一种高温发电的余热再利用系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高温发电的余热再利用系统，包括发电器、热交换器A、空气输入管道、燃料输入管道，高温尾气输出管道，空气输入管道、燃料输入管道分别与热交换器A连接，热交换器A与发电器连接，空气输入管道、燃料输入管道输送空气、燃料经热交换器后输入发电器发电；高温尾气输出管道两端分别与发电器、热交换器A连接，热交换器A与低温尾气碳收集回收管道连接；发电器产生的尾气通过高温尾气输出管道与热交换器A连接，热交换器A换热后输出的尾气经过低温尾气碳收集回收管道输出供用户使用。本系统集发电、高温蒸汽、碳收集利用于一体，通过余热多用途回收利用，巧妙地解决了传统余热利用不足或者热利用与用能不匹配，可推广复制性强。强。强。

【技术实现步骤摘要】
一种高温发电的余热再利用系统


[0001]本技术属于高温发电的
，具体涉及一种高温发电的余热再利用系统。

技术介绍

[0002]高温发电系统，通常有燃料气轮机系统、燃煤蒸汽轮机系统、蒸汽和燃气轮机混合发电系统及高温燃料电池系统等。我们针对的高温发电系统是指需要连续给发电器供应气态或液态燃料，且不断排出高温尾气或尾液的高温发电系统等。以下以高温燃料电池为例重点阐述。
[0003]燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高；另外，燃料电池用燃料和氧气作为原料，同时没有机械传动部件，故排放出的有害气体极少，使用寿命长。由此可见，从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是十分有发展前途的发电技术。
[0004]燃料电池的优点除了发电效率很高(欧洲Elcogen公司曾报道其产品发电效率达到74％；日本大阪燃料气公司ENE FARM Type S产品稳定发电效率55％)外，其热电联供综合用能效率也很高(87％以上)。而以固体氧化物燃料电池发电系统为例，电堆运行温度高达650℃以上，一般运行在700
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800℃之间。如此高的运行温度，反应完的系统尾气通常温度也较高，常见的技术路线为将尾气通过换热给二次侧的冷却水，一则实现尾气的冷却，防止高温热蒸汽直接扩散到大气中造成热污染；二则达到将冷水加热为热水的目的，从而为用户提供热水及冬季供暖等。
[0005]当今，随着各国氢能战略的规划出台，日、欧、美等国使用基于燃料电池的车用、户用热电联产、工商业分布式热电联产等呈现蓬勃发展趋势。近十年先进的燃料电池技术如PAFC(磷酸盐燃料电池)、 PEM(质子交换膜燃料电池)及SOFC(固体氧化物燃料电池)的利用都逐渐达到新高峰。燃料电池尤其是固体氧化物燃料电池的正常运行温度较高，适合热电联供领域。在发电功率固定时，热能的释放基本也是固定的，而用户侧对热能的需求并非固定。比如在需要热水、热蒸汽、供暖等领域。常随着不同季节不同时间点的差异，用户侧需求也呈现较大差异。主要系于用户侧热水需求量与燃料电池供热量的不匹配，比如经初算，对于900W的户用型燃料电池热电系统，其供热量往往会大于用户侧需求量，造成尤其是夏季的热供应过剩，使得实际综合利用效率不达预期，从而造成一定的热能浪费。如何使余热较多的高温发电系统的余热得以充分利用就显得尤为重要。
[0006]因此，基于可持续发展，减少二氧化碳对外排放的需求，怎么合理利用高温发电系统产生的大量的余热能源，成为了研究的重点。

技术实现思路

[0007]为了实现以上目的，本技术提供了一种高温发电的余热再利用系统，通过燃料电池发电系统的余热多用途利用方式，巧妙地解决了余热利用不足或者热利用与用能不匹配的问题。可供发电系统进行余热的回收利用，本系统应用于高温发电的余热回收利用具有重要的意义，可广泛应用于户用、工商用、农业用系统多方向多渠道进行供能。
[0008]本技术采用以下技术方案：一种高温发电的余热再利用系统，包括发电器、热交换器A、空气输入管道、燃料输入管道，高温尾气输出管道，所述空气输入管道、燃料输入管道分别与热交换器A连接，热交换器A 与发电器连接，所述空气输入管道、燃料输入管道输送的空气、燃料经热交换器后输入发电器进行发电；
[0009]所述高温尾气输出管道两端分别与发电器、热交换器A连接，所述热交换器A的输出端与低温尾气碳收集回收管道连接；所述发电器发电后产生的尾气通过高温尾气输出管道与热交换器A连接，热交换器A换热后输出的尾气经过低温尾气碳收集回收管道输出供用户使用。
[0010]本系统利用发电器(或者发电装置)的高温尾气对进入发电器或者发电系统的常温燃料和常温氧气(或正常含氧气的常温空气)进行预热。
[0011]进一步的，所述空气输入管道、燃料输入管道还与所述发电器的输入端直接连接。
[0012]进一步的，还包括重整器，所述热交换器A的输出端、重整器、发电器的输入端三者通过燃料输入管道连接。
[0013]进一步的，连接发电器、热交换器A之间的高温尾气输出管道上设有智能调节阀，所述智能调节阀还与所述热交换器B连接，热交换器B换热后输出的尾气经低温尾气碳收集回收管道输出供用户使用。
[0014]更进一步的，所述热交换器B的输入端还与冷水管道连通，经热交换器B换热后通过热水管道输出热水供用户使用。
[0015]更进一步的，所述冷水管道上设有测温仪、流量计。
[0016]更进一步的，所述热水管道上设有流量计或测温仪。
[0017]更进一步的，所述热水管道输出的热水存储在水箱；和/或，所述热水管道输出的热水与再热器连接，经再热器加热输出供暖。
[0018]进一步的，所述空气输入管道或燃料输入管道上设有流量计和/或测温仪。
[0019]进一步的，与热交换器A连接的所述空气输入管道与气泵连接。
[0020]进一步的，所述热交换器A采用同心设计的环形多层结构，所述发电器发电后产生的尾气位于中间层，所述空气输入管道、燃料输入管道输入的常温空气、常温燃料位于靠近中间层的相邻层。
[0021]采用本技术技术方案，本技术的有益效果为：本系统核心为集发电、高温蒸汽、碳收集利用于一体，通过本系统的余热多用途回收利用方式，巧妙地解决了传统余热利用不足或者热利用与用能不匹配，可广泛用于发电系统使用，可推广复制性强；过合理的设计，使得高温发电系统的尾气可实现多级分梯次的利用，且在掌握和设施好各系统设备的设计运行范围、需求范围的前提下，进行智能的控制，实现系统用能的效率最大化。
附图说明
[0022]图1是本技术一种高温发电的余热再利用系统的流程示意图。
具体实施方式
[0023]结合附图对本技术具体方案具体实施例作进一步的阐述，使得本技术方案更加清楚、明白。本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点与功效。本技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0024]本实施例涉及一种高温发电的余热再利用系统，如图1所示，主要包括发电器(发电设备)、热交换器A、热交换器B、再热器、空气输入管道、燃料输入管道、高温尾气输出管道、低温尾气碳收集回收管道(含碳)及外围控制设备(如计算机等智能控制设备或通过网络组成的单个或多个智能控制设备)等，构建成一套完整的发电、高温蒸汽余热利用、碳收集回收的系统，具有运行模式灵活、运行场景广泛等优点。
[0025]所述空气输入管道、燃料输入管道分别与热交换器A连接，热交换器A再与发电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温发电的余热再利用系统，其特征在于，包括发电器、热交换器A、空气输入管道、燃料输入管道，高温尾气输出管道，所述空气输入管道、燃料输入管道分别与热交换器A连接，热交换器A与发电器连接，所述空气输入管道、燃料输入管道输送的空气、燃料经热交换器后输入发电器进行发电；所述高温尾气输出管道两端分别与发电器、热交换器A连接，所述热交换器A的输出端与低温尾气碳收集回收管道连接；所述发电器发电后产生的尾气通过高温尾气输出管道与热交换器A连接，热交换器A换热后输出的尾气经过低温尾气碳收集回收管道输出供用户使用。2.根据权利要求1所述的高温发电的余热再利用系统，其特征在于，所述空气输入管道、燃料输入管道还与所述发电器的输入端直接连接。3.根据权利要求1所述的高温发电的余热再利用系统，其特征在于，还包括重整器，所述热交换器A的输出端、重整器、发电器的输入端三者通过燃料输入管道连接。4.根据权利要求1
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3任一所述的高温发电的余热再利用系统，其特征在于，连接发电器、热交换器A之间的高温尾气输出管道上设有智能调节阀，所述智能调节阀还与所述热交换器B连接，热交换器B换热后输出的尾气经低温尾气...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡娟，阮鑫，毛昌森，曾勋，张勇，谢美茜，
申请(专利权)人：中国核能电力股份有限公司，
类型：新型
国别省市：