一种生物质的燃料电池热电联供系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种生物质的燃料电池热电联供系统，系统包括依次连接的生物质供应单元、生物质气化单元和燃料电池，还包括后燃烧室和生物质烘焙单元；生物质供应单元连接生物质烘焙单元，生物质烘焙单元的生物质出口连接生物质气化单元的生物质进口；生物质气化单元的合成气出口连接燃料电池的阳极；燃料电池的出气口连接后燃烧室的进气口，后燃烧室的烟气出口连接生物质气化单元和生物质烘焙单元的烟气进口。本实用新型专利技术采用烟气对生物质进行高温烘焙处理，可以脱除挥发分，从而可以减少合成气中焦油的含量，并将烘焙得到的挥发分进行燃烧，燃烧释放的热量为生物质气化单元供热，同时高温烟气也为生物质气化过程供应热量。

A Biomass Fuel Cell Cogeneration System

【技术实现步骤摘要】
一种生物质的燃料电池热电联供系统
本技术涉及生物质的综合利用领域，具体涉及将生物质作为燃料电池的原料进行高效发电与供热的领域，尤其涉及一种生物质的燃料电池热电联供系统。
技术介绍
生物质能源是一种清洁的、可再生的碳中性能源，其资源储量大，分布较为广泛，有利于发展分布式的能源供应系统。生物质能源在利用过程中的污染物排放量及二氧化碳排放量较少，生物质资源的高效利用对于目前我国面临的能源、环境问题提供了解决的方案。生物质中富含C、H、O等元素，将其进行气化可以制备富含一氧化碳及氢气的合成气，该合成气不仅可以用于化工合成还可以作为固体氧化物燃料电池(SOFC)的燃料进行高效发电与供热。SOFC的燃料适用性广、运行温度高、发电效率高、清洁无污染，可以以生物质气化制得的合成气为燃料进行高效发电与供热。目前生物质气化有些需要纯氧气的供应，从而加大了成本及提高了系统的复杂性，空气气化则会降低有效气组分、合成气热值及SOFC的运行电压。专利CN201710524024.0公开了一种以生物质气化制氢的燃料电池系统及其发电方法，但是在该专利未解决生物质气化产生的焦油使燃料电池失活的问题。SOFC的运行温度通常低于1000℃，为了实现系统温度的匹配通常生物质气化的温度也要小于1000℃；由于生物质中挥发分含量较高，当在低于1000℃生物质气化时合成气中不可避免的会存在焦油，焦油的存在会使得燃料电池迅速的积碳失活，因此亟需开发新的燃料电池系统解决生物质发电中焦油的问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种生物质的燃料电池热电联供系统，来解决生物质发电中焦油使燃料电池失活的问题。为达此目的，本技术采用以下技术方案：一种生物质的燃料电池热电联供系统，包括依次连接的生物质供应单元、生物质气化单元和燃料电池，还包括后燃烧室和用于对生物质进行烘焙处理的生物质烘焙单元；所述生物质供应单元连接所述生物质烘焙单元的生物质进口，所述生物质烘焙单元的生物质出口连接所述生物质气化单元的生物质进口；所述燃料电池热电联供系统处于稳定运行阶段时，所述生物质气化单元的合成气出口连接所述燃料电池的阳极；所述燃料电池的出气口连接所述后燃烧室的进气口，所述后燃烧室的烟气出口分别连接所述生物质气化单元和所述生物质烘焙单元的烟气进口。可选的，所述生物质气化单元和所述燃料电池之间还连接有合成气净化单元和合成气预热单元；所述燃料电池热电联供系统处于稳定运行阶段时，所述生物质气化单元的合成气出口连接所述合成气净化单元的合成气进口，所述合成气净化单元的合成气出口连接所述合成气预热单元的合成气进口，所述合成气预热单元的合成气出口连接所述燃料电池的阳极；所述后燃烧室的烟气出口还连接所述合成气预热单元的烟气进口。可选的，所述燃料电池热电联供系统还包括前燃烧室；所述燃料电池热电联供系统处于稳定运行阶段时，所述生物质烘焙单元的挥发分出口和烟气出口均连接所述前燃烧室的进气口；所述前燃烧室的烟气出口连接所述生物质气化单元的烟气进口。可选的，所述燃料电池热电联供系统还包括生活用水单元以及依次连接的水供应单元、水泵和水气化过热单元；所述燃料电池热电联供系统处于稳定运行阶段时，所述水气化过热单元的水蒸气出口连接所述生物质气化单元的水蒸气进口；所述前燃烧的烟气出口还连接所述水气化过热单元的烟气进口；所述水气化过热单元的烟气出口连接所述生活用水单元的烟气进口。可选的，所述燃料电池热电联供系统还包括依次连接的空压机、空气净化单元和空气预热单元；所述燃料电池热电联供系统处于稳定运行阶段时，所述空气预热单元的空气出口连接所述燃料电池的阴极；所述后燃烧室的烟气出口还连接所述空气预热单元的烟气进口。可选的，所述燃料电池热电联供系统处于稳定运行阶段时，所述后燃烧室的烟气出口连接所述生物质气化单元的烟气进口，所述生物质气化单元的烟气出口连接所述合成气预热单元的烟气进口，所述合成气预热单元的烟气出口连接所述空气预热单元的烟气进口，所述空气预热单元的烟气出口连接所述生物质烘焙单元的烟气进口；所述燃料电池热电联供系统还包括生物质破碎单元和生物质成型单元，所述生物质供应单元连接所述生物质破碎单元，所述生物质破碎单元连接所述生物质成型单元，所述生物质成型单元连接所述生物质烘焙单元的生物质进口。可选的，所述燃料电池热电联供系统还包括氮气供应单元和氮气预热单元；所述燃料电池热电联供系统处于启动阶段时，所述氮气供应单元连接所述氮气预热单元的氮气进口，所述氮气预热单元的氮气出口连接所述燃料电池的阳极，以进行预热；所述空气预热单元的空气出口连接所述燃料电池的阴极，以进行预热；所述生物质成型单元连接所述前燃烧室的生物质进口，所述空气净化单元连接所述前燃烧室的空气进口；所述前燃烧室的烟气出口连接所述氮气预热单元、空气预热单元、生物质气化单元、生物质烘焙单元的烟气进口，以进行预热。可选的，所述燃料电池热电联供系统处于启动阶段时，所述前燃烧室的烟气出口分别连接所述空气预热单元和生物质气化单元的烟气进口；所述生物质气化单元的烟气出口连接所述生物质烘焙单元的烟气进口，所述生物质烘焙单元的烟气出口连接所述氮气预热单元的烟气进口。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：采用烟气对生物质进行高温烘焙处理，可以脱除挥发分，从而可以减少合成气中焦油的含量。生物质的气化反应过程不需要纯氧气的制备以及空气的供应，简化了系统工艺及成本。采用燃料电池燃烧后产生的高温的烟气作为生物质烘焙单元和生物质气化单元的热量来源，可以简化工艺流程、提高能量利用效率、降低成本。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本技术实施例提供的燃料电池热电联供系统的整体结构示意图。图2为本技术实施例提供的燃料电池热电联供系统处于启动阶段时的物流示意图。图3为本技术实施例提供的燃料电池热电联供系统处于稳定运行阶段时的物流示意图。图示说明：11、生物质供应单元；12、生物质破碎单元；13、生物质成型单元；14、生物质烘焙单元；15、生物质气化单元；16、合成气净化单元；17、合成气预热单元；20、燃料电池；31、前燃烧室；32、后燃烧室；41、空压机；42、空气净化单元；43、空气预热单元；51、水供应单元；52、水泵；53、水气化过热单元；54、生活用水单元；61、氮气供应单元；62、氮气预热单元。具体实施方式为使得本技术的技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而非全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物质的燃料电池热电联供系统，包括依次连接的生物质供应单元、生物质气化单元和燃料电池，其特征在于，还包括后燃烧室和用于对生物质进行烘焙处理的生物质烘焙单元；所述生物质供应单元连接所述生物质烘焙单元的生物质进口，所述生物质烘焙单元的生物质出口连接所述生物质气化单元的生物质进口；所述燃料电池热电联供系统处于预定的稳定运行阶段时，所述生物质气化单元的合成气出口连接所述燃料电池的阳极；所述燃料电池的出气口连接所述后燃烧室的进气口，所述后燃烧室的烟气出口分别连接所述生物质气化单元和所述生物质烘焙单元的烟气进口。

【技术特征摘要】
1.一种生物质的燃料电池热电联供系统，包括依次连接的生物质供应单元、生物质气化单元和燃料电池，其特征在于，还包括后燃烧室和用于对生物质进行烘焙处理的生物质烘焙单元；所述生物质供应单元连接所述生物质烘焙单元的生物质进口，所述生物质烘焙单元的生物质出口连接所述生物质气化单元的生物质进口；所述燃料电池热电联供系统处于预定的稳定运行阶段时，所述生物质气化单元的合成气出口连接所述燃料电池的阳极；所述燃料电池的出气口连接所述后燃烧室的进气口，所述后燃烧室的烟气出口分别连接所述生物质气化单元和所述生物质烘焙单元的烟气进口。2.根据权利要求1所述的燃料电池热电联供系统，其特征在于，所述生物质气化单元和所述燃料电池之间还连接有合成气净化单元和合成气预热单元；所述燃料电池热电联供系统处于稳定运行阶段时，所述生物质气化单元的合成气出口连接所述合成气净化单元的合成气进口，所述合成气净化单元的合成气出口连接所述合成气预热单元的合成气进口，所述合成气预热单元的合成气出口连接所述燃料电池的阳极；所述后燃烧室的烟气出口还连接所述合成气预热单元的烟气进口。3.根据权利要求2所述的燃料电池热电联供系统，其特征在于，还包括前燃烧室；所述燃料电池热电联供系统处于稳定运行阶段时，所述生物质烘焙单元的挥发分出口和烟气出口均连接所述前燃烧室的进气口；所述前燃烧室的烟气出口连接所述生物质气化单元的烟气进口。4.根据权利要求3所述的燃料电池热电联供系统，其特征在于，还包括生活用水单元以及依次连接的水供应单元、水泵和水气化过热单元；所述燃料电池热电联供系统处于稳定运行阶段时，所述水气化过热单元的水蒸气出口连接所述生物质气化单元的水蒸气进口；所述前燃烧的烟气出口还连接所述水气化过热单元的烟气进口；所述水气化过热单元的烟气出口连接所述生活用水单元的烟气进口。5.根据权利要求4所述的燃料电池热电联供系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海宾，宋文婉，夏云峰，韩敏芳，
申请(专利权)人：广东索特能源科技有限公司，东莞深圳清华大学研究院创新中心，
类型：新型
国别省市：广东,44