【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃气轮机，尤其涉及丙烷脱氢燃气轮机与燃料电池联合发电的装置系统及方法。
技术介绍
1、氢能的来源广泛，制氢方式多样。工业副产制氢具有生产成本较低、技术成熟、效率高等优点。氢能作为重要的工业原料和能源燃料受到广泛关注并进入快速发展时期。
2、cn113756955a公开了一种燃气轮机发电系统和发电方法，所述燃气轮机发电系统包括可再生能源发电装置、制氢装置、氢气储能装置和燃气轮机，所述可再生能源发电装置用于给所述制氢装置供电以使所述制氢装置制备氢气和氧气，所述氢气储能装置与所述制氢装置相连，所述燃气轮机分别与所述制氢装置和所述氢气储能装置相连，所述制氢装置制备的氢气可进入所述氢气储能装置和所述燃气轮机内，所述燃气轮机可使用空气、所述制氢装置制备的氢气和/或所述氢气储能装置内的氢气进行发电。
3、cn102966389a公开了一种燃气轮机排烟余热的回收利用方法。该方法为从燃气轮机的燃气透平出来的排烟进入重整反应器，向重整反应器中加入摩尔比为1～2:1的水和甲醇，在催化剂的作用下水与甲醇吸收燃气轮机的排烟余热进行化学反应，反应后的合成气通过纯化设备分离后即得纯度为85％～95％的氢气。利用燃气轮机的排烟余热进行甲醇重整制取氢气，并将所得氢气用于燃料电池发电系统，利用热化学反应将燃气轮机的排烟余热进行品位提升并转化到反应合成气中，为甲醇制氢提供了新的思路，有效降低了甲醇制氢的能量消耗。同时提高了燃料电池系统的燃料利用率和发电效率，达到了明显的节能目的。
4、cn107143403a公开了一
5、但上述燃气轮机的发电效率相对燃料电池仍较低，而且采用氢气作为原料，还存在发电成本较高的问题。
技术实现思路
1、鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种丙烷脱氢燃气轮机与燃料电池联合发电的装置系统及方法，采用丙烷脱氢制丙烯来副产高纯度、低成本氢气作为燃气轮机的原料，并且将燃气轮机和固体氧化物燃料电池联合使用，使两者的优缺点进行互补，提高整个装置系统的发电效率的同时减少二氧化碳排放，应用前景广阔。
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种丙烷脱氢燃气轮机与燃料电池联合发电的装置系统，所述装置系统包括丙烷脱氢制丙烯单元、燃气轮机发电单元和燃料电池发电单元；
4、所述丙烷脱氢制丙烯单元包括依次连接的丙烷预热装置、丙烷脱氢装置和氢气压缩装置；
5、所述燃气轮机发电单元包括依次连接的空气压缩装置、燃烧室、燃气透平和第一发电机；
6、所述燃料电池发电单元包括依次连接的电池燃料预热装置、固体氧化物燃料电池、蒸汽轮机和第二发电机；
7、所述丙烷脱氢制丙烯单元经氢气压缩装置分别与燃气轮机发电单元的燃烧室和燃料电池发电单元的电池燃料预热装置相连；
8、所述燃气轮机发电单元经燃气透平与丙烷脱氢制丙烯单元的丙烷预热装置相连；
9、所述燃料电池发电单元经固体氧化物燃料电池与燃气轮机发电单元的燃烧室相连。
10、本专利技术所述的丙烷脱氢燃气轮机与燃料电池联合发电的装置系统中用来作为燃料的氢气来源于丙烷，而丙烷脱氢制丙烯工艺过程能耗小、碳排放少，副产氢气纯度高、成本低，减少了燃气轮机联合循环的二氧化碳排放。同时，通过对燃气轮机发电单元和燃料电池发电单元进行余热回收，为丙烷脱氢制丙烯单元和燃料电池发电单元提供反应所需的热量，提高了整个装置系统的能量转换效率，降低了丙烷脱氢制丙烯单元的成本。本专利技术将燃气轮机发电单元和燃料电池发电单元联合使用，提高了整个装置系统的联合发电效率，减少了二氧化碳的排放。
11、优选地，所述丙烷预热装置为表面式气气换热器。
12、优选地，所述丙烷预热装置上设置有丙烷输送管道和排气管道。
13、本专利技术所述排气管道排出的废气与电池燃料预热装置排出的废汽汇合，进入冷凝装置。
14、优选地，所述丙烷脱氢装置上设置有丙烯输送管道。
15、本专利技术所述丙烷脱氢装置中产生的丙烯可用于生产聚丙烯、丙烯腈、环氧丙烷、乙丙橡胶、尼龙66和abs树脂等高附加值产品。
16、优选地，所述空气压缩装置、燃气透平和第一发电机同轴连接。
17、优选地，所述空气压缩装置上设置有空气输送管道。
18、优选地，所述燃气轮机发电单元还包括依次连接的燃气轮机燃料供给装置和燃气轮机燃料混合装置。
19、当本专利技术采用掺氢燃气轮机，燃气轮机燃料供给装置可以提供天然气或其他可燃气。此时，丙烷脱氢装置产生的一部分氢气与燃气轮机燃料供给装置提供的燃料在进入燃烧室之前先在燃料预混装置中混合。
20、当本专利技术采用纯氢燃气轮机时，氢气全部来自于丙烷脱氢装置产生的氢气。此时，可不必设置燃气轮机燃料供给装置和燃料预混装置。
21、优选地，所述燃气轮机燃料混合装置与燃烧室连接。
22、优选地，所述燃气轮机燃料混合装置与氢气压缩装置相连。
23、优选地，所述空气压缩装置与电池燃料预热装置相连。
24、优选地，所述固体氧化物燃料电池包括阳极和阴极。
25、优选地，所述电池燃料预热装置经氢气输送管道与阳极连接。
26、优选地，所述电池燃料预热装置经空气输送管道与阴极连接。
27、优选地，所述蒸汽轮机经第一排汽管道与电池燃料预热装置相连，可实现余热利用，提高整个装置系统的综合效率。
28、优选地，所述电池燃料预热装置上设置有第二排汽管道。
29、本专利技术中蒸汽轮机的排汽对电池燃料预热装置内的空气和氢气进行预热，预热后的排汽从第二排汽管道排出。
30、优选地，所述第二发电机与蒸汽轮机同轴连接。
31、第二方面，本专利技术还提供一种丙烷脱氢燃气轮机与燃料电池联合发电的方法，所述方法采用第一方面所述的一种丙烷脱氢燃气轮机与燃料电池联合发电的装置系统进行；所述方法包括如下步骤：
32、丙烷经丙烷预热装置加热后进入丙烷脱氢装置，产生丙烯和氢气；其中，氢气经氢气压缩装置压缩后，一部分进入电池燃料预热装置，变为预热后氢气；另一部分进入燃烧室燃烧；
33、空气经空气压缩装置压缩后，一部分进入燃烧室燃烧，推动燃气透平旋转，燃气透平的排气进入丙烷预热装置中，对丙烷进行加热；另一部分进入电池燃料预热装置，变为预热后空气；
34、所述预热后氢气和预热后空气分别进入固体氧化物燃料电池的阳极和阴极发生电化学反应，产生电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种丙烷脱氢燃气轮机与燃料电池联合发电的装置系统，其特征在于，所述装置系统包括丙烷脱氢制丙烯单元、燃气轮机发电单元和燃料电池发电单元；
2.根据权利要求1所述的装置系统，其特征在于，所述丙烷预热装置上设置有丙烷输送管道和排气管道；
3.根据权利要求1或2所述的装置系统，其特征在于，所述空气压缩装置、燃气透平和第一发电机同轴连接；
4.根据权利要求1～3任一项所述的装置系统，其特征在于，所述燃气轮机发电单元还包括依次连接的燃气轮机燃料供给装置和燃气轮机燃料混合装置；
5.根据权利要求1～4任一项所述的装置系统，其特征在于，所述固体氧化物燃料电池包括阳极和阴极；
6.根据权利要求1～5任一项所述的装置系统，其特征在于，所述蒸汽轮机经第一排汽管道与电池燃料预热装置相连。
7.根据权利要求1～6任一项所述的装置系统，其特征在于，所述电池燃料预热装置上设置有第二排汽管道。
8.根据权利要求1～7任一项所述的装置系统，其特征在于，所述第二发电机与蒸汽轮机同轴连接。
9.一种丙烷脱氢燃气轮机与燃
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种丙烷脱氢燃气轮机与燃料电池联合发电的装置系统，其特征在于，所述装置系统包括丙烷脱氢制丙烯单元、燃气轮机发电单元和燃料电池发电单元；
2.根据权利要求1所述的装置系统，其特征在于，所述丙烷预热装置上设置有丙烷输送管道和排气管道；
3.根据权利要求1或2所述的装置系统，其特征在于，所述空气压缩装置、燃气透平和第一发电机同轴连接；
4.根据权利要求1～3任一项所述的装置系统，其特征在于，所述燃气轮机发电单元还包括依次连接的燃气轮机燃料供给装置和燃气轮机燃料混合装置；
5.根据权利要求1～4任一项所述的装置系统，其特征在于，所述固体氧化物燃料电池包括阳极和阴极...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘思，张洪涛，陶晔，静大亮，曾过房，彭晓中，
申请(专利权)人：上海发电设备成套设计研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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