固体氧化物燃料电池发电系统技术方案

本申请提供了一种固体氧化物燃料电池发电系统，包括重整器、及与重整器管路连接的燃烧器和电堆，所述燃烧器与所述电堆间通过管路相连接，所述重整器、燃烧器及电堆还与第二工质源管路连接；其中，所述燃烧器外壁上紧贴设置有预热管路，所述预热管路一端与所述重整器的入口端通过管路连接，另一端与重整工质源管路连接，所述第二工质源与电堆连接管路上还设置有换热器，用于使通过其的所述第二工质升温。使重整工质在进入重整器前能够被燃烧器加热，不仅能够提高重整器内反应的启动速度，也能够使系统正常工作时，有效维持重整器内的热平衡，促进重整反应的进行。促进重整反应的进行。促进重整反应的进行。

【技术实现步骤摘要】
固体氧化物燃料电池发电系统


[0001]本申请属于发电设备
，尤其涉及一种固体氧化物燃料电池发电系统。

技术介绍

[0002]在目前的市场环境下，对能源清洁程度的要求越来越高，除了继续开发新的清洁能源之外，如何对化石燃料进行利用，降低其使用过程中的污染也是发电领域中的重要发展方向。
[0003]而在对化石燃料进行清洁的利用，并得到电能，在发电领域中已经存在较久的应用历史，如柴油
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固体氧化物燃料(SOFC)电池发电系统。通过利用化石燃料重整后生成燃料气供给SOFC电堆发电，以提高利用效率及使用时清洁程度。但是一般情况下，该系统启动较慢，且电堆所产生的尾气，在燃烧后直接排出系统，不仅会造成较大污染，还降低了对化石燃料的利用效率，存在较大热损失
[0004]因此，亟需一种固体氧化物燃料电池发电系统。

技术实现思路

[0005]本申请实施方式提供了一种固体氧化物燃料电池发电系统，能够有效提高现有柴油
‑
固体氧化物燃料电池发电系统的启动速度。
[0006]本申请实施方式提供了一种固体氧化物燃料电池发电系统，包括重整器、及与重整器管路连接的燃烧器和电堆，所述燃烧器与所述电堆间通过管路相连接，所述重整器、燃烧器及电堆还与第二工质源管路连接；
[0007]其中，所述燃烧器外壁上紧贴设置有预热管路，所述预热管路一端与所述重整器的入口端通过管路连接，另一端与重整工质源管路连接，所述第二工质源与电堆连接管路上还设置有换热器，用于使通过其的所述第二工质升温。
[0008]采用上述结构，使重整工质在进入重整器前能够被燃烧器加热，不仅能够提高重整器内反应的启动速度，也能够使系统正常工作时，有效维持重整器内的热平衡，促进重整反应的进行，重整工质源用于向固体氧化物燃烧电池发电系统能输入重整工质，重整工质可为碳氢化合物，如柴油，第二工质源用于向固体氧化物燃烧电池发电系统能输入第二工质，第二工质可为助燃气体，如氧气。
[0009]可选地，所述固体氧化物燃料电池发电系统还包括第一工质驱动件，所述第一工质驱动件设置在所述预热管路及所述重整工质源间的路管上，用于将所述重整工质源内的所述重整工质加压并驱动至所述预热管路中。
[0010]采用上述结构，能够为重整工质在管路中的输送提供动力，所述第一工质驱动件可采用驱动泵体。
[0011]可选地，所述固体氧化物燃料电池发电系统还包括第二工质驱动件，所述第二工质驱动件设置在所述第二工质源管路上，用于将所述第二工质源内的所述第二工质加压并驱动至所述重整器、所述燃烧器及所述电堆中。
[0012]采用上述结构，能够为第二工质在管路中的输送提供动力，所述第二工质驱动件可采用送风机。
[0013]可选地，所述电堆采用固体氧化物燃料电池堆。
[0014]可选地，所述第二工质驱动件分别与所述燃烧器、所述重整器及所述换热器的入口端管路连接，所述重整器输出口与所述电堆的阳极入口管路连接。
[0015]进一步地，所述换热器内包括冷路及热路，所述冷路用于通过第二工质，所述热路用于通入换热工质，所述冷路出口与所述电堆的阴极入口管路连接。
[0016]进一步地，所述燃烧器输出口导出的尾气，分成两路，一路导入所述重整器内为所述重整器供热，另一路导入所述电堆的阴极为所述电堆供热。
[0017]进一步地，所述重整器的输出口及所述电堆的阴极输出口与所述热路输入口管路连接，所述重整器及所述电堆的阴极内出口导出的尾气，导入所述换热器内为所述换热器提供换热用工质。
[0018]采用上述结构，通过使燃烧器尾气，分别进入重整器、电堆的阴极，降温后，再进入换热器内，能够实现对燃烧器所得尾气的充分利用，维持重整器及电堆的阴极内的热量平衡，并使尾气在换热器内充当供第二工质升温用的换热工质后，再排出，使尾气内的热量得到充分利用，有效提高系统的效率。
[0019]可选地，所述重整工质源还与所述燃烧器管路连接，所述重整工质源内的所述重整工质经过所述第一工质驱动件加压后，分成两路，一路导入所述燃烧器内，另一路导入预热管路内。
[0020]采用上述结构，将重整工质导入燃烧器能够使其直接燃烧为电堆及重整器的启动提供热量。
[0021]可选地，所述预热管路为燃烧器外壁上设置的热交换器。
[0022]可选地，所述重整器上还紧贴设置有重整热交换器，所述重整热交换器的输入端与所述燃烧器输出口管路连接，用于接收所述燃烧器内产生的尾气。
[0023]采用上述结构，能够维持重整器的工作环境，使其始终保持在较高的工作温度，促进重整反应的进行，保证重整器的产氢率及重整效率。
[0024]可选地，所述电堆上还紧贴设置有电堆热交换器，所述电堆热交换器的输入端与所述燃烧器输出口管路连接，用于接收所述燃烧器内产生的尾气。
[0025]采用上述结构，能够维持电堆阴极处的工作环境，使其工作温度终保持在高效率区，促进电堆内反应的进行。
[0026]可选地，所述固体氧化物燃料电池发电系统还包括流量计，所述流量计设置在所述换热器与所述第二工质驱动件间的管路上。
[0027]采用上述结构，所述流量计的入口与第二工质驱动件的出口相连接，所述流量计的出口与换热器的冷端入口相连接，用于测量通过其的第二工质流量，便于控制电堆内反应的进行。
[0028]可选地，所述电堆的阳极出口处导出的尾气，分为两路，一路重新导入所述重整器内，另一路导入燃烧器内。
[0029]进一步地，所述电堆的阳极出口处管路上还设置有第三驱动件，所述第三驱动件用于将所述电堆的阳极所导出的尾气加压，并分别导入所述重整器及所述燃烧器内。
[0030]采用上述结构，通过将电堆阳极所产生的尾气重新导入重整器及燃烧器能够提高重整器内产生重整物的充分利用，第三驱动件能够为尾气在管路中的输送提供动力，第三驱动件可采用高温风机。
[0031]与现有技术相比，本申请实施例提供的固体氧化物燃料电池发电系统，使重整工质在进入重整器前能够被燃烧器加热，不仅能够提高重整器内反应的启动速度，也能够使系统正常工作时，有效维持重整器内的热平衡，促进重整反应的进行，其次，通过燃烧器、电堆及重整器间的管路架构，能够促进电堆阳极及燃烧器所产生废气的充分利用，维持重整器及电堆的阴极内的热量平衡，有效提高系统的效率。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本申请实施方式的技术方案，下面将对本申请实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]图1是本申请一实施方式的管路架构示意图。
[0034]图2是图1所示实施方式的换热器结构示意图。
[0035]附图中：
[0036]1、重整器；2、燃烧器；21、预热管路；3、电堆；4、换热器；41、冷路；42、热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固体氧化物燃料电池发电系统，其特征在于，包括重整器(1)、及与重整器(1)管路连接的燃烧器(2)和电堆(3)，所述燃烧器(2)与所述电堆(3)间通过管路相连接，所述重整器(1)、燃烧器(2)及电堆(3)还与第二工质源管路连接；其中，所述燃烧器(2)外壁上紧贴设置有预热管路(21)，所述预热管路(21)一端与所述重整器(1)的入口端通过管路连接，另一端与重整工质源管路连接，所述第二工质源与所述电堆(3)连接管路上还设置有换热器(4)，用于使通过其的所述第二工质升温。2.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池发电系统，其特征在于，还包括第一工质驱动件(5)，所述第一工质驱动件(5)设置在所述预热管路(21)及所述重整工质源间的路管上，用于将所述重整工质源内的所述重整工质加压并驱动至所述预热管路(21)中。3.根据权利要求2所述的固体氧化物燃料电池发电系统，其特征在于，还包括第二工质驱动件(6)，所述第二工质驱动件(6)设置在所述第二工质源管路上，用于将所述第二工质源内的所述第二工质加压并驱动至所述重整器(1)、所述燃烧器(2)及所述电堆(3)中。4.根据权利要求3所述的固体氧化物燃料电池发电系统，其特征在于，所述第二工质驱动件(6)分别与所述燃烧器(2)、所述重整器(1)及所述换热器(4)的入口端管路连接，所述重整器(1)输出口与所述电堆(3)的阳极入口管路连接。5.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池发电系统，其特征在于，所述换热器(4)内包括冷路(41)及热路(42)...

【专利技术属性】
技术研发人员：于波，王玉军，张文强，陈靖，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：