一种熔融碳酸盐燃料电池燃气轮机底层循环热电冷联供系统，包括：回热器（２）、熔融碳酸盐燃料电池（４）、吸收式制冷机组（６），其特征在于，还包括：微型燃气轮机（１）、热交换器（３）、催化燃烧室（５）和吸附式制冷机组（７），微型燃气轮机（１）通过管路与回热器（２）相连，催化燃烧室（５）的进口和热交换器（３）的冷侧出口与微型燃气轮机（１）相连；回热器（２）冷侧燃料气出口与熔融碳酸盐燃料电池（４）相连，回热器（２）冷侧空气出口与热交换器（３）相连，回热器（２）热侧进口和热侧出口分别与熔融碳酸盐燃料电池（４）的阴极出口和吸收式制冷机组（６）的高温发生器相连；熔融碳酸盐燃料电池（４）的阳极出口与催化燃烧室（５）相连，熔融碳酸盐燃料电池（４）的阴极进口则与热交换器（３）的热侧出口相连；热交换器（３）的热侧进口与催化燃烧室（５）的出口相连，热交换器（３）的热侧出口则与熔融碳酸盐燃料电池（４）的阴极进口相连；吸附式制冷机组（７）的热源进口则与吸收式制冷机组（６）的热源出口相连。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是一种供能系统，特别是一种熔融碳酸盐燃料电池燃气轮机底层循环热电冷联供系统，用于动力能源
技术介绍
熔融碳酸盐燃料电池是一种利用燃料进行电化学反应提供电能的发电循环，由于不受卡诺循环的限制，因此可以获得较高的发电效率。此外由于它可以大幅度降低污染物排放，在环保方面具有明显的优势，因此可以应用在小区、商用建筑、军事基地等。然而，熔融碳酸盐燃料电池属于高温燃料电池，其排气温度较高，仍然具有大量的可用能。如果能将这一部分能量加以合理利用，将会获得更高的效率。目前，大多数的燃料电池系统都将这一部分排气能量直接排放或用于供热，从能量利用的角度来说，将高品位的热能用于产生电能是最合理的用法。经对现有技术文献的检索发现，最具代表性的是利用燃料电池排气废热的系统是将其与吸收式制冷机组组成联合循环。Whiteny Colella在期刊《Journalof Power Sources》(《电源学报》)的2002年106卷上发表了“Designoptions for achieving a rapidly variable heat-to-power ratio in acombined heat and power(CHP)fuel cell system(FCS)”(“在热电联合燃料电池系统中可以实现热电比快速可变的设计方案”)文，该文给出了燃料电池、水加热系统(Water Heating System)和空间加热系统(Space HeatingSystem)构成的热电联供系统，介绍了利用燃料电池的废热进行建筑供热的过程。其不足之处主要体现在：排气的高品位废热未能用来发电，而是直接供热或制冷，影响了系统发电效率；吸收式制冷机组之后的排气的低品位废热还可以在加以利用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足和缺陷，提供一种熔融碳酸盐燃料电池燃气轮机底层循环热电冷联供系统。使得燃料电池阳极高温排气的高品-->位热能通过热交换方式用于驱动涡轮发电，而阴极排气则用于驱动吸收式制冷机组，从而提高能源利用效率。本专利技术是通过以下技术方案来实现的，本专利技术包括：微型燃气轮机、回热器、熔融碳酸盐燃料电池、催化燃烧室、热交换器、吸收式制冷机组、吸附式制冷机组。微型燃气轮机通过管路与回热器相连，催化燃烧室的进口和热交换器的热侧出口与微型燃气轮机相连；回热器冷侧出口和热交换器相连，热侧进口与熔融碳酸盐燃料电池阴极出口相连，热侧出口与吸收式制冷机组的高温发生器相连；催化燃烧室在熔融碳酸盐燃料电池阳极的下游，熔融碳酸盐燃料电池阳极出口以及微型燃气轮机的涡轮排气口与催化燃烧室的进口相连；热交换器的热侧进口与催化燃烧室的出口相连，热侧出口与熔融碳酸盐燃料电池的阴极进口相连，冷侧进口与微型燃气轮机的压气机出口相连，冷侧出口与微型燃气轮机的涡轮进口相连；吸附式制冷机组的热源进口则与吸收式制冷机组的热源出口相连。在催化燃烧室与吸附式制冷机组热源进口之间设置有旁通阀。所述微型燃气轮机由压气机、涡轮、高速发电机以及连接轴构成。连接轴是微型燃气轮机中各个部件的联系纽带，压气机、涡轮和高速发电机利用转动轴承安装在同一根连接轴上，涡轮的膨胀做功将带动压气机和高速电机进行旋转运动。所述熔融碳酸盐燃料电池由隔板，阳极通道，电解质板，阴极通道和波纹板支架构成。电解质板是熔融碳酸盐燃料电池中发生电化学反应的场所；阳极通道和阴极通道分别位于电解质板的两侧，由隔板和电解质板所包围的空间构成；隔板通过波纹板支架安放在电解质板的两侧。所述微型燃气轮机的压气机通过管路与回热器相连，热交换器的冷侧出口与涡轮进口相连，回热器冷侧进口与压气机的出口和燃料气源相连，微型燃气轮机的涡轮出口与催化燃烧室的进口相连。本专利技术工作时，微型燃气轮机的压气机将空气压缩，然后进入回热器，再进入热交换器，利用催化燃烧室中所产生的高温废气进一步加热，高温高压的空气进入涡轮膨胀做功，一部分用于带动压气机运转，另一部分剩余能则带动高速发电机产生电能；经涡轮膨胀后的空气进入催化燃烧室，与熔融碳酸盐燃-->料电池的阳极排气进行催化燃烧，产生的高温气体流过热交换器，最后进入熔融碳酸盐燃料电池的阴极；重整后的燃料气经过回热器后进入熔融碳酸盐燃料电池的阳极；进入熔融碳酸盐燃料电池的燃料气和氧化剂气体发生电化学反应，产生电能。熔融碳酸盐燃料电池的阴极排气首先进入回热器，加热压缩空气和要进入熔融碳酸盐燃料电池的燃料气；然后进入吸收式制冷机组，利用较高品位的热量来产生制冷用的冷水或供热用的热水；最后再进入吸附式制冷机组，利用低品位的热量来产生冷水或生活用热水。本专利技术中微型燃气轮机的压气机与涡轮和高速发电机通过同一根轴连接，压气机压缩后的空气进入回热器；然后再进入热交换器进一步加热，加热后的高温高压气体进入微型燃气轮机的涡轮膨胀做功，所产生的有用功一部分用于带动压气机运转，另一部分剩余能则带动高速发电机产生电能；经涡轮膨胀后的空气则进入催化燃烧室。熔融碳酸盐燃料电池通过催化燃烧室的排气为其阴极提供氧化剂，燃料气经过回热器预热后则进入熔融碳酸盐燃料电池的阳极。阳极排气和涡轮膨胀后的空气进入催化燃烧器，利用阳极排气中未利用的燃料，获得高温废气，先进入热交换器换热，然后进入熔融碳酸盐燃料电池阴极，提供电化学反应所需的氧化剂和二氧化碳。熔融碳酸盐燃料电池的阴极排气则送入回热器中预热压缩后的空气和燃料气。回热器的冷侧流体来自于压气机压缩后的空气以及燃料气，而热侧流体则来自于燃料电池阴极的高温排气。冷侧流体经过回热器后分别进入热交换器和熔融碳酸盐燃料电池阳极，而热侧流体经过回热器后则进入溴化锂吸收式制冷机组。催化燃烧器的燃料来自于熔融碳酸盐燃料电池阳极排气中的未利用的燃料，氧化剂则来自于涡轮膨胀后的空气，燃烧后的高温气体则进入热交换器加以利用。在催化燃烧室的出口与吸附式制冷机组之间设有旁通阀，以调节系统的热电负荷的需求变化。-->热交换器的冷侧流体来自于预热后的压缩空气，而热侧流体则来自于催化燃烧室的高温排气。冷侧流体被加热后直接进入涡轮膨胀做功，而热侧流体经过热交换器后则进入熔融碳酸盐燃料电池的阴极。吸收式制冷机组采用溴化锂吸收式制冷机组，其热源由经过回热器后的高温气体来实现，高温气体将在制冷机组中产生制冷所需的冷媒水或供热所需的热水。吸收式制冷机组的排气将进入吸附式制冷机组。吸附式制冷机组的热源来自于吸收式制冷机组的排气，这部分气体将在吸附式制冷机组中产生制冷所需的冷媒水或生活用热水。吸附式制冷机组的排气将排入大气。本专利技术将微型燃气轮机的压气机、涡轮和高速发电机与熔融碳酸盐燃料电池、回热器、催化燃烧器、热交换器、旁通阀、吸收式制冷机组、吸附式制冷机组等有机结合，使系统具有发电、供热、供冷的功能。本专利技术具有实质性特点和显著进步，本专利技术可用于分布式供能系统或发电领域。由于熔融碳酸盐燃料电池和微型燃气轮机非常适合于医院、商场、小区等场所，因此在分布式供能方面具有广阔的应用前景，将两者结合可以获得接近60％的发电效率，同时通过对废热加以利用，利用吸收式制冷机组进行供冷或进行供热，则将可获得超过85％的燃料利用效率。此外，由于该系统可循环使用排气中二氧化碳气体，一方面可以回收排气中的余热，另一方面则能大幅度本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1、一种熔融碳酸盐燃料电池燃气轮机底层循环热电冷联供系统，包括：回热器(2)、熔融碳酸盐燃料电池(4)、吸收式制冷机组(6)，其特征在于，还包括：微型燃气轮机(1)、热交换器(3)、催化燃烧室(5)和吸附式制冷机组(7)，微型燃气轮机(1)通过管路与回热器(2)相连，催化燃烧室(5)的进口和热交换器(3)的冷侧出口与微型燃气轮机(1)相连；回热器(2)冷侧燃料气出口与熔融碳酸盐燃料电池(4)相连，回热器(2)冷侧空气出口与热交换器(3)相连，回热器(2)热侧进口和热侧出口分别与熔融碳酸盐燃料电池(4)的阴极出口和吸收式制冷机组(6)的高温发生器相连；熔融碳酸盐燃料电池(4)的阳极出口与催化燃烧室(5)相连，熔融碳酸盐燃料电池(4)的阴极进口则与热交换器(3)的热侧出口相连；热交换器(3)的热侧进口与催化燃烧室(5)的出口相连，热交换器(3)的热侧出口则与熔融碳酸盐燃料电池(4)的阴极进口相连；吸附式制冷机组(7)的热源进口则与吸收式制冷机组(6)的热源出口相连。2、根据权利要求1所述的熔融碳酸盐燃料电池燃气轮机底层循环热电冷联供系统，其特征是，所述微型燃气轮机(1)由涡轮(9)、高速发电机(10)以及连接轴(11)、压气机(12)构成，连接轴(11)是微型燃气轮机(1)中各个部件的联系纽带，压气机(12)、涡轮(9)和高速发电机(10)通过转动轴承安装在同一根连接轴(11)上。3、根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：张会生，翁史烈，苏明，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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