[发明专利]基于燃料电池余热的生物质炭化装置及工作方法

权利要求书

1.一种基于燃料电池余热的生物质炭化装置， 其特征在于，包括以下结构：炭化炉（1）、与所述炭化炉（1）连接的蒸发器（2）、与所述蒸发器（2）连接的换热器（3）以及与所述换热器（3）连接的水箱（6）；

所述炭化炉（1）内部设置有用于生物质碳化的螺旋炭化室（102）；所述螺旋炭化室（102）中间设置有中空的中心轴（106），所述中心轴（106）的外壁设置有水蒸气通气孔（107）；

所述炭化炉（1）四周分别布置若干燃料电池组（4），所述燃料电池组（4）内侧紧贴炭化炉（1）的内炉壁，所述燃料电池组（4）由若干层单电池组成，每层单电池之间设置有连接体（402），所述连接体（402）内设置有水蒸气通道（403），所述水蒸汽通道（403）与所述中心轴（106）下方连通；

所述水箱（6）通过水泵（601）将冷却水压入换热器（3）内，再进入蒸发器（2）蒸发成低温水蒸气，然后通入燃料电池组（4）连接体（402）中设置的水蒸气通道（403），生成高温水蒸气后从下方通入炭化炉（1）的中心轴（106）中，高温蒸汽从中心轴进气口（108）进入中心轴（106）内部通道，再从中心轴（106）的水蒸气通气孔（107）通入螺旋炭化室（102）内，水蒸汽从水蒸汽环路（112）中进入第一排气管路（109）中排入除尘净化器（110）；

所述炭化炉（1）设置有用于产品气排出的第一排气管路（109），所述第一排气管路（109）将产品气送入除尘净化器（110），从除尘净化器（110）送出的产品气依次进入蒸发器（2）以及换热器（3）。

2.根据权利要求1所述的基于燃料电池余热的生物质炭化装置，其特征在于，所述水箱（6）分别连接有用于向燃料电池组（4）送入氢气的第一送气系统（7）以及向燃料电池组送入空气的第二送气系统（8）。

3.根据权利要求2所述的基于燃料电池余热的生物质炭化装置，其特征在于，所述第一送气系统（7）包含有第一储存罐（701）、第二储存罐（702）、氢气进气管路（302）以及氢气排气管路（304）；氢气从第一储存罐（701）送出进入氢气进气管路（302），在氢气进气管路（302）中的氢气分别经过换热器（3）以及蒸发器（2）换热后，将氢气送入燃料电池组（4），反应后的氢气通过氢气排气管（304）路依次送入蒸发器（2）、换热器（3）以及水箱（6）后，进入第二储存罐（702）。

4.根据权利要求3所述的基于燃料电池余热的生物质炭化装置，其特征在于，所述第二送气系统（8）包括鼓风机（801）、空气进气管路（301）以及空气排气管路（303）；所述鼓风机（801）将空气送入空气进气管路（301），在空气进气管路（301）中的空气分别经过换热器（3）以及蒸发器（2）换热后，将空气送入燃料电池组（4），反应后的空气通过空气排气管路（303）依次送入蒸发器（2）以及换热器（3）和水箱（6）中换热后排出。

5.根据权利要求1所述的基于燃料电池余热的生物质炭化装置，其特征在于，所述燃料电池组（4）的外侧与炭化炉（1）的外炉壁之间设有保温层。

6.根据权利要求1所述的基于燃料电池余热的生物质炭化装置，其特征在于，所述换热器（3）下方设置有油水分离器（5）。

7.根据权利要求6所述的基于燃料电池余热的生物质炭化装置，其特征在于，所述油水分离器（5）分别与焦油罐（501）以及水箱（6）连接。

8.一种如权利要求1所述的基于燃料电池余热的生物质炭化装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

（a）第一回路：水箱里的冷却水送入换热器，再进入蒸发器蒸发成高温水蒸气，然后通入燃料电池组连接体中的水蒸气通道，进一步生成高温水蒸气后通入炭化炉的中心轴中，随后排出进入螺旋炭化室，再从螺旋炭化室上方的进料口排出，进入除尘净化器，随后依次通过蒸发器以及换热器，冷凝水和焦油向下流入油水分离器，通过油水分离器将焦油储存在焦油罐内，分离的水回流至水箱；

（b）第二回路：氢气经过换热器预热，然后再进入燃料电池组参加反应产生电能，然后残余的氢气依次通过蒸发器、换热器、水箱，残余氢气通入第二储存罐进行回收；

（c）第三回路：氧气先通过换热器预热，然后进入燃料电池组参加反应产生电能，残余空气依次进入蒸发器、换热器以及水箱，随后通过设置于水箱的第二排气管路排出。