[发明专利]一种应用于熔融碳酸盐燃料电池的天然气加热炉系统和方法

权利要求书

1.一种应用于熔融碳酸盐燃料电池的天然气加热炉系统，其特征在于，包括天然气进气单元(1)、燃料电池系统(4)、天然气加热炉系统(5)、催化燃烧器(6)和火筒(7)，其中，天然气进气单元(1)的气体出口分为两路，一路与水混合后连接换热单元的进气口；所述换热单元的高温气体出口连接燃料电池系统(4)的阳极入口；所述燃料电池系统(4)的阳极尾气出口连接催化燃烧器(6)的气体入口；所述催化燃烧器(6)上设置有空气入口；所述催化燃烧器(6)的气体出口连接燃料电池系统(4)的阴极入口；所述燃料电池系统(4)的阴极出口连接换热单元的气体入口；

天然气进气单元(1)的另一路气体出口连接换热单元的进气口；所述换热单元的高温气体出口连接火筒(7)的气体入口；所述火筒(7)上设置有空气入口；

所述火筒(7)的气体出口连接天然气加热炉系统(5)的天然气进气口。

2.根据权利要求1所述的一种应用于熔融碳酸盐燃料电池的天然气加热炉系统，其特征在于，所述换热单元包括第一换热器(2)和第二换热器(3)，其中，所述天然气和水的混合单元的出口连接第一换热器(2)的气体入口，所述第一换热器(3)的高温气体出口连接燃料电池系统(4)的阳极入口；所述天然气进气单元(1)的另一路气体出口连接第二换热器(3)的气体入口，第二换热器(3)的高温气体出口连接火筒(7)的气体入口；所述第一换热器(2)的介质出口连接第二换热器(3)的介质入口。

3.根据权利要求2所述的一种应用于熔融碳酸盐燃料电池的天然气加热炉系统，其特征在于，所述第二换热器(3)的低温气体出口连接尾气排气管。

4.根据权利要求1所述的一种应用于熔融碳酸盐燃料电池的天然气加热炉系统，其特征在于，所述燃料电池系统(4)的电能输出端连接外接设备。

5.根据权利要求1所述的一种应用于熔融碳酸盐燃料电池的天然气加热炉系统，其特征在于，所述催化燃烧器(6)上设置的空气入口和火筒(7)上设置的空气入口均连接至空气单元(8)。

6.根据权利要求1所述的一种应用于熔融碳酸盐燃料电池的天然气加热炉系统，其特征在于，所述天然气加热炉系统(5)的尾气出口连接催化燃烧器(6)的气体进口。

7.一种应用于熔融碳酸盐燃料电池的天然气加热方法，其特征在于，基于权利要求1-5中任一项所述的一种应用于熔融碳酸盐燃料电池的天然气加热炉系统，包括以下步骤：

天然气进气单元(1)中的一部分天然气与水混合后，进入换热单元进行换热，换热后的气体与燃料电池系统(4)的阳极进气口相连接，此时阳极内部先发生天然气的内重整反应；反应后的富氢气体参与燃料电池系统(4)的阳极反应；燃料电池系统(4)的阳极尾气中未参与反应的气体和空气在催化燃烧器(6)中经过催化燃烧后进入燃料电池系统(4)的阴极，此时，气体主要是空气和二氧化碳，空气和二氧化碳参与燃料电池系统(4)的阴极反应，反应后的尾气与换热单元中的天然气进行换热；

剩余部分的天然气进入换热单元进行换热，加热后的气体与空气混合进入火筒(7)进行点燃，点燃后气体进入天然气加热炉系统(5)上的进气口，与载热介质进行热量交换，实现对燃料电池堆的加热功能。

8.根据权利要求7所述的一种应用于熔融碳酸盐燃料电池的天然气加热方法，其特征在于，天然气加热炉系统(5)中未反应的天然气进入催化燃烧器(6)中经过催化燃烧及加热过程中生成的二氧化碳进入燃料电池系统(4)的阴极进气口，实现二氧化碳的循环利用。