[发明专利]一种联合发电装置热能再利用装置

说明书

本发明公开了一种联合发电装置热能再利用装置，包括计量泵、一级预热器、二级预热器、脱氢反应器、冷却器、汽水分离器、过滤器、储氢罐、质子交换膜燃料电池、调节阀、温度传感器等主要零部件；首先利用温度较高的质子交换膜燃料电池出口循环水预热富氢有机液体，然后利用脱氢反应器出口的高温脱氢有机液体和氢气的混合物预热富氢有机液体，最后利用温度较低的质子交换膜燃料电池进口循环水冷却脱氢反应后的脱氢有机液体和氢气的混合物；本发明装置利用燃料电池和脱氢反应器产生的余热来加热富氢有机液体，可有效提高系统能量利用率；同时燃料电池循环水还用于脱氢有机液体和氢气混合物的冷却，节省了外部冷却水的供应，简化了系统。

技术领域

本发明属于能量再利用技术领域，特别涉及一种提高有机液体脱氢设备与质子交换膜燃料电池联合发电装置热能利用率的装置。

背景技术

氢燃料电池动力系统具有效率高、振动噪声小、红外特征低、零排放、模块化设计、安装维护方便等优点，是未来绿色能源的理想方案，虽然在现阶段其开发运维成本还高于传统柴油机与燃气轮机系统，但是由于该系统仍然处于高速发展阶段，其附带效益是当前其它动力体统所无法比拟的。

氢源装置占燃料电池系统总重约一半以上，因此提高燃料电池系统储能密度的关键在于提高氢源装置的储氢密度。目前常见氢源技术有：高压气态储氢技术、有机液体储氢技术、甲醇重整制氢技术、合金储氢技术和水解制氢技术。经对比分析，相对其他氢源技术而言，有机液体储氢技术储氢密度高、无废气排放、工作温度和耗能适中、燃料补给方便、技术成熟度较高，被公认为解决燃料电池系统氢源技术瓶颈的有效途径。

燃料电池模块工作时会产生大量的热量，同时有机液体脱氢需要提供一定热量。为了满足上述装置的换热需求，一般都要设计循环水装置来传递热量。优化设计合理的循环水装置可以有效提高整个燃料电池系统的能量利用率。

发明内容

本发明的目的是：充分利用燃料电池模块放热和有机液体储氢装置吸热的特性，提供一种联合发电装置热能再利用装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种联合发电装置热能再利用装置，基于脱氢反应器和质子交换膜燃料电池组成的联合发电装置，包括分别连接质子交换膜燃料电池出口和进口的一级预热器和冷却器，连接脱氢反应器出口的二级预热器，以及与冷却器连接的汽水分离器，所述的汽水分离器通过过滤器连接储氢罐，同时输出脱氢有机液体；所述质子交换膜燃料电池出口与一级预热器的介质入口连接，一级预热器的介质出口与循环水出口连接，循环水进口与冷却器的介质入口连接，冷却器的介质出口与质子交换膜燃料电池进口连接，冷却器的冷侧出口通过温度传感器与汽水分离器连接，用于输送冷却后的脱氢有机液体和氢气的混合物，脱氢反应器出口与二级预热器的介质入口连接，用于输送高温脱氢有机液体和氢气的混合物，二级预热器的介质出口与冷却器的热侧入口连接，一级预热器的冷侧入口连接有计量泵，用于输入富氢有机液体，热侧出口通过温度传感器连接二级预热器的冷侧入口，二级预热器的冷侧入口输入富氢有机液体，二级预热器的热侧出口通过温度传感器连接脱氢反应器。

所述的一种联合发电装置热能再利用装置，所述的循环水进口与质子交换膜燃料电池进口之间设置有旁路，旁路上设有调节阀。通过调节阀改变质子交换膜燃料电池进口侧循环水流量，以调控冷却器的换热量。

进一步，所述的循环水进口与调节阀之间设置有温度传感器。

所述的一种联合发电装置热能再利用装置，所述的质子交换膜燃料电池出口与循环水出口与之间设置有旁路，旁路上设有调节阀。通过调节阀改变质子交换膜燃料电池出口侧循环水流量，以调控一级预热器的换热量。

进一步，所述的质子交换膜燃料电池出口与调节阀之间设置有温度传感器。

更进一步，所述的脱氢反应器上设置有温度传感器。所述的二级预热器与冷却器之间连接有温度传感器。

本发明的有益效果在于：