[发明专利]集成OTM的CO2零排放SOFC/AT/ST复合动力系统

摘要

一种集成OTM的CO2零排放SOFC/AT/ST复合动力系统属于CO2零排放固体氧化物燃料电池复合动力系统技术领域。本发明集成氧离子传输膜(OTM)生产后燃室所需氧气，氧气与电池阳极排气一并送入后燃室进行完全燃烧，产物只有CO2和H2O，燃烧尾气经换热器和余热锅炉余热回收后一部分回注到后燃室使后燃室出口温度保持在合适的范围，其余部分通过CO2回收单元冷凝析出水，进而采用四级间冷压缩使CO2转变为液态。通过SOFC电池堆系统、OTM系统、空气透平AT、余热锅炉和汽轮机系统、CO2回收液化系统的集成得到一个高效节能环保的CO2零排放复合动力系统。系统总的CO2压缩功耗低，节约电能，有较高效率；充分利用了SOFC的高温排气余热，提高效率的同时降低了分离捕捉CO2的能耗。

主权项

集成OTM的CO2零排放SOFC/AT/ST复合动力系统，其特征在于：空气压缩机(1)依次与第一换热器(2)、第二换热器(3)串联后接入SOFC电池堆(4)的阴极；燃料压缩机(9)依次与第三换热器(8)、预重整器(7)串联后接入SOFC电池堆(4)的阳极；SOFC电池堆(4)的阳极排气分为两路：一路接入预重整器(7)进行循环，另一路接入后燃室(5)燃烧；SOFC电池堆(4)的输出端与直流/交流转换器(6)连接；带中间冷却器的空气压缩机(12)依次与第四换热器(13)、第五换热器(14)、第六换热器(15)串联后接入OTM模块(16)的入口，OTM模块(16)的纯氧出口接入后燃室(5)，OTM模块(16)的贫氧出口与空气透平(17)串联后接入余热锅炉及汽轮机系统(10)；余热锅炉及汽轮机系统(10)的燃烧排气出口分两路，一路接入后燃室(5)，另一路与冷凝器(19)串联后接入带中间冷却器的二氧化碳压缩机(20)，制备液态CO2；SOFC电池堆(4)的阴极排气依次与第四换热器(13)、第一换热器(2)串联后接入余热锅炉及汽轮机系统(10)，进行余热回收；后燃室(5)的出口依次与第六换热器(15)、第五换热器(14)、第二换热器(3)、第三换热器(8)串联后接入余热锅炉及汽轮机系统(10)，进行余热回收。