[发明专利]二氧化碳近零排放的复合燃料电池发电系统及其发电方法

权利要求书

1.二氧化碳近零排放的复合燃料电池发电系统，其特征在于，包括固体氧化物燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、水煤气反应单元和二氧化碳压缩单元，其中所述固体氧化物燃料电池的阴极出气口与所述熔融碳酸盐燃料电池阴极进气口连接，所述熔融碳酸盐燃料电池的阴极尾气出口与水煤气反应单元进气口连接，所述水煤气反应单元出气口与二氧化碳压缩单元进气口连接，所述二氧化碳压缩单元用于压缩二氧化碳，实现二氧化碳的储存。

2.根据权利要求1所述的二氧化碳近零排放的复合燃料电池发电系统，其特征在于，所述固体氧化物燃料电池的阳极进气口和所述熔融碳酸盐燃料电池的阳极进气口分别与重整器单元的出气口连接，所述重整器单元的进气口与混合器的出气口连接，所述混合器用于将天然气与水蒸气进行混合预热，所述重整器用于将混合预热后的气体进行重整反应；所述混合器进气口与脱硫单元的出气口连接，所述脱硫单元用于对通入的天然气进行脱硫。

3.根据权利要求1所述的二氧化碳近零排放的复合燃料电池发电系统，其特征在于，所述固体氧化物燃料电池的阳极尾气出口和阴极尾气出口均与催化燃烧单元的进气口连接，所述催化燃烧单元用于对通入的尾气进行催化燃烧；所述催化燃烧单元的出气口与所述熔融碳酸盐燃料电池的阴极进气口连接，用于将催化燃烧后的气体通入熔融碳酸盐燃料电池的阴极进行反应。

4.根据权利要求1所述的二氧化碳近零排放的复合燃料电池发电系统，其特征在于，所述熔融碳酸盐燃料电池的阴极尾气出口与第一换热单元的进气口连接，所述第一换热单元的进气口还与空气压缩设备连接，所述固体氧化物燃料电池的阴极尾气出口还与第二换热单元的进气口连接，第一换热单元的出气口与第二换热单元的进气口连接，第二换热单元的出气口与固体氧化物燃料电池的阴极进气口连接，所述换热单元用于阴极尾气与空气换热。

5.根据权利要求1所述的二氧化碳近零排放的复合燃料电池发电系统，其特征在于，所述固体氧化物燃料电池的阳极尾气出口还与混合器进气口连接，用于为重整反应补充水蒸气。

6.根据权利要求1所述的二氧化碳近零排放的复合燃料电池发电系统，其特征在于，所述水煤气反应单元包括高温水煤气反应单元和低温水煤气反应单元，所述高温水煤气反应单元的进气口与所述熔融碳酸盐燃料电池的阳极尾气出口连接；所述高温水煤气反应单元的出气口与所述低温水煤气反应单元的进气口连接，所述低温水煤气反应单元出气口与二氧化碳压缩单元进气口连接。

7.根据权利要求6所述的二氧化碳近零排放的复合燃料电池发电系统，其特征在于，所述低温水煤气反应单元与二氧化碳压缩单元之间还设置有氢气变压吸附系统，所述低温水煤气反应单元的出气口与氢气变压吸附单元的进气口连接，所述氢气变压吸附单元的出气口与二氧化碳压缩单元的进气口连接，所述氢气变压吸附单元用于分离出未参与反应的氢气。

8.根据权利要求1所述的一种二氧化碳近零排放的复合燃料电池发电系统，其特征在于，经重整器重整后的气体包括氢气、一氧化碳和甲烷；所述固体氧化物燃料电池的阳极尾气包括水蒸气、氢气和一氧化碳；所述经催化燃烧后通入所述熔融碳酸盐燃料电池阴极的气体包括二氧化碳和水蒸气；所述熔融碳酸盐燃料电池阳极尾气包括一氧化碳。

9.根据权利要求1所述的一种二氧化碳近零排放的复合燃料电池发电系统，其特征在于，所述固体氧化物燃料电池和所述熔融碳酸盐燃料电池分别与直流变换装置连接，用于将燃料电池发出直流电转变为交流电供用户使用。

10.一种二氧化碳近零排放的复合燃料电池发电系统的发电方法，其特征在于，将天然气通入脱硫单元，脱硫后的天然气进入混合器中与水蒸气进行混合预热，混合预热后的气体进入重整器单元进行重整反应，重整后的气体分别进入固体氧化物燃料电池阳极和熔融碳酸盐燃料电池阳极进行反应；空气先通入空气压缩装置进行压缩，压缩后的空气依次通过第一换热单元和第二换热单元与阴极尾气进行换热，换热后的空气通入固体氧化物燃料电池的阳极进行反应，固体氧化物燃料电池阳极尾气经过分离，一部分尾气通入催化燃烧单元，与通入催化燃烧单元的固体氧化物燃料电池阴极尾气进行催化燃烧反应，催化燃烧后的混合气体通入熔融碳酸盐燃料电池阴极；熔融碳酸盐燃料电池阴极尾气通入第一换热单元，利用阴极尾气与空气进行换热；熔融碳酸盐燃料电池阳极尾气出气口与高温水煤气反应单元连接，高温水煤气反应单元与低温水煤气反应单元连接，发生二级水煤气反应；低温水煤气反应单元与氢气变压吸附单元连接，所述氢气变压吸附单元用于分离出氢气；所述氢气变压吸附单元与二氧化碳压缩单元连接，所述二氧化碳压缩单元用于压缩二氧化碳，实现二氧化碳的储存。