[发明专利]燃料电池电热冷联供系统

说明书

技术领域

本发明涉及电热冷联供系统，具体涉及基于燃料电池和溴化锂吸收式机组的电热冷联供系统。

背景技术

为了提高能源利用效率，目前研发了多种电热冷联供系统，其中采用燃料电池是比较前沿技术中的一种。该技术是利用燃料电池的电化学反应产生电能和热能，其中，熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)具有高效、低污染等优点，并且具有高品位的废热，使得其可以与其他系统或装置形成混合循环系统，从而大幅度提高系统整体效率。

国内外已提出了一些基于燃料电池的电热冷联供系统，采用天然气、煤气等为燃料，并采用例如溴化锂吸收式机组等装置。专利文献CN200710040466.4公开了一种天然气熔融碳酸盐燃料电池发电系统，由重整子系统、燃料电池子系统、二氧化碳和尾气循环利用子系统构成，整个发电系统结构比较复杂，且没有进行余热回收利用，系统整体能量利用率低。

因此，需要一种系统结构简单，余热得到充分利用，整体能量利用率提高的系统。

发明内容

本发明提出了一种电热冷联供系统，系统基于集成的内重整的熔融碳酸盐燃料电池与溴化锂吸收式双效机组，系统结构简单，余热得到充分利用，整体能量利用率得到提高。

根据本发明实施例，提出了一种电热冷联供系统，包括燃料电池子系统、排气余热利用子系统和溴化锂吸收式机组子系统；

燃料电池子系统的排气出口端连接至排气余热利用子系统的进口端，以提供燃料电池的阳极排气和阴极排气；

排气余热利用子系统的余热出口端连接至溴化锂吸收式机组子系统的余热进口端，以提供溴化锂吸收式机组工作所需的热能；

排气余热利用子系统的蒸汽出口端连接至燃料电池子系统的重整器，以提供重整反应所需的蒸汽。

根据本发明实施例，燃料电池子系统采用内重整熔融碳酸盐燃料电池，重整器与电池阳极放置在一起，利用电池阳极电化学反应放出的热量进行重整反应，并且重整反应产生的氢气直接输送给电池阳极，用于电化学反应。

根据本发明实施例，溴化锂吸收式机组子系统采用以溴化锂为溶质的吸收式热冷双效机组。

根据本发明实施例，排气余热利用子系统包括除水器、混合燃烧室和余热锅炉；

燃料电池的阳极排气进入除水器，经除水器除水后进入混合燃烧室，燃料电池的阴极排气直接进入混合燃烧室，以进行燃烧反应；

燃烧反应产生的高温烟气输送至余热锅炉，加热产生饱和蒸汽，以经由蒸汽出口端提供给燃料电池子系统的重整器，作为重整反应所需的蒸汽；

经余热锅炉利用后的高温烟气经由余热出口端输送至溴化锂吸收式机组子系统的余热进口端。

根据本发明实施例，燃料电池子系统包括预热装置，燃料电池的阳极排气首先经过预热装置对空气和燃料预热之后，再进入除水器。

根据本发明实施例，预热装置包括空气预热器和燃料预热器；

空气预热器对空气进行预热，预热后的空气输送至电池阴极；

燃料预热器对燃料预热，预热后的燃料输送至重整器，与来自排气余热利用子系统的蒸汽出口端的蒸汽发生重整反应，产生电池阳极电反应所需的氢气。

根据本发明实施例，溴化锂吸收式机组子系统包括高温发生装置、冷却装置和吸收装置；

高温发生装置从余热进口端接收来自排气余热利用子系统的余热；加热以溴化锂为溶质的稀溶液，得到高温的蒸汽和浓溶液，并输送至冷却装置；

冷却装置利用冷却循环水对高温的蒸汽和浓溶液进行冷却，得到低温的液态水和浓溶液，并输送至吸收装置，

吸收装置利用浓溶液吸收对液态水进行蒸发得到的蒸汽，产生稀溶液，并输送至高温发生装置。

根据本发明实施例，冷却循环水对高温的蒸汽和浓溶液进行冷却之后，变为热水输出，以进一步使用。

根据本发明实施例，冷却装置包括蒸汽冷凝器和溶液冷却器；

溶液冷却器利用冷却循环水对来自高温发生装置的高温浓溶液进行冷却，冷却循环水得到第一次加热；

蒸汽冷凝器利用来自第一次加热后的冷却循环水对来自高温发生装置的高温蒸汽进行冷凝，冷却循环水得到第二次加热。

根据本发明实施例，吸收装置包括节流阀、蒸发器和吸收器；

节流阀连接至蒸汽冷凝器，对来自蒸汽冷凝器的低温液态水进行节流，并输送至蒸发器；

蒸发器连接至节流阀，对节流后的液态水进行加热蒸发，并将得到的蒸汽输送至吸收器；