[发明专利]一种合成气燃料电池发电系统及发电方法

权利要求书

1.一种合成气燃料电池发电系统，其特征在于，包括：

燃料电池组件，所述燃料电池组件用于将合成气和含氧气体产生电能；

燃烧器，所述燃烧器包括第一进气端、第二进气端和出气端，所述第一进气端用于通入氧气；

阳极换热器，所述阳极换热器包括合成气进气口、合成气出气口、换热器进气口和换热器出气口，所述合成气进气口用于通入所述合成气，所述合成气出气口与所述燃料电池组件的阳极进气口连通，所述换热器进气口与所述燃料电池组件的阳极出气口连通，所述换热器出气口与所述燃烧器的第二进气端连通；

第一阴极换热器，所述第一阴极换热器包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，所述第一端口与所述第二端口连通，所述第三端口与所述第四端口连通，所述第一端口用于通入所述含氧气体，所述第二端口与所述燃料电池组件的阴极进气口连通，所述第三端口与所述燃烧器的出气端连通；

水分离装置，所述水分离装置的进气口与所述第一阴极换热器的第四端口连通，所述水分离装置的出气口用于排出分离得到的捕集气体，所述捕集气体包括二氧化碳；

所述燃烧器包括燃烧腔和预热腔，所述燃烧腔内的热量可传递至所述预热腔，所述第一进气端、第二进气端和出气端均与所述燃烧腔连通，所述预热腔上连通有预热进气口和预热出气口，所述预热进气口用于通入所述合成气，所述预热出气口与所述阳极换热器的所述合成气进气口连通。

2.根据权利要求1所述的合成气燃料电池发电系统，其特征在于，所述第一阴极换热器的第四端口排出的部分烟气通入所述燃烧器的第一进气端，以控制所述燃烧器的出气端温度为800-900℃。

3.根据权利要求1所述的合成气燃料电池发电系统，其特征在于，所述合成气燃料电池发电系统还包括：

第二阴极换热器，所述第二阴极换热器包括第一进气口、第一出气口、第二进气口和第二出气口，所述第一进气口和所述第一出气口连通，所述第二进气口和所述第二出气口连通，所述第一进气口与所述第一阴极换热器的第二端口连通，所述第一出气口与所述燃料电池组件的阴极进气口连通，所述第二进气口与所述燃料电池组件的阴极出气口连通。

4.根据权利要求3所述的合成气燃料电池发电系统，其特征在于，所述合成气燃料电池发电系统还包括：

蒸汽发生器，所述蒸汽发生器包括进水端、出气端、进气端和废气端，所述进水端和所述出气端连通，所述进气端和所述废气端连通，所述进水端与所述水分离装置的出水口连通，且用于通入所述水分离装置分离得到的部分水，所述出气端与所述阳极换热器的合成气进气口连通，所述进气端与所述第二阴极换热器的第二出气口连通，所述废气端用于排出换热后的气体。

5.根据权利要求1所述的合成气燃料电池发电系统，其特征在于，所述水分离装置包括相连通的冷却器和分离罐，所述冷却器的入口与所述第一阴极换热器的第四端口连通，所述分离罐的出气口用于排出分离得到的所述捕集气体。

6.根据权利要求1所述的合成气燃料电池发电系统，其特征在于，所述燃烧器包括外筒，所述外筒内套设有内筒，所述内筒内腔体形成所述燃烧腔，所述外筒与所述内筒之间的腔体形成所述预热腔。

7.根据权利要求1所述的合成气燃料电池发电系统，其特征在于，所述燃料电池组件的工作温度为600℃～800℃，工作压力为0.1Mpa～0.2Mpa。

8.利用权利要求1至7任一所述的合成气燃料电池发电系统的发电方法，其特征在于，包括：

对合成气通过所述阳极换热器进行预热，并对含氧气体通过所述第一阴极换热器进行预热，将预热后的所述合成气和所述含氧气体通入相对应的所述燃料电池组件的阳极进气口和阴极进气口，以实现所述合成气的发电；

将所述燃料电池组件的阳极出气口排出的气体通入所述燃烧器并利用氧气进行氧化燃烧，再将氧化后的气体进行水分离，以实现二氧化碳的捕集。

9.根据权利要求8所述的发电方法，其特征在于，通入所述阳极换热器的合成气进气口的气体中水蒸气和一氧化碳的摩尔比为0.5～1.5。

10.根据权利要求8所述的发电方法，其特征在于，通入所述燃烧器的氧气纯度大于95％。