[发明专利]基于LNG冷能利用的燃料电池和有机朗肯循环联合发电系统

权利要求书

1.一种基于LNG冷能利用的燃料电池和有机朗肯循环联合发电系统，其特征在于：包括固体氧化物燃料电池和燃气轮机的联合循环系统、有机朗肯循环系统和LNG冷能源；

固体氧化物燃料电池和燃气轮机的联合循环系统，其中，空气经一级空气压缩机(1)升压后，进入间冷器(2)进行冷却降温，然后进入二级空气压气机(3)，接着经第一加热器(6)预热后进入固体氧化物燃料电池(10)的阴极电极板；燃料经间冷器(2)升温后，依次经过压气机(4)和第二加热器(7)；水经水泵(5)加压后，通过第三加热器(8)加热后，与预热后的燃料在混合器(9)中充分混合，最后一同进入固体氧化物燃料电池(10)的阳极电极板；固体氧化物燃料电池(10)阴极排放的未反应的氧气与阳极未反应完全的可燃气体一同进入与之连接的后燃室(11)进行完全燃烧，产生高温高压燃气，燃气轮机(12)与后燃室(11)相连接；燃气轮机(12)的高温排气依次被送入第一加热器(6)、第二加热器(7)、第三加热器(8)，依次预热空气、燃料和水；

有机朗肯循环系统，包括依次连接的余热锅炉(15)、有机工质透平(16)、冷凝器(18)、增压泵(19)，其中，所述增压泵(19)的一端与冷凝器(18)相连，另一端与余热锅炉(15)相连，所述余热锅炉(15)的余热来自燃气轮机(12)的高温排气依次预热空气、燃料和水后排出的中低温气体；

LNG冷能源，其存储于LNG存储罐(22)中，与有机朗肯循环系统的冷凝器(18)相连，用来冷凝有机工质透平(16)的排气，然后通过冷库换热器(20)释放冷能，最后，一部分进入间冷器(2)作为燃料供给燃料电池，多余部分供给燃气管网(21)。

2.根据权利要求1所述的基于LNG冷能利用的燃料电池和有机朗肯循环联合发电系统，其特征在于：后燃室(11)产生高温高压燃气进入燃气轮机(12)中做功，驱动与燃气轮机(12)连接的第一发电机(13)发电。

3.根据权利要求1所述的基于LNG冷能利用的燃料电池和有机朗肯循环联合发电系统，其特征在于：燃气轮机(12)的高温排气依次预热空气、燃料和水后排出的中低温气体进入余热锅炉(15)，将能量传递给有机工质，使有机工质达到饱和状态或者过热状态，之后进入有机工质透平(16)中做功，驱动与有机工质透平(16)同轴连接的第二发电机(7)发电。

4.根据权利要求1所述的基于LNG冷能利用的燃料电池和有机朗肯循环联合发电系统，其特征在于：燃料和氧气在固体氧化物燃料电池(10)内发生化学反应后对外输出直流电，经过与固体氧化物燃料电池(10)连接的逆变器(14)转换为交流电输出。

5.根据权利要求1所述的基于LNG冷能利用的燃料电池和有机朗肯循环联合发电系统，其特征在于：有机朗肯循环系统可运行于亚临界工况下，采用R123、R245fa、R600、R134a、异戊烷、正戊烷、R113、R11、R152a、R236fa、R236ea或R141b制冷剂作为系统运行的工质。

6.根据权利要求1所述的基于LNG冷能利用的燃料电池和有机朗肯循环联合发电系统，其特征在于：有机朗肯循环系统可运行于超临界工况下，采用二氧化碳、R125或R227ea作为系统运行的工质。