[发明专利]一种燃料电池与热机混合发电系统及其工作方法

权利要求书

1.一种燃料电池与热机混合发电系统，其特征在于，包括

一用于对燃料与水进行重整反应制氢的重整装置，所述重整装置的一进口与水源相连通，所述重整装置的另一进口与燃料源相连通；

一用于进行发电的磷酸燃料电池，所述磷酸燃料电池的空气进口与空气相连通，所述磷酸燃料电池的燃料进口与重整装置的富氢气体产物出口相连通；

一用于进行发电的固体氧化物燃料电池，所述固体氧化物燃料电池的空气进口与空气相连通，所述固体氧化物燃料电池的燃料进口与重整装置的富氢气体产物出口相连通；

一用于对固体氧化物燃料电池排出的尾气进行燃烧处理的燃烧室，所述燃烧室的进口与固体氧化物燃料电池的尾气出口相连通；

一用于对二氧化碳工质进行压缩的压缩机；

一用于对经过压缩机增压后的二氧化碳工质进行加热的低温回热器，所述低温回热器的低温侧进口与压缩机的出口相连通；

一用于对经过压缩机增压后的二氧化碳工质进行加热的低温换热器，所述低温换热器的低温侧进口与压缩机的出口相连通，所述低温换热器的高温侧进口与磷酸燃料电池的冷却介质出口相连通；

一用于驱动冷却介质进行循环的冷却介质泵，所述冷却介质泵的出口与磷酸燃料电池的冷却介质进口相连通，所述冷却介质泵的进口与低温换热器的高温侧出口相连通；

一用于对经过低温回热器加热后的二氧化碳工质进一步加热的高温回热器，所述高温回热器的低温侧进口分别与低温回热器的低温侧出口以及低温换热器的低温侧出口相连通，所述高温回热器的高温侧出口与低温回热器的高温侧进口相连通；

一用于对经过高温回热器加热后的二氧化碳工质进行再一次加热的高温换热器，所述高温换热器的低温侧进口与高温回热器的低温侧出口相连通，所述高温换热器的高温侧进口与燃烧室的出口相连通；

一用于提供动力的透平，所述透平的进口与高温换热器的低温侧出口相连通，所述透平的出口与高温回热器的高温侧进口相连通，所述透平用于推动发电机发电；

一用于对低温回热器的高温侧出口的二氧化碳工质进行冷却的预冷器，所述预冷器的进口与低温回热器的高温侧出口相连通，所述预冷器的出口与压缩机的进口相连通。

2.如权利要求1所述的一种燃料电池与热机混合发电系统，其特征在于：所述重整装置的燃料可选天然气、煤气以及甲醇中的任意一种。

3.如权利要求1所述的一种燃料电池与热机混合发电系统，其特征在于：所述重整装置重整反应工艺采用蒸汽重整或部分氧化重整工艺。

4.如权利要求1所述的一种燃料电池与热机混合发电系统，其特征在于：所述压缩机的出口处的压力为15～25Mpa。

5.如权利要求1所述的一种燃料电池与热机混合发电系统，其特征在于：所述透平的进口温度为500～750℃。

6.如权利要求1所述的一种燃料电池与热机混合发电系统，其特征在于：所述高温换热器的高温侧出口的气体余热能够对用于进入固体氧化物燃料电池的空气和富氢气体进行预热。

7.一种燃料电池与热机混合发电系统的工作方法，该工作方法采用如权利要求1-6任意一项所述的一种燃料电池与热机混合发电系统进行操作，包括以下步骤：

S1:燃料和水送入重整装置制氢，重整装置产生富氢气体产物，分别输送给磷酸燃料电池和固体氧化物燃料电池内；

S2:磷酸燃料电池发电，并产生余热，固体氧化物燃料电池发电，排出的尾气进入燃烧室进一步燃烧产生热量；

S3:二氧化碳工质经压缩机增压，分成两路，一路进入低温回热器吸收透平排出二氧化碳工质的余热，另一路进入低温换热器吸收磷酸燃料电池排出的余热；

S4:然后经过加热的两路二氧化碳工质合并进入高温回热器吸收透平排出二氧化碳工质的余热；

S5:经过高温回热器进行加热的二氧化碳工质再进入高温换热器吸收固体氧化物燃料电池尾气的热量，最后进入透平膨胀做功，高温换热器排出尾气可用于预热进入固体氧化物燃料电池的空气和燃料；

S6:透平排出的二氧化碳工质经高温回热器和低温回热器释放热量，再经预冷器冷却至常温，最后回到压缩机。