LNG冷能利用的燃料电池联供发电系统,其特征在于:包括SOFC系统、双级有机朗肯循环系统和LNG冷能利用系统;所述SOFC系统,被配置为以空气以及燃料与水的混合物为原料发生电化学反应,对外输出电能;所述SOFC系统,被配置为与燃气轮机连用,其阳极排放的未反应完的可燃气体与阴极排放的过剩空气经燃烧后被送入燃气轮机对外膨胀做功,产生排气,所述燃气轮机排气被依次用于预热空气、燃料和水,然后被送入第一换热器,用以驱动双级有机朗肯循环系统;所述双级有机朗肯循环系统包括第一级有机朗肯循环系统和第二级有机朗肯循环系统,所述第一级有机朗肯循环系统,被配置为以燃气轮机排气为热源,以LNG为冷源,采用第一循环工质进行朗肯循环对外做功,所述第二级有机朗肯循环系统,被配置为以第一级有机朗肯循环系统的透平乏气为热源,以LNG为冷源,采用第二循环工质进行朗肯循环对外做功;其中,所述第一级有机朗肯循环的驱动热源温度高于第二级有机朗肯循环的驱动热源温度;所述LNG冷能利用系统,被配置为采用LNG依次用于冷却第二循环工质、第一循环工质和空气,后一部分用作SOFC系统的电化学反应原料,一分部用于对外膨胀做功回收压力能。2.如权利要求1所述的一种基于双级ORC及LNG冷能利用的燃料电池联供发电系统,所述SOFC系统中,空气经第一空气压缩机一次压缩、间冷器LNG冷凝降温和第二空气压缩机二次压缩后升压至SOFC运行压力,然后经第一预热器预热后被送至SOFC阴极。3.如权利要求1所述的一种基于双级ORC及LNG冷能利用的燃料电池联供发电系统,所述SOFC系统中,燃料经第二预热器加热后输送至混合器,水经第一泵加压至SOFC运行压力,经第三空气预热器加热后输送至混合器,与燃料混合后被送至SOFC阳极。4.如权利要求1所述的一种基于双级ORC及LNG冷能利用的燃料电池联供发电系统,所述SOFC阳极排出的未反应...
【专利技术属性】
技术研发人员:于泽庭,田民丽,王彤彤,
申请(专利权)人:山东大学,
类型:发明
国别省市:山东,37
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