一种纯氢SOFC的安全维护方法技术

本发明专利技术提供一种纯氢SOFC的安全维护方法，用较为简便的方式快速判断整套SOFC设备运行是否正常。对此，一种纯氢SOFC的安全维护方法，安装在固定SOFC站点中，所述固定SOFC站点中内还设有气流控制管道，日常检测过程中通过对应电堆的喷射检测管道喷出固定速度的检测气体，针对气流的变化判断是否有严重故障发生，并且根据不同的状况调整换气管道中的气流，从而保障固定SOFC站点中系统的使用安全。采用上述技术方案后，本发明专利技术具有如下优点：通过小型的喷射检测管道中的气流检测室内的整体气流状况，如果发生气流异常湍流，则说明出现了泄露或其它异常。此时通过换气管道进行局部保护或整体防护，减少故障带来的损害。减少故障带来的损害。减少故障带来的损害。

【技术实现步骤摘要】
一种纯氢SOFC的安全维护方法


[0001]本专利技术涉及新能源
，尤其涉及一种纯氢SOFC的安全维护方法。

技术介绍

[0002]固态燃料电池(solid oxide fuel cells,SOFCs)因具有发电效率最高、燃料适应性范围最广、碳排放最低等特点，在便携式电源、小型家用热电联供系统、大型静态电站等领域具有重要的应用潜能。进入21世纪以来，鉴于对环境友好、节能减排等绿色发展的需求日益迫切，实现高温固态燃料电池的应用及其产业化，似乎成为了相关领域同行的一个梦想。而在这个过程中，对于SOFC电池的安全性一直是人们关注的重点。其安全性主要体现在设备的密闭性方面。现有技术中专利申请号为CN201611156775.3的专利技术专利《一种固体氧化物燃料电池电堆内部温度分布的预测方法》公开了一种固体氧化物燃料电池电堆内部温度分布的预测方法。该预测方法包括：(a)通过对SOFC电堆建立有限元动态模型，(b)对动态模型在稳态操作点处进行线性化处理，经过合理性的验证，(c)将线性化的电堆模型与卡尔曼滤波温度观测器结合，预测电堆内部温度分布。通过该专利技术，将电堆的实际总电流，入口氢气流量和入口空气流量作为输入，即可实现对实际系统电堆内部温度分布的预测，进而有效地分析和控制电堆的温度，确保电堆能够安全、稳定、长寿命运行。
[0003]但是这样的技术方案仅仅是预测常规的温度情况，一旦由于设备故障或者外来侵扰导致整个设备出现损坏带来的温度变化是无法被预测到的。同时，由于SOFC在工作过程中温度非常高，达到800摄氏度左右，因此简单监测温度判定故障的方式并不准确。而现有技术中虽然有别的监测方式，但是一旦发生异常后，无法直接判定是会带来直接的故障，还是仅仅是暂时的可忽略的问题。尤其SOFC开启设备需要的时间较长，停运带来的损失也非常大。如能实现在确保安全的情况下进行安全维护，能节约大量的资源，提高设备的利用率。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种纯氢SOFC的安全维护方法，用较为简便的方式快速判断整套SOFC设备运行是否正常，并且对怀疑出现的故障进行简单维护以观后效。当出现较为严重的故障时也能起到紧急保护的作用，在确保安全的前提下尽可能延续电堆的使用时间。
[0005]对此，一种纯氢SOFC的安全维护方法，安装在固定SOFC站点中，所述站点连接制氢系统，站点内至少设有压缩系统、加氢设备以及连接在自动化控制系统上的多组电堆，所述固定SOFC站点中内还设有气流控制管道，所述气流控制管道同样连接于压缩系统，气流控制管道包括两类，一类为对应电堆的喷射检测管道，每个喷射检测管道出口处均设有对应的传感器；还有一类为带动固定SOFC站点中气流循环的换气管道，固定SOFC站点侧壁对应换气管道的出风口均设有外环境排放通道；气流控制管道连接在自动化控制系统上；
[0006]日常检测过程中通过对应电堆的喷射检测管道喷出固定速度的检测气体，针对气流的变化判断是否有严重故障发生，并且根据不同的状况调整换气管道中的气流，从而保
障固定SOFC站点中系统的使用安全。
[0007]优选的，所述每个喷射检测管道采用波纹管，其出口处设有带有万向节的龙头；与其对应的传感器固定在电堆固定位置，喷射检测管道在一定范围内移动，且其移动后龙头均对准传感器。这样能多角度进行检测，提高检测的精度。
[0008]优选的，所述气流控制管道上设有空气和惰性气体两套进气设备。这样不同的应用场景使用不同类别的气体。
[0009]优选的，SOFC站点中设有生物传感器，当气流控制管道作业时感知到室内有作业人员时，将关闭惰性气体输出，并发出警报撤离作业人员。这样避免喷射气体对人体造成伤害。
[0010]优选的，所述自动化控制系统对气流控制管道中的气流流速进行控制，不同气流速度面向不同应用场景。
[0011]优选的，所述喷射检测管道内设有彩色烟剂添加装置，彩色烟剂添加装置由自动化控制系统在指定气流速度下触发使用。
[0012]优选的，换气管道中的气流包括多种应用模式：其中至少包括：
[0013]常规通风模式：在作业人员在固定SOFC站点中时调整固定SOFC站点室内空气循环；
[0014]安全维护模式：对部分有故障嫌疑位置喷射惰性气体进行简单维护；
[0015]紧急故障模式：高速、大量喷射惰性气体填充固定SOFC站点，防止氢气接触空气产生意外。
[0016]通常紧急故障模式不超过10分钟；故障排除后需要进行至少30分钟的常规通风模式才能重启电堆。
[0017]优选的，固定SOFC站点顶部设有开合式出风通道，所述开合式出风通道和换气管道配合使用。这里需要考虑固定SOFC站点内部的状况和气压等因素，在常规通风模式下提高通风效果，但是在日常工作中关闭开合式出风通道减少户外异物入侵。
[0018]采用上述技术方案后，本专利技术具有如下优点：通过小型的喷射检测管道中的气流检测室内的整体气流状况，如果发生气流异常湍流，则说明出现了泄露或其它异常。此时通过换气管道进行局部保护或整体防护，减少故障带来的损害。实际发生严重事故时也能减少事故带来的损害，给处理人员充足的时间。
附图说明
[0019]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明：
[0020]图1为本专利技术一种纯氢SOFC的安全维护方法流程示意图。
具体实施方式
[0021]为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图和具体实施例对本专利技术创造作进一步描述。
[0022]固体氧化物燃料电池SOFC是一种新型发电装置，其高效率、无污染、全固态结构和对多种燃料气体的广泛适应性等，是其广泛应用的基础。目前中高温固体氧化物燃料电池(SOFC)对密封材料要求非常苛刻，通常需要良好的导电导热能力；以吸收陶瓷金属冷热循
环交替形成的热应力密封强度要大，抗剪切强度和密封泄漏量要满足要求。因此虽然发生泄露的机会不多，但是一旦发生泄露，且如果是密封结构件上出现的问题，这时安全隐患就非常大，必须停机进行检修更换部件。但是有时候可能只是管道上的部分泄露，或者甚至没有泄露而是温度的变化导致管道内气流压力发生变化。这样的状况在某些场景下依然会被判断为故障或报警。此时维护人员会陷入两难境地，如果直接关闭设备进行检修，确实能万无一失，但是也会由于停机带来经济损失。而如果依然坚持工作，则无法判断此时故障严重程度，一旦出现较大事故，责任重大。
[0023]对此本专利技术一种纯氢SOFC的安全维护方法，安装在固定SOFC站点中，所述站点连接制氢系统，站点内至少设有压缩系统、加氢设备以及连接在自动化控制系统上的多组电堆，所述固定SOFC站点中内还设有气流控制管道，所述气流控制管道同样连接于压缩系统，气流控制管道包括两类，一类为对应电堆的喷射检测管道，每个喷射检测管道出口处均设有对应的传感器；还有一类为带动固定SOFC站点中气流循环的换气管道，固定SOFC站点侧壁对应换气管道的出风口均设有外环境排放通道；气流控制管道连接在自动化控制系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纯氢SOFC的安全维护方法，安装在固定SOFC站点中，所述站点连接制氢系统，站点内至少设有压缩系统、加氢设备以及连接在自动化控制系统上的多组电堆，其特征在于，所述固定SOFC站点中内还设有气流控制管道，所述气流控制管道同样连接于压缩系统，气流控制管道包括两类，一类为对应电堆的喷射检测管道，每个喷射检测管道出口处均设有对应的传感器；还有一类为带动固定SOFC站点中气流循环的换气管道，固定SOFC站点侧壁对应换气管道的出风口均设有外环境排放通道；气流控制管道连接在自动化控制系统上；日常检测过程中通过对应电堆的喷射检测管道喷出固定速度的检测气体，针对气流的变化判断是否有严重故障发生，并且根据不同的状况调整换气管道中的气流，从而保障固定SOFC站点中系统的使用安全。2.根据权利要求1所述的一种纯氢SOFC的安全维护方法，其特征在于：所述每个喷射检测管道采用波纹管，其出口处设有带有万向节的龙头；与其对应的传感器固定在电堆固定位置，喷射检测管道在一定范围内移动，且其移动后龙头均对准传感器。3.根据权利要求1或2所述的一种纯氢SOFC的安全维护方法，其特征在于：所述气流控制管道上设有空气和惰性气体两套进气设备。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘箭，来益博，韩荣杰，樊立波，赵波，张雪松，刘敏，孙智卿，屠永伟，章雷其，李志浩，黄佳斌，方响，宣弈，蒋建，徐晶，金旻昊，吴靖，徐国丰，夏晓春，卢炜，史宇超，田汉霖，姜涛，彭凯杨，樊建钟，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司杭州供电公司，
类型：发明
国别省市：