【技术实现步骤摘要】
本技术属于固体氧化物燃料电池应用的，尤其涉及一种用于油田开采的燃料电池热电联供系统。
技术介绍
1、目前，在野外油田开采过程中，石油工人及技术人员的开采和生活由于供能不足和效率较低等因素受到诸多限制。而油田开采过程中的发电系统较为单一，传统柴油机只能输出低效率的电能，无其他能量产物；柴油等化石燃料的低能效及处理过程能源消耗过高以及低经济性的处理技术，只能进行简单吸附和燃烧，最后进行排放处理，无法将可利用热值较高的柴油尾气进行高效利用及排放。因此需要开发一种高效率、低成本、余热利用效率高的综合热电联供能源系统为野外石油开采工作进行高效的供能。
技术实现思路
1、本技术目的是针对现有技术的不足提供一种高效率、低成本、余热利用效率高的综合热电联供能源系统为野外石油开采工作进行高效的供能。
2、本技术是通过以下技术方案实现的：
3、一种用于油田开采的燃料电池热电联供系统，包括：
4、自热重整单元，用于将柴油蒸汽中的多碳化合物转变为富氢气体；
5、发电单元，与所述自热重整单元连接，用于将自热重整单元产生的富氢气体进行电化学反应产生电能；
6、储能单元，与所述发电单元电连接，用来储存发电单元所产生的电能并将电能分配到油田开采所需的区域；
7、热处理单元，与所述自热重整单元和发电单元连接，用来将自热重整单元和发电单元内反应产生的尾气和热量进行热转换；
8、空气供给单元，与所述自热重整单元和发电单元连接，用来提供自
9、如上所述的用于油田开采的燃料电池热电联供系统，所述发电单元为固体氧化物燃料电池电堆模组，所述发电单元上具有阳极进气口、阳极出气口、阴极进气口、阴极出气口以供电化学反应的进行。
10、如上所述的用于油田开采的燃料电池热电联供系统，所述自热重整单元内设有与所述发电单元阳极进气口连接的自热重整反应器以及与自热重整反应器连接的气体混合器，所述气体混合器上连接有可向气体混合器内输送气体的柴油预热系统以及水汽蒸发系统。
11、如上所述的用于油田开采的燃料电池热电联供系统，所述柴油预热系统内设有与所述气体混合器连接的柴油预热器以及与所述柴油预热器连接的用于将柴油抽入所述柴油预热器内的增压泵。
12、如上所述的用于油田开采的燃料电池热电联供系统，所述空气供给单元内设有与所述柴油预热器相连接的空气补偿系统以及与所述自热重整单元连接的空气供给系统。
13、如上所述的用于油田开采的燃料电池热电联供系统，所述空气补偿系统内设有空气燃烧器，所述空气燃烧器的进气口分别与所述发电单元的阳极出气口以及增压泵管道连接，所述空气燃烧器与所述增压泵之间设有旋拧阀，所述空气燃烧器的另一进气口连接有补燃风机，所述空气燃烧器的出气口与所述柴油预热器管道连接，所述柴油预热器与所述热处理单元管道连接。
14、如上所述的用于油田开采的燃料电池热电联供系统，所述水汽蒸发系统内设有用于将所述柴油预热器内的混合气体冷却后输送至热处理单元的水汽蒸发器，以及与所述热处理单元连接的去离子水箱，所述去离子水箱经所述水汽蒸发器与所述气体混合器连接。
15、如上所述的用于油田开采的燃料电池热电联供系统，所述空气供给系统内设有一与所述发电单元的阴极进气口连接的且用于提供发电单元反应所需热空气的阴极空气预热器，所述阴极空气预热器的进气口连接有阴极风机；所述阴极空气预热器还设于所述发电单元与所述热处理单元之间且用于将阴极出气口内的气体进行冷却后输送至热处理单元。
16、如上所述的用于油田开采的燃料电池热电联供系统，所述热处理单元内设有与所述阴极空气预热器的相连接的用于冷凝阴极尾气的第一冷凝器以及与所述水汽蒸发器出气口相连接的用于冷凝阳极混合尾气的第二冷凝器，所述第二冷凝器的出气口与所述去离子水箱管道连接，所述第二冷凝器与所述去离子水箱之间还连接有阳极尾气排放装置，所述第一冷凝器的出气口上连接有阴极尾气排放装置。
17、如上所述的用于油田开采的燃料电池热电联供系统，所述第一冷凝器与所述第二冷凝器并联设置，所述第一冷凝器的进水口与所述第二冷凝器的进水口之间设有三通阀，所述第一冷凝器的出水口与所述第二冷凝器的出水口之间设有冷却水箱，所述冷却水箱与所述三通阀管道连接且两者之间设有冷却水循环泵，所述冷却水箱上连接有热水输出管道。
18、与现有技术相比，本技术有如下优点：
19、1.本技术通过将发电单元选用固体氧化物燃料电池，利用传统化石燃料作为燃料电池的燃料气来发电，通过不使用明火燃烧的方式处理，不会产生氮氧化物及其他有害物质，既解决了传统柴油发电机的高碳排放污染问题，又获得了高发电效率的清洁能源，同时通过柴油预热器、水汽蒸发器、阴极空气预热器、第一冷凝器、第二冷凝器的换热作用，可有效进行能量梯级利用，可同时输出热能及电力，对野外油田开采过程中的用电需求和野外营区生活用水供热可迅速响应；可在野外户外无人区或供电网络不充分区域为抽油机提供工作运行所需电能，并可对外输出热能，供给野外营区所需供暖和生活所需热水，能很好的解决生活用电用热需求。
20、2.本技术热电联供系统的处理方法的优点在于整个热电联供系统发电过程无污染、低排放，经过自热重整反应裂解生成可被利用的h2和co等气体经过尾部催化燃烧，产物仅为水和少量二氧化碳，整个系统尾气处理过程，安全、节能、高效、无二次污染产生、低经济成本。
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1.一种用于油田开采的燃料电池热电联供系统，其特征在于包括：
2.根据权利要求1所述的用于油田开采的燃料电池热电联供系统，其特征在于所述柴油预热系统(6)内设有与所述气体混合器(12)连接的柴油预热器(61)以及与所述柴油预热器(61)连接的用于将柴油抽入所述柴油预热器(61)内的增压泵(62)。
3.根据权利要求2所述的用于油田开采的燃料电池热电联供系统，其特征在于所述空气供给单元(5)内设有与所述柴油预热器(61)相连接的空气补偿系统(51)以及与所述自热重整单元(1)连接的空气供给系统(52)。
4.根据权利要求3所述的用于油田开采的燃料电池热电联供系统，其特征在于所述空气补偿系统(51)内设有空气燃烧器(511)，所述空气燃烧器(511)的进气口分别与所述发电单元(2)的阳极出气口(22)以及增压泵(62)管道连接，所述空气燃烧器(511)与所述增压泵(62)之间设有旋拧阀(512)，所述空气燃烧器(511)的另一进气口连接有补燃风机(513)，所述空气燃烧器(511)的出气口与所述柴油预热器(61)管道连接，所述柴油预热器(61)与所
5.根据权利要求4所述的用于油田开采的燃料电池热电联供系统，其特征在于所述水汽蒸发系统(7)内设有用于将所述柴油预热器(61)内的混合气体冷却后输送至热处理单元(4)的水汽蒸发器(71)，以及与所述热处理单元(4)连接的去离子水箱(73)，所述去离子水箱(73)经所述水汽蒸发器(71)与所述气体混合器(12)连接。
6.根据权利要求5所述的用于油田开采的燃料电池热电联供系统，其特征在于所述空气供给系统(52)内设有一与所述发电单元(2)的阴极进气口(23)连接的且用于提供发电单元(2)反应所需热空气的阴极空气预热器(521)，所述阴极空气预热器(521)的进气口连接有阴极风机(523)；所述阴极空气预热器(521)还设于所述发电单元(2)与所述热处理单元(4)之间且用于将阴极出气口(24)内的气体进行冷却后输送至热处理单元(4)。
7.根据权利要求6所述的用于油田开采的燃料电池热电联供系统，其特征在于所述热处理单元(4)内设有与所述阴极空气预热器(521)的相连接的用于冷凝阴极尾气的第一冷凝器(41)以及与所述水汽蒸发器(71)出气口相连接的用于冷凝阳极混合尾气的第二冷凝器(42)，所述第二冷凝器(42)的出气口与所述去离子水箱(73)管道连接，所述第二冷凝器(42)与所述去离子水箱(73)之间还连接有阳极尾气排放装置(91)，所述第一冷凝器(41)的出气口上连接有阴极尾气排放装置(92)。
8.根据权利要求7所述的用于油田开采的燃料电池热电联供系统，其特征在于所述第一冷凝器(41)与所述第二冷凝器(42)并联设置，所述第一冷凝器(41)的进水口与所述第二冷凝器(42)的进水口之间设有三通阀(43)，所述第一冷凝器(41)的出水口与所述第二冷凝器(42)的出水口之间设有冷却水箱(44)，所述冷却水箱(44)与所述三通阀(43)管道连接且两者之间设有冷却水循环泵(45)，所述冷却水箱(44)上连接有热水输出管道(441)。
...【技术特征摘要】
1.一种用于油田开采的燃料电池热电联供系统，其特征在于包括：
2.根据权利要求1所述的用于油田开采的燃料电池热电联供系统，其特征在于所述柴油预热系统(6)内设有与所述气体混合器(12)连接的柴油预热器(61)以及与所述柴油预热器(61)连接的用于将柴油抽入所述柴油预热器(61)内的增压泵(62)。
3.根据权利要求2所述的用于油田开采的燃料电池热电联供系统，其特征在于所述空气供给单元(5)内设有与所述柴油预热器(61)相连接的空气补偿系统(51)以及与所述自热重整单元(1)连接的空气供给系统(52)。
4.根据权利要求3所述的用于油田开采的燃料电池热电联供系统，其特征在于所述空气补偿系统(51)内设有空气燃烧器(511)，所述空气燃烧器(511)的进气口分别与所述发电单元(2)的阳极出气口(22)以及增压泵(62)管道连接，所述空气燃烧器(511)与所述增压泵(62)之间设有旋拧阀(512)，所述空气燃烧器(511)的另一进气口连接有补燃风机(513)，所述空气燃烧器(511)的出气口与所述柴油预热器(61)管道连接，所述柴油预热器(61)与所述热处理单元(4)管道连接。
5.根据权利要求4所述的用于油田开采的燃料电池热电联供系统，其特征在于所述水汽蒸发系统(7)内设有用于将所述柴油预热器(61)内的混合气体冷却后输送至热处理单元(4)的水汽蒸发器(71)，以及与所述热处理单元(4)连接的去离子水箱(73)，所述去离子水箱(73)经所述水汽蒸发器(71)与所述气体混合器(12)连接。
...【专利技术属性】
技术研发人员：王芳，苏鹏，刘红静，
申请(专利权)人：长春理工大学中山研究院，
类型：新型
国别省市：
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