本实用新型专利技术公开了一种甲醇燃料双路发电装置及其换热系统，涉及甲醇发电技术领域，包括内燃机发电系统、甲醇重整燃料电池和热源，内燃机发电系统包括甲醇内燃机和发电机；甲醇重整燃料电池包括依次连接的重整器、氢气净化装置和氢燃料电池电堆；热源与重整器通过输热管道连接，还包括一种换热系统，热源、重整器、甲醇内燃机通过输热管道依次连接形成第一换热路线；氢气净化装置、氢燃料电池电堆的出气口均通过输热管道连接至气化器形成第二换热路线；甲醇内燃机气体出口通过输热管道与热源连接形成第三换热路线。本实用新型专利技术提供了甲醇燃料双路发电装置及其换热系统，实现内燃机发电系统、甲醇重整燃料电池产生的热量循环利用，降低能源的消耗。降低能源的消耗。降低能源的消耗。
【技术实现步骤摘要】
一种甲醇燃料双路发电装置及其换热系统
[0001]本专利技术涉及甲醇发电装置
，具体为甲醇燃料双路发电装置以及用于发电装置内热量循环利用的换热系统。
技术介绍
[0002]现代人的生活每天都离不开电，受限于电网输电布局的局限性，在有些需要用电的场合却无法得到电力供应。在电网布局达不到的用电场合一般采用购买小型发电机发供电或采用蓄电池等储电装置供电。而小型发电机和储电装置的电力供应都有其局限性。发电机的价格比较高，而且发电机的体积都比较大，使用时的噪声也很大，且产生废气不环保。蓄电池的储电量有限，保证电力供应时间短，不适合长时间作业。
[0003]以电动汽车为例，有以蓄电池为单一动力源的纯电动汽车，由于蓄电池储电量有限且在低温环境下蓄电性能下降，且充电时间长，该类汽车续航里程低，汽车使用范围受限，为解决续航里程的问题，又相继出现了油电混合动力汽车和增程式电动汽车，通过燃油发电机和蓄电池的组合延长续航里程。在此基础上，近年来通过CO2加氢制甲醇的方式，可以获得“液态阳光”甲醇。在制备甲醇的过程中，CO2被“封存”在甲醇中，在使用甲醇的过程中， CO2被释放出来，整个全过程中，CO2的排放为零，类似于生物质在全寿命周期对碳的捕捉和释放的过程。甲醇是一种碳氢比高但不含碳
‑
碳键的伯醇，并可由生物质等可再生资源生产，并且它在常温下呈稳定液态，易于存储。
[0004]甲醇作为燃料可以有多种方式发电，其中一种使用甲醇制氢和燃料电池电堆的方案中，通过甲醇水混合液在重整器内被转化为富氢重整气，富氢气通过纯化膜被提纯到99.99％，提纯后的氢进入质子交换膜燃料电池电堆，通过电化学反应发电。该技术方案的缺点在于启动慢，稳定性不高，寿命不长，且受限于电池电力不能应用于较高功率的场合，如轮船动力等，且热量不能回收利用，鉴于此，针对上述问题，经过深入研究，遂有本案产生。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种甲醇燃料双路发电装置及其换热系统，以解决上述
技术介绍
中提出的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种甲醇燃料双路发电装置，包括内燃机发电系统、甲醇重整燃料电池和热源，其中：
[0007]所述内燃机发电系统包括甲醇内燃机和发电机，所述甲醇内燃机和发电机轴连接，所述发电机与蓄电池电连接；
[0008]所述甲醇重整燃料电池包括重整器、氢气净化装置和氢燃料电池电堆，所述重整器的气体出口分为两路，一路通过管道连接到氢气净化装置，另一路通过管道连接到甲醇内燃机，所述氢气净化装置用于将重整产生的CO氧化，所述氢燃料电池电堆与所述蓄电池电连接；
[0009]所述热源与所述重整器通过输热管道连接，用于向所述重整器供热。
[0010]优选的，还包括气化器、甲醇储罐和水储罐，所述甲醇储罐出口分为三路，第一路与所述甲醇内燃机连接，第二路与所述气化器连接，第三路与所述热源连接，所述水储罐与所述气化器连接，所述气化器与所述重整器连接。
[0011]优选的，还包括控制器、甲醇计量泵和水计量泵，所述甲醇计量泵与所述甲醇储罐连接，所述水计量泵与所述水储罐连接，所述甲醇计量泵和水计量泵均与所述控制器信号连接。
[0012]优选的，所述氢气净化装置包括固体氧化物电解池和CO选择性氧化反应器，所述固体氧化物电解池包括氢电极层、电解质层和氧电极层，对所述固体氧化物电解池外部施加一定电压，以将其中的H2O电解生成H2和O2。
[0013]优选的，所述重整器的出气口与所述固体氧化物电解池的进气口连通，所述固体氧化物电解池具有富氢重整混合气出口和氧气出口，所述重整混合气出口、氧气出口均与所述CO选择性氧化反应器的进气口连通，所述CO选择性氧化反应器的出气口与所述氢燃料电池电堆的进气口连通。
[0014]一种换热系统，包括上述中任意一项所述的甲醇燃料双路发电装置，所述换热系统还包括第一换热路线、第二换热路线和第三换热路线；
[0015]所述热源、所述重整器、所述甲醇内燃机通过输热管道依次连接形成所述第一换热路线；
[0016]所述氢气净化装置、所述氢燃料电池电堆的出气口均通过输热管道连接至所述气化器形成所述第二换热路线；
[0017]所述甲醇内燃机气体出口通过输热管道连接至所述热源形成所述第三换热路线。
[0018]优选的，所述重整器和所述氢气净化装置之间设置有第一换热器，所述氢气净化装置和所述氢燃料电池电堆之间设置有第二换热器，所述氢燃料电池电堆远离所述氢气净化装置的一侧设置有第三换热器，所述第一换热器、所述第二换热器和所述第三换热器内均包括交错设置的第一换热管道和第二换热管道，所述重整器的出气口、所述第一换热器的第一换热管道、所述氢气净化装置的出气口、所述第二换热器的第一换热管道、所述氢燃料电池电堆的出气口和所述第三换热器的第一换热管道之间通过管道依次连通。
[0019]优选的，所述换热系统还包括第四换热路线，所述第三换热器的第二换热管道、所述第二换热器的第二换热管道、所述第一换热器的第二换热管道和所述热源的进料口之间通过管道依次连通形成所述第四换热路线，由所述第三换热器的第二换热管道的入口输入甲醇作为所述第四换热路线的换热介质。
[0020]优选的，所述甲醇内燃机的气体出口分为两路，一路通过输热管道连接到所述第一换热器的第二换热管道和所述第二换热器的第二换热管道之间的管道，另一路通过输热管道连接到所述热源。
[0021]与相关技术相比较，本专利技术提供的甲醇燃料双路发电装置具有如下有益效果：
[0022]1、本专利技术以甲醇为燃料，采用两套发电系统，内燃机发电系统、甲醇重整燃料电池协同组合发电，其中一套发电系统故障，不影响另一套持续供电，能够实现充足的电力供应，可以根据需要随时发电，适合很多在电网布局达不到的用电场合的应用场景，且甲醇清洁环保，价格低廉，保证电力供应时间长，适合长时间供电作业。
[0023]2、本专利技术提供了换热系统实现内燃机发电系统、甲醇重整燃料电池产生的热量循环利用，降低了能源的消耗，重整器给甲醇内燃机传输热量，使得甲醇内燃机可以低温启动，避免了甲醇内燃机在低温下工作难以启动的问题，甲醇内燃机正常工作后产生的高品位热量又通过输热管道传输给热源，通过热源输送至重整器，支撑重整器在高温度条件下的重整制氢反应，使得甲醇内燃机排放的热量得以回收利用，提高了废热利用效率，氢气净化装置和氢燃料电池电堆反应后产生的低品位热量通过输热管道与气化器连接，将热量传输给气化器，支撑气化器内甲醇水的气化，进一步提高了废热利用效率。
[0024]3、本专利技术通过科学布置各个装置之间的换热系统，提高了能源利用率，弥补了单个装置使用的不足，使得整个系统发电更加优化，实现了节能减排，具有良好的市场前景。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例一的甲醇燃料双路发电装置的框图；
[0026]图2为本专利技术实施例二的氢气净化装置的结构示意图；
[0027]图3为本专利技术实施例本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种甲醇燃料双路发电装置，包括内燃机发电系统、甲醇重整燃料电池和热源(7)，其特征在于：所述内燃机发电系统包括甲醇内燃机(1)和发电机(2)，所述甲醇内燃机(1)和发电机(2)轴连接，所述发电机(2)与蓄电池(3)电连接；所述甲醇重整燃料电池包括重整器(4)、氢气净化装置(5)和氢燃料电池电堆(6)，所述重整器(4)的气体出口分为两路，一路通过管道连接到氢气净化装置(5)，另一路通过管道连接到甲醇内燃机(1)，所述氢气净化装置(5)用于将重整产生的CO氧化，所述氢燃料电池电堆(6)与所述蓄电池(3)电连接；所述热源(7)与所述重整器(4)通过输热管道连接，用于向所述重整器(4)供热。2.根据权利要求1所述的甲醇燃料双路发电装置，其特征在于：还包括气化器(8)、甲醇储罐(9)和水储罐(10)，所述甲醇储罐(9)出口分为三路，第一路与所述甲醇内燃机(1)连接，第二路与所述气化器(8)连接，第三路与所述热源(7)连接，所述水储罐(10)与所述气化器(8)连接，所述气化器(8)与所述重整器(4)连接。3.根据权利要求2所述的甲醇燃料双路发电装置，其特征在于：还包括控制器(11)、甲醇计量泵(12)和水计量泵(13)，所述甲醇计量泵(12)与所述甲醇储罐(9)连接，所述水计量泵(13)与所述水储罐(10)连接，所述甲醇计量泵(12)和水计量泵(13)均与所述控制器(11)通讯连接。4.根据权利要求1所述的甲醇燃料双路发电装置，其特征在于：所述氢气净化装置(5)包括固体氧化物电解池(51)和CO选择性氧化反应器(52)，所述固体氧化物电解池(51)包括氢电极层(511)、电解质层(512)和氧电极层(513)，对所述固体氧化物电解池(51)外部施加一定电压，以将其中的H2O电解生成H2和O2。5.根据权利要求4所述的甲醇燃料双路发电装置，其特征在于：所述重整器(4)的出气口与所述固体氧化物电解池(51)的进气口连通，所述固体氧化物电解池(51)具有富氢重整混合气出口和氧气出口，所述重整混合气出口、氧气出口均与所述CO选择性氧化反应器(...
【专利技术属性】
技术研发人员：王华峰，尹淑彦，王靖舒，
申请(专利权)人：上海威佳天意新能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。