本发明专利技术公开了一种低浓度瓦斯燃料电池用变压吸附装置及其发电方法，属于电池发电领域，包括固体氧化物燃料电池、变压吸附装置；变压吸附装置包括质量流量计、缓冲罐、吸附塔、若干电磁阀门、水环真空泵以及若干长度的通气管道；含氧瓦斯流经通气管道，通过质量流量计流入变压吸附装置，含氧瓦斯经过缓冲罐流进吸附塔，含氧瓦斯分成产品气体以及解析气体，产品气体通过气体监测器后流入固体氧化物燃料电池的正极；解析气体经过水环式真空泵后，流入固体氧化物燃料电池的正极的负极；不用增加外部重整器，大幅降低了发电系统的复杂性，减少了成本；由于甲烷的理论效率较高，因此直接将甲烷通入阳极还可以大幅提高发电效率。甲烷通入阳极还可以大幅提高发电效率。甲烷通入阳极还可以大幅提高发电效率。
【技术实现步骤摘要】
一种低浓度瓦斯燃料电池用变压吸附装置及其发电方法
[0001]本专利技术属于电池发电领域，涉及低浓度瓦斯，具体是一种低浓度瓦斯燃料电池用变压吸附装置及其发电方法。
技术介绍
[0002]瓦斯的主要成分是甲烷，瓦斯如果不加以利用，直接排放到大气中，其温室效应约为二氧化碳的21倍。
[0003]传统的发电技术由于受卡诺循环的限制，其发电效率比较低下，而固体氧化物燃料电池是一种新型的发电设备，可以将燃料中的化学能直接清洁高效地转化为电能，其发电效率可高达65％，如果再将其尾气余热以热水的方式进行回收，综合效率高达85％，是目前公认的效率最高的发电技术，且燃料适应性广，而低浓度瓦斯气体就可以用做这种发电装置的燃料。但是由于瓦斯气体的爆炸特性，以及固体氧化物燃料电池高温运行的特点，所以不能直接将瓦斯气体通入该装置，需要除氧。
[0004]公布号为CN110661014A的专利技术专利公开一种高效低浓度瓦斯发电系统及其控制方法，通过调整空气极的气体利用率，能够消耗低浓度瓦斯气体中的氧气，进而消除爆炸隐患，再通过调节冷凝器的温度，对气体中的水蒸气进行冷凝，以提供燃料重整所需比例合适的水蒸气，最后经脱硫器除硫后，作为固体氧化物燃料电池的燃料气体发电，发电效率高，热电联供综合效率高，且能够有效地利用低浓度瓦斯，避免其排到大气中，有利于环境保护。
[0005]该公开专利技术的方法增加外部重整器，提高了发电系统的复杂性，增加了成本。
[0006]为此，本专利技术提出一种低浓度瓦斯燃料电池用变压吸附装置及其发电方法。
技术实现思路
[0007]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0008]为实现上述目的，根据本专利技术的第一方面的实施例提出一种低浓度瓦斯燃料电池用变压吸附装置发电方法，包括以下步骤：
[0009]步骤S1：将干燥过后的碳分子筛吸附剂装满吸附塔，关闭电磁阀门V1、电磁阀门V4和电磁阀门V5，打开电磁阀门V2和电磁阀门V3，向变压吸附装置内充入N2，验证是否有气泡产生，若无气泡则执行下一步；
[0010]步骤S2：关闭电磁阀门V1、电磁阀门V2和电磁阀门V5，打开电磁阀门V3和电磁阀门V4，对吸附塔和缓冲罐抽真空，关闭电磁阀门V2，电磁阀门V3，电磁阀门V4和电磁阀门V5，打开电磁阀门V1，根据含氧瓦斯气体浓度条件设定质量流量计控制的CH4、N2和O2流量，在出口处检测出口气体流量和CH4、O2浓度；
[0011]步骤S3：关闭电磁阀门V1、电磁阀门V3、电磁阀门V4和电磁阀门V5，打开电磁阀门V2，向缓冲罐内充入混合气体，打开电磁阀门V2、电磁阀门V3和电磁阀门V5，关闭电磁阀门V1和电磁阀门V4，气体由缓冲罐进入吸附塔，同时实时监测流出吸附塔气体流量和浓度；
[0012]步骤S4：流出吸附塔的气体流入固体氧化物燃料电池的正极，打开电磁阀门V4，气体流经水环真空泵，经过水环真空泵解析后流入固体氧化物燃料电池的负极；
[0013]步骤S5：固体氧化物燃料电池的正负极气体在固体氧化物燃料电池的内部完成发电过程。
[0014]优选地，变压吸附装置包括质量流量计、缓冲罐、吸附塔、若干电磁阀门、水环真空泵以及若干长度的通气管道；
[0015]在本申请中，含氧瓦斯流经通气管道，通过质量流量计流入变压吸附装置；
[0016]部分含氧瓦斯经过缓冲罐流进吸附塔，在吸附塔中完成吸附后，含氧瓦斯分成产品气体以及解析气体，所述产品气体通过气体监测器后流入固体氧化物燃料电池的正极；
[0017]其中，所述产品气体为CH4、O2和N2的混合气体；
[0018]其中，所述解析气体为含有O2的空气混合气体；
[0019]所述解析气体经过水环式真空泵后，流入固体氧化物燃料电池的负极。
[0020]优选地，所述质量流量计与缓冲罐之间的通气管道上安装有电磁阀门V2；所述缓冲罐与吸附塔之间的通气管道上安装有电磁阀门V3；
[0021]同样的，所述吸附塔与水环真空泵之间的通气管道上安装有电磁阀门V4；所述吸附塔与气体监测器之间的通气管道上安装有电磁阀门V5；
[0022]需要说明的是，所述质量流量计与气体监测器之间的通气管道上安装有电磁阀门V1。
[0023]优选地，在缓冲罐远离质量流量计端的通气管道上安装有真空压力表，所述真空压力表用于监测缓冲罐内的气体压力；
[0024]在本申请中，需要进行说明的是，所述产品气体通过气体监测器前，在通气管道中还流过背压阀以及转子流量计；
[0025]在本申请中需要进行说明的是，所述吸附塔内部填充有碳分子筛。
[0026]优选地，碳分子筛的孔径小于1nm。
[0027]优选地，变压吸附装置的提浓吸附过程包括以下步骤：
[0028]步骤一：吸附塔装填碳分子筛吸附剂；
[0029]将干燥过后的碳分子筛吸附剂装满吸附塔；
[0030]步骤二：变压吸附装置气密性检测；
[0031]关闭电磁阀门V1、电磁阀门V4和电磁阀门V5，打开电磁阀门V2和电磁阀门V3，向变压吸附装置内充入N2；
[0032]检测各个电磁阀门接头和电磁阀门处是否出现气泡；
[0033]步骤三：抽真空；
[0034]关闭电磁阀门V1、电磁阀门V2和电磁阀门V5，打开电磁阀门V3和电磁阀门V4，对吸附塔和缓冲罐抽真空，并维持真空度在某个脱附压力值；
[0035]步骤四：关闭电磁阀门V2、电磁阀门V3、电磁阀门V4和电磁阀门V5，打开电磁阀门V1，根据含氧瓦斯气体浓度条件设定质量流量计并控制的CH4、N2和O2流量；
[0036]步骤五：充气；关闭电磁阀门V1、电磁阀门V3、电磁阀门V4和电磁阀门V5，打开电磁阀门V2，向缓冲罐内充入混合气体至设定压力；
[0037]步骤六：吸附；
[0038]打开电磁阀门V2、电磁阀门V3和电磁阀门V5，关闭电磁阀门V1和电磁阀门V4，含氧瓦斯气体由缓冲罐进入吸附塔，同时依然有气体进入缓冲罐补充气体，实时监测流出吸附塔气体流量和浓度。
[0039]当流出吸附塔气体与进气成分一致后，停止吸附过程。
[0040]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0041]本专利技术不用增加外部重整器，大幅降低了发电系统的复杂性，减少了成本；由于甲烷的理论效率较高，因此直接将甲烷通入阳极还可以大幅提高发电效率。
附图说明
[0042]图1为本专利技术一种低浓度瓦斯燃料电池用变压吸附装置的结构图；
[0043]图2为本专利技术变压吸附装置的提浓吸附过程流程图；
[0044]图3为本专利技术低浓度瓦斯燃料电池发电流程图。
[0045]图中：1、通气管道；2、缓冲罐；3、吸附塔；4、水环真空泵；5、真空压力表；6、气体监测器。
具体实施方式
[0046]下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种低浓度瓦斯燃料电池用变压吸附装置发电方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：将干燥过后的碳分子筛吸附剂装满吸附塔(3)，关闭电磁阀门V1、电磁阀门V4和电磁阀门V5，打开电磁阀门V2和电磁阀门V3，向变压吸附装置内充入N2，验证是否有气泡产生，若无气泡则执行下一步；步骤S2：关闭电磁阀门V1、电磁阀门V2和电磁阀门V5，打开电磁阀门V3和电磁阀门V4，对吸附塔(3)和缓冲罐(2)抽真空，关闭电磁阀门V2，电磁阀门V3，电磁阀门V4和电磁阀门V5，打开电磁阀门V1，根据含氧瓦斯气体浓度条件设定质量流量计控制的CH4、N2和O2流量，在出口处检测出口气体流量和CH4、O2浓度；步骤S3：关闭电磁阀门V1、电磁阀门V3、电磁阀门V4和电磁阀门V5，打开电磁阀门V2，向缓冲罐(2)内充入混合气体，打开电磁阀门V2、电磁阀门V3和电磁阀门V5，关闭电磁阀门V1和电磁阀门V4，气体由缓冲罐(2)进入吸附塔(3)，同时实时监测流出吸附塔(3)气体流量和浓度；步骤S4：流出吸附塔(3)的气体流入固体氧化物燃料电池的正极，打开电磁阀门V4，气体流经水环真空泵(4)，经过水环真空泵(4)解析后流入固体氧化物燃料电池的负极；步骤S5：固体氧化物燃料电池的正负极气体在固体氧化物燃料电池的内部完成发电过程。2.根据权利要求1所述的一种低浓度瓦斯燃料电池用变压吸附装置发电方法，其特征在于，变压吸附装置包括质量流量计、缓冲罐(2)、吸附塔(3)、若干电磁阀门、水环真空泵(4)以及若干长度的通气管道(1)；含氧瓦斯流经通气管道(1)，通过质量流量计流入变压吸附装置；部分含氧瓦斯经过缓冲罐(2)流进吸附塔(3)，在吸附塔(3)中完成吸附后，含氧瓦斯分成产品气体以及解析气体，所述产品气体通过气体监测器(6)后流入固体氧化物燃料电池的正极；其中，所述产品气体为CH4、O2和N2的混合气体；其中，所述解析气体为含有O2的空气混合气体；所述解析气体经过水环式真空泵后，流入固体氧化物燃料电池的负极。3.根据权利要求2所述的一种低浓度瓦斯燃料电池用变压吸附装置发电方法，其特征在于，所述质量流量计与缓冲罐(2)之间的通气管道(1)上安装有电磁阀门V2；所述缓冲罐(2...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡长辉，王冕，
申请(专利权)人：安徽省金鼎安全科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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