一种基于燃料电池的热电联供系统技术方案

本申请涉及一种基于燃料电池的热电联供系统，其包括第一换热器、重整制氢系统、燃料电池发电系统、热量回收器和第二换热器，所述热量回收器与第二换热器连通，所述第二换热器上连通有热输出管道，还包括恒压箱，所述燃料电池发电系统上连通有氢输出管和导气管，所述氢输出管与恒压箱连通，所述恒压箱上连通有通气管道，所述通气管道与热量回收器连通，所述通气管道上设置有用于调节气体流量的控制阀，所述导气管与热量回收器连通。本申请具有热电联供系统供热效率的稳定性高的效果。供系统供热效率的稳定性高的效果。供系统供热效率的稳定性高的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于燃料电池的热电联供系统


[0001]本申请涉及燃料电池的
，尤其是涉及一种基于燃料电池的热电联供系统。

技术介绍

[0002]燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能通过电极反应直接转化为电能的发电装置；由于燃料电池在发电时，会伴有大量热能产生，通过专门的热电联供系统同时向用户供给电能和热能，从而提高能源的利用效率；并且，利用燃料电池运行过程中产生的余热供热，还可减少二氧化碳和其他有害气体的排放。
[0003]授权公告号为CN201985204U的专利文献公开了一种基于燃料电池的热电联供系统，包括换热器、重整制氢系统、燃料电池发电系统和热量回收利用系统，换热器与重整制氢系统连接，燃料电池发电系统内设置有DC/AC变换器，热量回收利用系统包括热量回收器和高温换热器，燃料电池发电系统分别与重整制氢系统和热量回收器相连，热量回收器与高温换热器连接，高温换热器与换热器相连，高温换热器上设置有接口1a。
[0004]反应原料经换热器进入重整制氢系统产生含氢混合气体，混合气体进入燃料电池发电系统，通过电极反应将含氢混合气中的化学能直接转化为电能，电能经DC/AC变换器变换为合适的电压供用电用户使用；燃料电池发电系统中未反应完全的氢气和其他气体进入热量回收器，氢气和氧气在催化剂的表面进行催化燃烧反应，同时放出大量的热，热量回收器中的高温气体通过高温换热器产生蒸汽，产生的蒸汽由接口1a输出；也可以将高温燃烧尾气通过换热器与重整原料进行换热，使得重整原料在进入重整系统前就得到很好的预热；同时，经过换热器换热后的燃烧尾气还可以给用户提供相应的暖气等供暖服务。
[0005]上述中的相关技术存在有以下缺陷：燃料电池发电系统中氢气的反应效率受温度的影响较大，导致输送至热量回收器中的氢气和氧气的量差异性大，热电联供系统的供热效率稳定性差。

技术实现思路

[0006]为了提高热电联供系统供热效率的稳定性，本申请提供一种基于燃料电池的热电联供系统。
[0007]本申请提供的一种基于燃料电池的热电联供系统采用如下的技术方案：一种基于燃料电池的热电联供系统，包括第一换热器、重整制氢系统、燃料电池发电系统、热量回收器和第二换热器，所述热量回收器与第二换热器连通，所述第二换热器上连通有热输出管道，还包括恒压箱，所述燃料电池发电系统上连通有氢输出管和导气管，所述氢输出管与恒压箱连通，所述恒压箱上连通有通气管道，所述通气管道与热量回收器连通，所述通气管道上设置有用于调节气体流量的控制阀，所述导气管与热量回收器连通。
[0008]通过采用上述技术方案，将反应原料通过第一换热器预热后进入重整制氢系统产生含氢混合气体，将混合气体导入燃料电池发电系统，并将含氧的空气导入燃料电池发电
系统进行发电；未反应完全的氢气通过氢输出管进入恒压箱，通过控制阀调节气体流量，并通过通气管道导入热量回收器，并在催化剂的作用下与进入热量回收器的空气发生放热反应，热量通过第二换热器进行换热处理后通过热输出管道输出，以供用户使用；通过控制器使氢气进入热量回收器的速率相对稳定，从而大大提高了热电联供系统供热效率的稳定性。
[0009]可选的，所述控制阀包括限流套管、限流块、弹性件和限位块，所述限流套管固定设置在通气管道内且与恒压箱连通，所述限流套管的内径沿远离恒压箱方向逐渐增大，所述限流块沿限流套管的轴向滑动设置在限流套管内，所述弹性件用于驱使限流块向靠近恒压箱方向滑动，所述限位块设置在限流套管内且用于限制限流块滑动。
[0010]通过采用上述技术方案，当恒压箱内气压过低时，通过弹性件驱使限流块抵紧限流套管的内壁，随着进入恒压箱的气体逐渐增多，恒压箱内的压力值也逐渐增大，当恒压箱内气压达到预值后，气体推动限流块向远离恒压箱方向滑动并与限位块抵紧，并使限流块与限流套管的内壁之间形成间隙，气体通过间隙流入热量回收器。
[0011]可选的，所述限流套管的内壁沿限流套管的轴向开设有限位槽，所述限位块滑动设置在限位槽内，所述限流套管内设置有用于限制限位块滑动的限位件。
[0012]通过采用上述技术方案，通过滑动限位块并调节限位块与恒压箱之间的距离，并通过限位件阻止限位块滑动，从而限制限流块的滑动距离，便于调节恒压箱内气体进入通气管道的最大流量。
[0013]可选的，所述限位槽贯通限流套管的侧壁，所述限位槽的侧壁沿限位块的滑动方向开设有与限位槽连通的密封槽，所述密封槽内滑动设置有挡板，所述挡板与限位块固定连接，所述限位件用于限制挡板滑动。
[0014]通过采用上述技术方案，通过滑动挡板，挡板滑动的同时，即可带动限位块在限位槽内滑动，由于限位槽贯通限流套管的侧壁，便于滑动挡板，并且，通过挡板还能在一定程度上防止限流套筒内的气体通过限位槽流出，造成气体的泄露，同时，对于限位块的滑动方向也具有一定的限位效果。
[0015]可选的，所述限位件包括限位套筒，所述通气管道的侧壁开设有与密封槽连通的环形槽，所述限位套筒转动设置在环形槽内，所述限位套筒的内壁开设有内螺纹，所述挡板的侧壁开设有用于与限位套筒上内螺纹相配合的外螺纹。
[0016]通过采用上述技术方案，通过转动限位套筒，限位套筒转动的同时，推动挡板在密封槽内滑动，并带动限位块在限位槽内滑动，当限位套筒停止转动时，即可对挡板和限位块进行限位，使操作起来更加便捷。
[0017]可选的，所述限流块的侧壁与限流套管的内壁相配合，所述限流块的侧壁套设有密封垫。
[0018]通过采用上述技术方案，通过密封垫，增加限流块与限流套管内壁之间的密封性，一定程度上防止恒压箱内气压不足时，气体通过限流块与限流套筒内壁之间的缝隙流出。
[0019]可选的，所述恒压箱上连通有排气管道，所述排气管道连通有集气箱，所述排气管道上设置有减压阀。
[0020]通过采用上述技术方案，随着燃料电池发电系统反应效率的变化，氢气进入恒压箱内的效率也会变化，当恒压箱内压力过大时，通过减压阀将多余的气体通过排气管道导
入集气箱，从而使恒压箱内保持一个相对稳定的压力值，使氢气进入热量回收器的速率相对稳定。
[0021]可选的，还包括恒温箱，所述恒温箱内连通有热导管，所述热导管与第一换热器连通，所述恒温箱内设置有热导液，所述恒温箱上连接有用于对热导液进行供热的供热组件，所述恒温箱上设置有用于检测热导液温度的温度传感器。
[0022]通过采用上述技术方案，反应原料的反应效率受温度的影响较大，根据反应原料的最佳反应温度，通过供热组件对恒温箱内的热导液进行供热，并使热导液的温度控制在一个相对稳定的数值区间，之后，热导液通过热导管进入第一换热器对反应原料进行预热，从而提高反应原料的反应效率。
[0023]可选的，所述恒温箱包括内箱体和外箱体，所述内箱体与外箱体之间设置有隔层，所述供热组件包括进水管和出水管，所述进水管和出水管均贯穿外墙体且延伸至隔层内，所述进水管与热输出管道连通，所述进水管上设置有阀门，所述热导液设置在内箱体内，所述热导管与内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于燃料电池的热电联供系统，包括第一换热器(1)、重整制氢系统(2)、燃料电池发电系统(3)、热量回收器(4)和第二换热器(5)，所述热量回收器(4)与第二换热器(5)连通，所述第二换热器(5)上连通有热输出管道(51)，其特征在于：还包括恒压箱(6)，所述燃料电池发电系统(3)上连通有氢输出管(311)和导气管(312)，所述氢输出管(311)与恒压箱(6)连通，所述恒压箱(6)上连通有通气管道(61)，所述通气管道(61)与热量回收器(4)连通，所述通气管道(61)上设置有用于调节气体流量的控制阀(7)，所述导气管(312)与热量回收器(4)连通。2.根据权利要求1所述的一种基于燃料电池的热电联供系统，其特征在于：所述控制阀(7)包括限流套管(71)、限流块(72)、弹性件和限位块(74)，所述限流套管(71)固定设置在通气管道(61)内且与恒压箱(6)连通，所述限流套管(71)的内径沿远离恒压箱(6)方向逐渐增大，所述限流块(72)沿限流套管(71)的轴向滑动设置在限流套管(71)内，所述弹性件用于驱使限流块(72)向靠近恒压箱(6)方向滑动，所述限位块(74)设置在限流套管(71)内且用于限制限流块(72)滑动。3.根据权利要求2所述的一种基于燃料电池的热电联供系统，其特征在于：所述限流套管(71)的内壁沿限流套管(71)的轴向开设有限位槽(712)，所述限位块(74)滑动设置在限位槽(712)内，所述限流套管(71)内设置有用于限制限位块(74)滑动的限位件。4.根据权利要求3所述的一种基于燃料电池的热电联供系统，其特征在于：所述限位槽(712)贯通限流套管(71)的侧壁，所述限位槽(712)的侧壁沿限位块(74)的滑动方向开设有与限位槽(712)连通的密封槽(713)，所述密封槽(713)内滑动设置有挡板(714)，所述挡板(714)与限位块(74)固定连接，所述限位件用于限制挡板(714)滑动。5.根据权利要求4所述的一种基于燃料电池的热电联供系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：任杰，施忠贵，马冶，孟洪亮，
申请(专利权)人：嘉寓氢能源科技辽宁有限公司，
类型：发明
国别省市：