基于氢能的多级加热系统技术方案

本实用新型专利技术的实施例提出一种基于氢能的多级加热系统，该基于氢能的多级加热系统包括板式换热器组件、氢源、热网管、质子交换膜燃料电池组件和氢燃气轮机组件。所述热网管的前端能够与供暖系统的排水口连通，所述热网管的后端能够与供暖系统的进水口连通，所述热网管与所述板式换热器组件的低温流体管相连；所述质子交换膜燃料电池组件和所述氢燃气轮机组件中的每一者均与所述氢源和所述板式换热器组件的高温流体管相连，所述质子交换膜燃料电池组件靠近所述热网管的前端设置，所述氢燃气轮机组件靠近所述热网管的后端设置。因此，据本实用新型专利技术的实施例的基于氢能的多级加热系统具有提升能量利用效率，缓解传统的不可再生能源供热的压力，实现零碳清洁供热的优点。实现零碳清洁供热的优点。实现零碳清洁供热的优点。

【技术实现步骤摘要】
基于氢能的多级加热系统


[0001]本技术涉及供热
，具体涉及一种基于氢能的多级加热系统。

技术介绍

[0002]供热系统是保障居民生活质量和城市功能正常运转的重要基础设施，是关系到我国生态环境改善的重要领域，当前，我国城市供热能源中，煤炭接近80％的占比。氢能是一种清洁无碳、灵活高效的能源形式，是推动传统化石能源高效利用和支撑可再生能源大规模发展的理想媒介，对于保障我国能源系统的安全具有一定的意义。
[0003]相关技术中，质子交换膜燃料电池(PEMFC)的实用效率约为50％左右，即输入燃料电池的氢能约有50％转化成电能，而剩下的50％能量都以热量的形式排放掉了。同时由于 PEMFC工作温度较低的特点，正常工作温度约为80～90℃左右。利用PEMFC的余热作为单一热源不仅能量利用率低，且很难满足城市供热系统的需求。

技术实现思路

[0004]本技术是基于专利技术人对以下事实和问题的发现和认识做出的：
[0005]本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本技术的实施例提出一种基于氢能的多级加热系统。该基于氢能的多级加热系统具有提升能量利用效率，缓解传统的不可再生能源供热的压力，实现零碳清洁供热的优点。
[0006]本技术实施例的基于氢能的多级加热系统，包括板式换热器组件、氢源、热网管、质子交换膜燃料电池组件和氢燃气轮机组件。所述热网管的前端能够与供暖系统的排水口连通，所述热网管的后端能够与供暖系统的进水口连通，所述热网管与所述板式换热器组件的低温流体管相连。所述质子交换膜燃料电池组件和所述氢燃气轮机组件中的每一者均与所述氢源和所述板式换热器组件的高温流体管相连，所述质子交换膜燃料电池组件靠近所述热网管的前端设置，所述氢燃气轮机组件靠近所述热网管的后端设置。
[0007]本技术实施例的基于氢能的多级加热系统通过质子交换膜燃料电池组件和氢燃气轮机组件中的每一者均可以将氢能转换成电能和热能，利用质子交换膜燃料电池组件和氢燃气轮机组产生的汽水的温度不同，形成对热网管的梯级加热，提升了供热系统效率。此外，质子交换膜燃料电池组件和氢燃气轮机组件联合使用，在产生电能的同时，将其中的副产物(热水汽)应用到供暖系统，提升了能量利用效率和联产系统总能效率，实现可再生能源综合互补利用。相对于煤炭资源而言，采用氢能供热具有零碳、经济、环保和高效的优点。
[0008]因此，本技术实施例的基于氢能的多级加热系统具有提升能量利用效率，缓解传统的不可再生能源供热的压力，实现零碳清洁供热的优点。
[0009]在一些实施例中，所述质子交换膜燃料电池组件包括质子交换膜燃料电池和第一循环管，所述质子交换膜燃料电池、所述第一循环管和所述板式换热器组件的一部分构成第一循环回路。
[0010]在一些实施例中，所述第一循环管包括第一段和第二段，所述板式换热器组件包括第一板式换热器，所述第一段的进液口与所述质子交换膜燃料电池的出液口相连，所述第一段的出液口与所述第一板式换热器的高温流体管的进液口相连，所述第一板式换热器的高温流体管的出液口与所述第二段的进液口相连，所述第二段的出液口与所述质子交换膜燃料电池的进液口相连。
[0011]在一些实施例中，所述氢燃气轮机组件包括氢燃气轮机和导水管，所述氢燃气轮机、所述导水管和所述板式换热器组件的另一部分依次连通，所述热网管与所述板式换热器组件的所述另一部分相连。
[0012]在一些实施例中，所述导水管包括第三段和第四段，所述板式换热器组件还包括第二板式换热器，所述第三段的进液口与所述氢燃气轮机的出液口相连，所述第三段的出液口与所述第二板式换热器的高温流体管的进液口相连，所述第二板式换热器的高温流体管的出液口与所述第四段的进液口相连，所述第四段的出液口与外界相连。
[0013]在一些实施例中，所述基于氢能的多级加热系统还包括电热器组件，所述质子交换膜燃料电池组件和所述氢燃气轮机中的每一者均与所述电热器组件电连接，所述电热器组件和所述热网管中的每一者均与所述板式换热器组件的再一部分相连，以便所述电热器组件的热量通过所述板式换热器组件的再一部分传递到所述热网管。
[0014]在一些实施例中，所述电热器组件包括电锅炉和第二循环管，所述电锅炉、所述第二循环管与所述板式换热器组件的再一部分的高温流体管构成第二循环回路。
[0015]在一些实施例中，所述第二循环管包括第五段和第六段，所述板式换热器组件还包括第三板式换热器，所述第五段的进液口与所述电锅炉的出液口相连，所述第五段的出液口与所述第三板式换热器的高温流体管的进液口相连，所述第三板式换热器的高温流体管的出液口与所述第六段的进液口相连，所述第六段的出液口与所述电锅炉的进液口相连，所述电锅炉、所述第五段、所述第三板式换热器和所述第六段构成第二循环回路。
[0016]在一些实施例中，按照所述热网管内水流的方向，所述热网管由前至后依次与所述第一板式换热器的低温流体管、所述第三板式换热器的低温流体管和所述第二板式换热器的低温流体管连通。
[0017]在一些实施例中，所述基于氢能的多级加热系统还包括蓄电池，所述蓄电池与所述质子交换膜燃料电池组件、氢燃气轮机组件和所述电热器组件中的每一者电连接，以实现所述电热器组件加热时的稳定性。
附图说明
[0018]图1是本技术一个实施例的基于氢能的多级加热系统。
[0019]附图标记：
[0020]基于氢能的多级加热系统100；
[0021]板式换热器组件1；第一板式换热器11；第二板式换热器12；第三板式换热器13；
[0022]热网管2；
[0023]质子交换膜燃料电池组件3；质子交换膜燃料电池31；第一循环管32；第一段321；第二段322；
[0024]氢燃气轮机组件4；氢燃气轮机41；导水管42；第三段421；第四段422；
[0025]电热器组件5；电锅炉51；第二循环管52；第五段521；第六段522；
[0026]蓄电池6；
[0027]氢源7。
具体实施方式
[0028]下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
[0029]下面参考图1描述本技术实施例的基于氢能的多级加热系统100。
[0030]本技术实施例的基于氢能的多级加热系统100，包括板式换热器组件1、氢源7、热网管2、质子交换膜燃料电池组件3和氢燃气轮机组件4。
[0031]热网管2的前端能够与供暖系统的排水口连通，热网管2的后端能够与供暖系统的进水口连通，热网管2与板式换热器组件1的低温流体管相连；质子交换膜燃料电池组件3 和氢燃气轮机组件4中的每一者均与氢源7和板式换热器组件1的高温流体管相连，质子交换膜燃料电池组件3靠近热网管2的前端设置，氢燃气轮机组件4靠近热网管2的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于氢能的多级加热系统，其特征在于，包括：板式换热器组件及氢源；热网管，所述热网管的前端能够与供暖系统的排水口连通，所述热网管的后端能够与供暖系统的进水口连通，所述热网管与所述板式换热器组件的低温流体管相连；质子交换膜燃料电池组件和氢燃气轮机组件，所述质子交换膜燃料电池组件和所述氢燃气轮机组件中的每一者均与所述氢源和所述板式换热器组件的高温流体管相连，所述质子交换膜燃料电池组件靠近所述热网管的前端设置，所述氢燃气轮机组件靠近所述热网管的后端设置。2.根据权利要求1所述的基于氢能的多级加热系统，其特征在于，所述质子交换膜燃料电池组件包括质子交换膜燃料电池和第一循环管，所述质子交换膜燃料电池、所述第一循环管和所述板式换热器组件的一部分构成第一循环回路。3.根据权利要求2所述的基于氢能的多级加热系统，其特征在于，所述第一循环管包括第一段和第二段，所述板式换热器组件包括第一板式换热器，所述第一段的进液口与所述质子交换膜燃料电池的出液口相连，所述第一段的出液口与所述第一板式换热器的高温流体管的进液口相连，所述第一板式换热器的高温流体管的出液口与所述第二段的进液口相连，所述第二段的出液口与所述质子交换膜燃料电池的进液口相连。4.根据权利要求3所述的基于氢能的多级加热系统，其特征在于，所述氢燃气轮机组件包括氢燃气轮机和导水管，所述氢燃气轮机、所述导水管和所述板式换热器组件的另一部分依次连通，所述热网管与所述板式换热器组件的所述另一部分相连。5.根据权利要求4所述的基于氢能的多级加热系统，其特征在于，所述导水管包括第三段和第四段，所述板式换热器组件还包括第二板式换热器，所述第三段的进液口与所述氢燃气轮机的出液口相连，所述第三段的出液口与所述第二板式换热器的高温流体管的进液...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟迪，王会，黄永琪，彭烁，周贤，白烨，安航，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：