本发明专利技术涉及一种固体氧化物燃料电池热电联产装置，包括：热电联产启动系统、重整系统、燃料电池系统、余热回收系统及除硫装置；除硫装置的进气口与天然气连通，除硫装置的出气口分别与热电联产启动系统的进气口及重整系统的进气口连通。其具有以气态碳氢化合物为燃料，利用SOFC电堆产生电能的同时，对SOFC电堆发电时产生的余热通过热交换回收，使燃料的能量的充分的利用，提高了燃料能量的有效利用率等优点。等优点。等优点。
【技术实现步骤摘要】
固体氧化物燃料电池热电联产装置
[0001]本专利技术涉及固体氧化物燃料电池热电联产装置。
技术介绍
[0002]SOFC不仅能以氢气作燃料气，而且还适用于石油液化气、天然气及煤气等多种气体（目前已知的页岩气储量中国居世界第一），甚至一些液态烃类（甲烷、丙烷等）也可以作为燃料。在矿物资源日趋贫乏和保护生态环境日益受到重视的今天，SOFC已备受关注并成为国内外竞相研究开发的热门技术。
[0003]根据燃料电池应用要求 (如能量密度、安全等 )的不同，燃料电池系统可以选择包括氢气在内的各种燃料（如甲醇等）。 虽然甲醇燃料电池也在研究之列 , 但将一次燃料经燃料重整过程转换为氢气供燃料电池所用仍为人们研究的重点。最初只是在低功率（如＜100 w）的燃料电池上采用微尺度重整器制氢，在大功率燃料电池的应用方面，借鉴工业填料床反应器模型，研究实验室规模下 燃料重整制氢反应器。但发现重整过程受“冷点”或“热点”的影响，且对启停和变工况响应较慢，满足不了燃料电池系统所要求的运行条件，原因是反应器填料床中传热传质速率受到限制，不能及时平衡反应所需热量和组分，反应在低于 其本征动力学速率下进行。
[0004]如以甲烷水蒸气重整为例，甲烷蒸汽重整( SteamＲeforming of Methane) 是目前技术较为成熟、 工业应用最多的方法，其化学反应式为：CH4+ H2O
ꢀ→
CO + 3H2，ΔH = + 206 kJ /molΔH 为化学反应焓变，“+
”ꢀ
为吸热反应，
“‑”ꢀ
为放热反应。这个反应为强吸热反应，要求提供额外的热源，通常在高温 800 ℃ 以上进行， 反应压力为 1.5～3. 1MPa。反应除了生成 H2 之外，还有CO，H2和CO的物质的量之比为3。
[0005]蒸汽重整是从碳氢燃料中得到氢气最常用的方法，重整合成气产物氢气含量高，是固体氧化物燃料电池一种比较理想的燃料供应方式，但其缺点就是反应过程是一个具有强吸热的反应。吸热的蒸汽重整过程通常受到从边界到催化剂热量传输速率的限制，导致反应器的体积很大。 如果传热问题能解决, 蒸汽重整将是更具优势的制氢方式。采用碳氢类燃料，实现燃料电池系统的在线重整制氢工艺， 此时液体碳氢燃料重整制氢明显比其储氢方式更有优势。
[0006]与此同时，目前利用碳氢化合物为燃料的固体氧化物燃料电池发电，SOFC电堆尾气具有高附加值余热的尾气。如何将SOFC电堆中尾气中余热回收并加以合理利用，式目前亟待解决的一个难题。如能解决好SOFC电堆尾气回收的问题，在会进一步大大提高燃料的有效利用率，减少我国能源的浪费。
技术实现思路
[0007]本专利技术的目的是克服现有技术的不足而提供固体氧化物燃料电池热电联产装置，本专利技术以气态碳氢化合物为燃料，利用SOFC电堆产生电能的同时，对SOFC电堆发电时产生
的余热通过热交换回收，使燃料的能量的充分的利用，提高了燃料能量的有效利用率。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的，其是固体氧化物燃料电池热电联产装置，其特征在于包括热电联产启动系统、重整系统、燃料电池系统、余热回收系统及除硫装置；所述除硫装置的进气口与天然气连通，除硫装置的出气口分别与热电联产启动系统的进气口及重整系统的进气口连通；所述热电联产启动系统包括：鼓风机、第一空气流量计、启动燃烧室、两催化燃烧室、第一阀门及第一质量流量计，在两所述催化燃烧室中设有换热夹层，所述第一阀门的进口与除硫装置的出气口连通，第一阀门的出气口通过第一质量流量计与启动燃烧室的b口连通，所述鼓风机的出气口通过第一空气流量计与启动燃烧室的a口连通，所述启动燃烧室的c口分别与催化燃烧室的换热夹层进气口连通，两换热夹层的出气口与外界连通；所述重整系统包括：催化重整器、第二阀门、第二质量流量计及混合腔，所述第二阀门的进气口与除硫装置的出气口连通，第二阀门的出气口依次通过第二质量流量计及混合腔的a口后，经混合腔的c口与催化重整器的a口连通，两催化燃烧室的燃烧尾气出气口与催化重整器的b口连通，所述催化重整器为列管式重整反应器，两所述催化燃烧室及启动燃烧室分别位于催化重整器的侧边从而与催化重整器进行热交换；所述燃料电池系统包括：空气泵、第二空气流量计及SOFC电堆，所述空气泵的进气口与阴极空气连通，空气泵的出气口通过第二空气流量计后与电堆的b口连通，SOFC电堆阳极燃料接口a与催化重整合成气从催化重整器合成气出口d相通，所述SOFC电堆阳极尾气出口d及SOFC电堆阴极尾气出口c均分别与两催化燃烧室的进气口连通；所述余热回收系统包括：第一热交换器、杂质过滤器、离子过滤器、第三阀门、计量水泵、水蒸汽发生器、第二热交换器、循环水泵、热水箱及第四阀门，所述第一热交换器设在第二空气流量计与SOFC电堆的b口连通的管上，所述杂质过滤器的进口与水连通，杂质过滤器的出水口分别与离子过滤器的进水口及第四阀门的进水口连通，所述离子过滤器的出水口依次通过第三阀门、计量水泵后与水蒸汽发生器的c口连通，所述第四阀门的出口与热水箱的a口连通，所述催化重整器的c口与水蒸汽发生器的b口连通，且催化重整器的c口与水蒸汽发生器的b口连通的管道经过第一热交换器从而进行热交换，所述混合腔的b口与水蒸汽发生器的a口连通，所述第二热交换器的c口与a口相通，第二热交换器的b口与d口相通，所述第二热交换器的c口与水蒸汽发生器的d口连通，第二热交换器的d口与循环水泵的出水口连通，第二热交换器的b口与热水箱的c口连通，热水箱的b口与循环水泵的进水口连通，第二热交换器的a口与外界大气连通。
[0009]在本技术方案中，所述热水箱的d口与第五阀门的进口连通，第五阀门的出口与外界连通。
[0010]在本技术方案中，在所述热水箱中设有电加热器。
[0011]在本技术方案中，还包括控制板；所述控制板与SOFC电堆电连接。
[0012]本专利技术与现有技术相比的优点为：以气态碳氢化合物为燃料，利用SOFC电堆产生电能的同时，对SOFC电堆发电时产生的余热通过热交换回收，使燃料的能量的充分的利用，提高了燃料能量的有效利用率。
附图说明
[0013]图1是本专利技术装置示意图的左侧部；图2是本专利技术装置示意图的右侧部。
实施方式
[0014]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。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本专利技术，但并不构成对本专利技术的限定。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
[0015]在本专利技术描述中,术语
ꢀ“
上”及“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术而不是要求本专利技术必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0016]如图1及图2所示，其是一种固体氧化物燃料电池热电联产装置，包括：热电联产启动系统、重整系统、燃料电池系统、余热回收系统及除硫装置10；所本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种固体氧化物燃料电池热电联产装置，其特征主要在于包括：热电联产启动系统、重整系统、燃料电池系统、余热回收系统及除硫装置（10）；所述除硫装置（10）的进气口与天然气连通，除硫装置（10）的出气口分别与热电联产启动系统的进气口及重整系统的进气口连通；所述热电联产启动系统包括：鼓风机（1）、第一空气流量计（2）、启动燃烧室（3）、两催化燃烧室（4）、第一阀门（11）及第一质量流量计（12），在两所述催化燃烧室（4）中设有换热夹层（41），所述第一阀门（11）的进口与除硫装置（10）的出气口连通，第一阀门（11）的出气口通过第一质量流量计（12）与启动燃烧室（3）的b口连通，所述鼓风机（1）的出气口通过第一空气流量计（2）与启动燃烧室（3）的a口连通，所述启动燃烧室（3）的c口分别与催化燃烧室（4）的换热夹层（41）进气口连通，两热交换夹层（41）的出气口与外界连通；所述重整系统包括：催化重整器（5）、第二阀门（13）、第二质量流量计（14）及混合腔（15），所述第二阀门（13）的进气口与除硫装置（10）的出气口连通，第二阀门（13）的出气口依次通过第二质量流量计（14）及混合腔（15）的a口后，经混合腔（15）的c口与催化重整器（5）的a口连通，两催化燃烧室（4）的燃烧尾气出气口与催化重整器（5）的b口连通，所述催化重整器（5）为列管式重整反应器，两所述催化燃烧室（4）及启动燃烧室（3）分别位于催化重整器（5）的侧边从而与催化重整器（5）进行热交换；所述燃料电池系统包括：空气泵（16）、第二空气流量计（18）及SOFC电堆（9），所述空气泵（16）的进气口与阴极空气连通，空气泵（16）的出气口通过第二空气流量计（18）后与电堆（9）的b口连通，SOFC电堆（9）阳极燃料接口a与催化重整合成气从催化重整器（5）合成气出口d相通，所述SOFC电堆（9）阳极尾气出口d及SOFC电堆（9）阴极尾...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨华政，李建勋，梁波，
申请(专利权)人：佛山索弗克氢能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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