一种固体氧化物燃料电池发电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种固体氧化物燃料电池发电系统，包括阴极纯氧回路、阳极原料气回路、燃烧回路；通入纯氧的阴极纯氧回路依次与第一换热器、固体氧化物燃料电池的阴极连接；通入纯水、天然气的阳极原料气回路与还原气体回路相互连接后、再依次与第二换热器、重整器、固体氧化物燃料电池的阳极连接；固体氧化物燃料电池的阴极、阳极排出的气体均与燃烧器连接；通入天然气、纯氧的燃烧回路依次与燃烧器、第一换热器、重整器、第二换热器连接，并排出二氧化碳气体。本一种固体氧化物燃料电池发电系统，结构简单，不仅实现对天然气水蒸气的充分利用，而且对固体氧化物燃料电池尾气进行处理，保障其排出的二氧化碳浓度更高，更加环保。更加环保。更加环保。

A solid oxide fuel cell power generation system

【技术实现步骤摘要】
一种固体氧化物燃料电池发电系统


[0001]本专利技术涉及能源
，具体涉及一种固体氧化物燃料电池发电系统。

技术介绍

[0002]目前以石化能源为主的能源体系将会对环境造成一定的污染，为解决环境污染问题，急需一种环境友好的新能源技术。
[0003]新能源技术中固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种可以将燃料中的化学能转化为电能的装置，其工作温度为500～1000℃。由于工作温度高，SOFC可以把化石能源、生物质能源转化的碳氢化合物直接作为燃料，经过外部或内部重整反应，及电极内的电化学反应，把化学能高效地转化成电能。与其他燃料电池相比，SOFC燃料灵活、不需要昂贵的催化剂、环境友好、转化率高等优点，但也存在一些新挑战。
[0004]现有SOFC发电系统技术中，天然气水蒸气重整过程中水蒸气未得到充分利用，同时燃烧的烟气及固体氧化物燃料电池尾气二氧化碳纯度低且成分庞杂，回收经济价值低，大多直接排放，无法满足当经社会对碳排放的要求。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种固体氧化物燃料电池发电系统，结构简单，不仅实现对天然气水蒸气的充分利用，而且对固体氧化物燃料电池尾气进行处理，保障其排出的二氧化碳浓度更高，更加环保。
[0006]为实现上述目的，本一种固体氧化物燃料电池发电系统，包括阴极纯氧回路、阳极原料气回路、燃烧回路以及还原气体回路；
[0007]通入纯氧的阴极纯氧回路依次与第一换热器、固体氧化物燃料电池的阴极连接；
[0008]通入纯水、天然气的阳极原料气回路与还原气体回路相互连接后、再依次与第二换热器、重整器、固体氧化物燃料电池的阳极连接；
[0009]固体氧化物燃料电池的阴极排出的气体通过阴极支路与燃烧器连接、阳极排出的气体通过阳极支路与燃烧器连接；
[0010]通入天然气、纯氧的燃烧回路依次与燃烧器、第一换热器、重整器、第二换热器连接，并排出二氧化碳气体。
[0011]进一步的，所述阳极原料气回路包括水蒸气发生支路、天然气重整支路；
[0012]通入纯水的水蒸气发生支路先与第四换热器连接，再分别作为低温水蒸气输出、与第三换热器连接作为高温水蒸气输出；
[0013]通入天然气的天然气重整支路与高温水蒸气管路、还原气体回路相互连接混合后、再与第二换热器连接；
[0014]燃烧回路与第二换热器连接后、再与第三换热器、第四换热器连接。
[0015]进一步的，所述还原气体回路包括通入氮气的氮气供应支路、通入氢气的氢气供应支路；
[0016]所述氮气供应支路、氢气供应支路上分别从气体进入方向依次设有第一压力变送器、第一电磁阀、第一流量控制器、第一单向阀。
[0017]进一步的，所述燃烧回路包括天然气供应支路、纯氧供应支路；
[0018]天然气供应支路、纯氧供应支路上分别从气体进入方向依次设有第二压力变送器、第二电磁阀、第二流量控制器、第二单向阀、回火阀。
[0019]进一步的，所述水蒸气发生支路上从气体进入方向依次设有发生压力变送器、发生脱硫器、发生过滤器、发生电磁阀、发生流量控制器、发生单向阀；
[0020]天然气重整支路上从气体进入方向依次设有重整水泵、重整电磁阀、重整流量控制器、重整单向阀。
[0021]进一步的，所述阴极纯氧回路上从气体进入方向依次设有第三压力变送器、第三电磁阀、第三流量控制器、第三单向阀。
[0022]进一步的，还包括通入冷却水的冷却水回路，冷却水回路连接第五换热器后、以热水进行输出；
[0023]燃烧回路与第四换热器连接后、再与第五换热器连接。
[0024]进一步的，所述阴极支路、阳极支路上分别设有第四压力变送器、温度变送器。
[0025]与现有技术相比，本一种固体氧化物燃料电池发电系统由于将纯水、天然气通入阳极原料气回路、并与还原气体回路相互连接后、再经过第二换热器、重整器，使得纯水可转化为低温、高温水蒸气，使得纯水、天然气在重整器重整过程中得到充分利用；另外设有通入冷却水的冷却水回路，冷却水回路连接第五换热器后、以热水进行输出，因此满足不同输出需求；
[0026]由于将固体氧化物燃料电池的阴极与阳极排出的气体分别通入燃烧器，并且将天然气、纯氧通过燃烧回路进入燃烧器、与阴极、阳极排出的气体充分燃烧，燃烧器中燃料燃烧的烟气依次经过第一换热器、重整器、第二换热器、第三换热器、第四换热器以及第五换热器进行依次换热，最终向外提供高浓度二氧化碳烟气，因此保障排出的二氧化碳浓度更高，更加环保，满足碳排放的要求。
附图说明
[0027]图1是本专利技术的整体连接结构示意图；
[0028]图2是本专利技术的还原气体回路与天然气重整支路连接结构示意图；
[0029]图3是本专利技术的燃烧回路连接结构示意图；
[0030]图4是本专利技术的冷却水回路、水蒸气发生支路连接结构示意图；
[0031]图中：1、阴极纯氧回路，2、阳极原料气回路，21、天然气重整支路，22、水蒸气发生支路；3、燃烧回路，31、天然气供应支路，32、纯氧供应支路；
[0032]4、冷却水回路，5、还原气体回路，51、氮气供应支路，52、氢气供应支路；
[0033]61、燃烧器，62、第一换热器，63、重整器，64、第二换热器，65、第三换热器，66、第四换热器，67、第五换热器。
具体实施方式
[0034]下面结合附图对本专利技术作进一步说明。
[0035]如图1所示，本一种固体氧化物燃料电池发电系统，包括阴极纯氧回路1、阳极原料气回路2、燃烧回路3以及还原气体回路5；
[0036]通入纯氧的阴极纯氧回路1依次与第一换热器62、固体氧化物燃料电池的阴极连接；
[0037]通入纯水、天然气的阳极原料气回路2与还原气体回路5相互连接后、再依次与第二换热器64、重整器63、固体氧化物燃料电池的阳极连接；
[0038]固体氧化物燃料电池的阴极排出的气体通过阴极支路与燃烧器61连接、阳极排出的气体通过阳极支路与燃烧器61连接；
[0039]通入天然气、纯氧的燃烧回路3依次与燃烧器61、第一换热器62、重整器63、第二换热器64连接，并排出二氧化碳气体。
[0040]示例性的，所述阳极原料气回路2包括水蒸气发生支路22、天然气重整支路21；
[0041]通入纯水的水蒸气发生支路22先与第四换热器66连接，再分别作为低温水蒸气输出、与第三换热器65连接作为高温水蒸气输出；
[0042]通入天然气的天然气重整支路21与高温水蒸气管路、还原气体回路5相互连接混合后、再与第二换热器64连接；
[0043]燃烧回路3与第二换热器64连接后、再与第三换热器65、第四换热器66连接。
[0044]示例性的，如图2所示，所述还原气体回路5包括通入氮气的氮气供应支路51、通入氢气的氢气供应支路52；
[0045]所述氮气供应支路51、氢气供应支路52上分别从本文档来自技高网...

【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，包括阴极纯氧回路(1)、阳极原料气回路(2)、燃烧回路(3)以及还原气体回路(5)；通入纯氧的阴极纯氧回路(1)依次与第一换热器(62)、固体氧化物燃料电池的阴极连接；通入纯水、天然气的阳极原料气回路(2)与还原气体回路(5)相互连接后、再依次与第二换热器(64)、重整器(63)、固体氧化物燃料电池的阳极连接；固体氧化物燃料电池的阴极排出的气体通过阴极支路与燃烧器(61)连接、阳极排出的气体通过阳极支路与燃烧器(61)连接；通入天然气、纯氧的燃烧回路(3)依次与燃烧器(61)、第一换热器(62)、重整器(63)、第二换热器(64)连接，并排出二氧化碳气体。2.根据权利要求1所述的一种固体氧化物燃料电池发电系统，其特征在于，所述阳极原料气回路(2)包括水蒸气发生支路(22)、天然气重整支路(21)；通入纯水的水蒸气发生支路(22)先与第四换热器(66)连接，再分别作为低温水蒸气输出、与第三换热器(65)连接作为高温水蒸气输出；通入天然气的天然气重整支路(21)与高温水蒸气管路、还原气体回路(5)相互连接混合后、再与第二换热器(64)连接；燃烧回路(3)与第二换热器(64)连接后、再与第三换热器(65)、第四换热器(66)连接。3.根据权利要求2所述的一种固体氧化物燃料电池发电系统，其特征在于，所述还原气体回路(5)包括通入氮气的氮气供应支路(51)、通入氢气的氢气供应支路(52)；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王绍荣，康连喜，耿玉翠，张广君，杨小春，罗丽琦，郑国柱，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：