[发明专利]一种固定式的微型燃料电池热电联产装置的热控制系统

摘要

本发明涉及一种固定式的微型燃料电池热电联产装置的热控制系统。本发明进入燃料电池电堆的气路为正常工作气路，燃料重整单元产生的高温富氢混合气流通过管路进入一号换热器后经一号换热器的出口通过一号电磁阀进入阳极板进行发电，从阳极板排出的高温尾气通过单向阀进入二号换热器，再进入冷凝器进行水汽分离后再分别回流到重整单元进行循环利用；冷却水泵与四号换热器相通取冷水，冷水经二号换热器与阳极板排出的高温尾气进行换热，再经过三通阀后根据热电偶测温装置测得的冷却液的温度高低分成两路控制，冷却液循环回路通过三号换热器与冷却水循环回路相连通。本发明冷却循环单元结构简单、设计精简，节约了很多零部件，大大节约了热电联产装置体积，同时降低了成本。

主权项

一种用于住宅的微型燃料电池热电联产装置的热控制系统，包括将碳氢燃料催化转换成氢的燃料重整单元(1)和与燃料重整单元(1)相连接的水热循环单元，其特征在于，所述的水热循环单元包括气流管路、冷却水循环回路和冷却液循环回路，气流管路包括气流进入管路(3)、一号换热器(4)、一号电磁阀(5)、单向阀(6)、二号换热器(7)、冷凝器(8)和二号电磁阀(18)，气流管路分为两条，一条为进入燃料电池电堆的气路，另外一条是旁路，所述进入燃料电池电堆的气路为正常工作气路，燃料重整单元(1)产生的高温富氢混合气流通过管路(3)进入一号换热器(4)使高温富氢混合气体温度降低到设定温度后经一号换热器(4)的出口通过一号电磁阀(5)进入阳极板进行发电，从阳极板排出的高温尾气通过单向阀(6)进入二号换热器(7)使高温尾气温度降低，降温后的高温尾气进入冷凝器(8)进行水汽分离，分离后所产生的干气流与水气再分别回流到重整单元(1)进行循环利用；所述旁路是在燃料电池电堆启动前，泵入燃料重整单元(1)大量的液态水产生的水蒸气通过管路(3)进入一号换热器(4)与冷却水循环回路的冷却水换热，经一号换热器(4)的出口通过二号电磁阀(18)进入二号换热器(7)使得水蒸汽温度进一步降低，降温后进入冷凝器(8)形成液态水回流到燃料重整单元(1)进行循环利用；所述冷却水循环回路包括冷却水泵(9)、三通阀(10)、三号换热器(11)和四号换热器(12)，冷却水泵(9)与四号换热器(12)相通取冷水，冷水经二号换热器(7)与阳极板排出的高温尾气进行换热，冷水水温升高，升温后的冷水经过三通阀(10)后根据热电偶测温装置(13)测得的冷却液的温度高低分成两路：一路是当冷却液的温度高于冷却液温度的设定值时冷水进入三号换热器(11)与冷却液进行换热，使冷却液的温度降低到设定温度，升温后的冷水继续循环进入一号换热器(4)与燃料重整单元(1)的产生高温富氢混合气体换热，水温进一步升高，再经过四号换热器(12)降温后与冷却水泵(9)相通；另一路是当冷却液的温度低于冷却液温度设定值时，冷水直接进入一号换热器(4)与燃料重整单元(1)的高温富氢气流换热，水温升高，再经过四号换热器(12)降温后与冷却水泵(9)相通，四号换热器(12)出水管与热水副产品水箱(15)相连接；所述冷却液循环回路包括冷却液泵(16)和热电偶测温装置(13)和冷却剂板(17)，冷却液通过冷却液泵(16)在冷却剂板(17)和冷却液管路之间形成回路，热电偶测温装置(13)安装在冷却液管路上，该冷却液循环回路通过三号换热器(11)与冷却水循环回路相连通，初始时，通过旁路气流管路加热初始冷却水循环回路中的水，升温的冷却水与冷却液在三号换热器(11)处进行热量交换，使得冷却液初始温度升温，给燃料电池提供初始启动温度，在运行时，通过热电偶测温装置(13)进行温度判断，当温度高于设定温度，则通过三通阀(10)使冷却循环水与冷却液在三号换热器(11)进行换热，使得冷却液温度降低；当温度低于设定值时，则冷却循环水不经过冷却液，冷却液依靠燃料电池工作产生的热量对冷却液进行升温。