【技术实现步骤摘要】
本技术涉及燃料电池，具体涉及一种采用四合一换热器的sofc系统。
技术介绍
1、高温固体氧化物燃料电池(solid 0xidation fuel cell，简称sofc)采用清洁能源作为原料介质，例如天然气、甲醇、混合气，通过脱硫前处理、重整、升温、电化学反应将燃料的化学能转换为电能，其排放尾气为二氧化碳和水蒸汽，由于运行温度较高，可实现热电联供，热效率较高。
2、sofc系统运行时，需要分别给电堆的阳极管路供给重整气(燃气与水蒸汽充分混合后进入重整反应器发生反应，产生一氧化碳、氢气、水蒸汽、甲烷混合气(混合气也称为重整气))，阴极管路供给空气；由于重整反应属于吸热反应，重整气需要经过再次预热升温达到600-750℃，然后进入到电堆阳极，与来自阴极的氧负离子发生电化学反应，实现电子转移，形成电流，电化学反应会消耗氢气、一氧化碳和氧气，生成二氧化碳和水蒸汽。常温空气经过过滤后，经由风机输送到加热器进行预热，然后进入电堆阴极参与电化学反应。燃料电池电堆中的电化学反应速率达不到100％，因此未反应的重整气、空气、电化学反应产物进入到燃烧器内，通过燃烧的方式将重整气中的可燃组分(氢气、一氧化碳、甲烷)处理掉，降低可燃组分直接外排到大气环境带来的安全风险，燃烧过程释放热量，将可燃组分的化学能转换成热能，将燃烧后的废气(二氧化碳和水蒸汽、未反应的空气)加热到850-1000℃，通过回收燃烧尾气中的热量，加热燃气、重整气、水蒸汽、空气，实现余热回收，降低燃烧尾气的外排温度，释放热量后的燃烧尾气大概在100-200℃，且主要组分为二
技术实现思路
1、本技术的目的是一种采用四合一换热器的sofc系统，以解决
技术介绍
提出的问题。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：包括燃气供应单元、水蒸汽供应单元、空气供应单元、燃烧尾气单元、发电单元、重整器和四合一换热器，所述燃烧尾气单元分别连通所述发电单元和所述四合一换热器的换热腔室，所述水蒸汽供应单元通过所述四合一换热器的水蒸汽加热管与所述发电单元连通，所述空气供应单元通过所述四合一换热器的空气加热管与所述发电单元连通，所述燃气供应单元通过所述四合一换热器的燃气加热管与所述发电单元连通，所述燃气加热管的出气口和所述水蒸汽加热管的出气口均连通混合器，所述混合器的出气口连通所述重整器的进气口，所述重整器的出气口通过所述四合一换热器的重整气加热管与所述发电单元连通，所述水蒸汽加热管、所述空气加热管、所述燃气加热管和所述重整气加热管均位于所述换热腔室的内部。
2、进一步，所述燃气供应单元包括与燃气管网连通的脱硫器，所述脱硫器的出气口与所述燃气加热管的进气口连通。
3、进一步，所述水蒸汽供应单元包括依次连通的去离子水罐、水泵和蒸汽发生器，所述蒸汽发生器的出气口与所述水蒸汽加热管的进气口连通。
4、进一步，所述空气供应单元包括空气过滤装置和与所述空气过滤装置连通的风机，所述风机的出气口连通所述空气加热管的进气口。
5、进一步，所述燃烧尾气单元包括燃烧器，所述燃烧器的进气口连通所述发电单元，所述燃烧器的出气口连通所述换热腔室的进气口。
6、进一步，所述发电单元包括电堆保温炉、安装于所述电堆保温炉内部的电堆和与所述电堆连接的电子负载，所述电堆的阳极管路分别连通所述燃烧尾气单元的进气口和所述重整气加热管的出气口，所述电堆的阴极管路分别连通所述空气加热管的出气口和所述燃烧尾气单元的进气口。
7、进一步，所述四合一换热器包括连通所述换热腔室顶部的第一配气腔和连通所述换热腔室底部的第二配气腔，所述第一配气腔包括与所述燃烧尾气单元的出气口连通的尾气进口腔室和连通所述空气加热管出气口的空气出口腔室，所述尾气进口腔室通过第一翅片隔板与所述空气出口腔室连接，所述尾气进口腔室连通所述换热腔室的进气口，所述第二配气腔包括与外界环境连通的尾气出口腔室和连通所述空气加热管进气口的空气进口腔室，所述尾气出口腔室通过第二翅片隔板与所述空气进口腔室连接，所述尾气出口腔室连通所述换热腔室的出气口。
8、进一步，所述换热腔室内部设有多根竖直阵列分布的所述空气加热管。
9、进一步，所述第二配气腔内还设有多块可将每排所述空气加热管隔开的空气导流板。
10、进一步，所述空气进口腔室和所述空气出口腔室均安装有空气均流孔板。
11、进一步，所述换热腔室上设有形成折线形气道的多块折流板，所述折线形气道的进气口连通所述尾气进口腔室，所述折线形气道的出气口连通所述尾气出口腔室，所述空气加热管贯穿所述折流板，所述水蒸汽加热管、所述燃气加热管和所述重整气加热管分别位于不同高度的所述折线形气道上，所述重整气加热管位于所述水蒸汽加热管和所述燃气加热管的上方。
12、与现有技术相比，本技术的有益效果：
13、本技术将设有四合一换热器，四合一换热器中设有换热腔室，燃烧尾气单元所产生的高温尾气将在换热腔室流通，在流通过程中将热量传递给水蒸汽加热管中的水蒸汽、空气加热管中的空气、燃气加热管中的燃气和重整气加热管中的重整气，从而实现sofc系统中各种气体的温度要求；故本技术通过采用一个四合一换热器来实现sofc系统中各种气体的温度要求，消除了由于采用四个独立的换热器导致系统中高温管道的接管数量过多，系统所占空间体积较大，给系统管道设备布置和系统集成、保温带来了较大难度的问题。
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1.一种采用四合一换热器的SOFC系统，其特征在于：包括燃气供应单元、水蒸汽供应单元、空气供应单元、燃烧尾气单元、发电单元、重整器(4)和四合一换热器(6)，所述燃烧尾气单元分别连通所述发电单元和所述四合一换热器(6)的换热腔室，所述水蒸汽供应单元通过所述四合一换热器(6)的水蒸汽加热管(67)与所述发电单元连通，所述空气供应单元通过所述四合一换热器(6)的空气加热管(68)与所述发电单元连通，所述燃气供应单元通过所述四合一换热器(6)的燃气加热管(66)与所述发电单元连通，所述燃气加热管(66)的出气口和所述水蒸汽加热管(67)的出气口均连通混合器(3)，所述混合器(3)的出气口连通所述重整器(4)的进气口，所述重整器(4)的出气口通过所述四合一换热器(6)的重整气加热管(65)与所述发电单元连通，所述水蒸汽加热管(67)、所述空气加热管(68)、所述燃气加热管(66)和所述重整气加热管(65)均位于所述换热腔室的内部。
2.根据权利要求1所述的采用四合一换热器的SOFC系统，其特征在于：所述四合一换热器(6)还包括连通所述换热腔室顶部的第一配气腔和连通所述换热腔室
3.根据权利要求2所述的采用四合一换热器的SOFC系统，其特征在于：所述换热腔室内部设有多根竖直阵列分布的所述空气加热管(68)。
4.根据权利要求3所述的采用四合一换热器的SOFC系统，其特征在于：所述第二配气腔内还设有多块可将每排所述空气加热管(68)隔开的空气导流板(611)。
5.根据权利要求2-4任一项所述的采用四合一换热器的SOFC系统，其特征在于：所述空气进口腔室(612)和所述空气出口腔室(64)均安装有空气均流孔板(63)。
6.根据权利要求2所述的采用四合一换热器的SOFC系统，其特征在于：所述换热腔室上设有形成折线形气道的多块折流板(613)，所述折线形气道的进气口连通所述尾气进口腔室(61)，所述折线形气道的出气口连通所述尾气出口腔室(610)，所述空气加热管(68)贯穿所述折流板(613)，所述水蒸汽加热管(67)、所述燃气加热管(66)和所述重整气加热管(65)分别位于不同高度的所述折线形气道上，所述重整气加热管(65)位于所述水蒸汽加热管(67)和所述燃气加热管(66)的上方。
...【技术特征摘要】
1.一种采用四合一换热器的sofc系统，其特征在于：包括燃气供应单元、水蒸汽供应单元、空气供应单元、燃烧尾气单元、发电单元、重整器(4)和四合一换热器(6)，所述燃烧尾气单元分别连通所述发电单元和所述四合一换热器(6)的换热腔室，所述水蒸汽供应单元通过所述四合一换热器(6)的水蒸汽加热管(67)与所述发电单元连通，所述空气供应单元通过所述四合一换热器(6)的空气加热管(68)与所述发电单元连通，所述燃气供应单元通过所述四合一换热器(6)的燃气加热管(66)与所述发电单元连通，所述燃气加热管(66)的出气口和所述水蒸汽加热管(67)的出气口均连通混合器(3)，所述混合器(3)的出气口连通所述重整器(4)的进气口，所述重整器(4)的出气口通过所述四合一换热器(6)的重整气加热管(65)与所述发电单元连通，所述水蒸汽加热管(67)、所述空气加热管(68)、所述燃气加热管(66)和所述重整气加热管(65)均位于所述换热腔室的内部。
2.根据权利要求1所述的采用四合一换热器的sofc系统，其特征在于：所述四合一换热器(6)还包括连通所述换热腔室顶部的第一配气腔和连通所述换热腔室底部的第二配气腔，所述第一配气腔包括与所述燃烧尾气单元的出气口连通的尾气进口腔室(61)和连通所述空气加热管(68)出气口的空气出口腔室(64)，所述尾气进口腔室(61)通过第一翅片隔板(62)与所述空气出口腔室(64)连接，所述尾气进口腔室(61)连...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈雄兵，吴添来，谢辉，林梓荣，
申请(专利权)人：广东佛燃科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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