[发明专利]一种基于化学链甲烷重整制氢工艺的热电联产系统

摘要

本发明属于能源利用设备相关技术领域，并公开了一种基于化学链甲烷重整制氢工艺的热电联产系统，其包括甲烷部分氧化反应器、二级水蒸气重整反应器、水蒸气发生器、水蒸气还原反应器、燃料电池组和氧载体循环供料器，其中通过将甲烷部分氧化制合成气工艺，水蒸气还原制氢工艺通过化学链氧载体进行耦合，并通过二级重整装置实现低能耗制氢，通过应用燃料电池实现电力输出，反应过程中产生的热量通过热交换器收集分配，可以对外高效供热。本发明还对上述系统所运用的复合氧载体进行了针对性设计。通过本发明，能够在低能耗和小型化的条件下实现低成本、高能源利用率、环境友好的天然气发电和供热过程，设备紧凑，运行灵活方便。

主权项

1.一种基于化学链甲烷重整制氢工艺的热电联产系统，其特征在于，该热电联产系统包括甲烷部分氧化反应器(1)、二级水蒸气重整反应器(2)、水蒸气发生器(3)、水蒸气还原反应器(4)、燃料电池组(5)和氧载体循环供料器(6)，其中：所述甲烷部分氧化反应器(1)与所述氧载体循环供料器(6)保持联接，由此将所述氧载体不断输送至该甲烷部分氧化反应器(1)的内部；当该甲烷部分氧化反应器(1)被预热至第一指定温度后，从外部输入的原料甲烷与此氧载体发生部分氧化反应，生成含有H2和CO的合成气同时产生大量的热量，该热量的大部分用于提供给所述水蒸气发生器(3)，其余部分则经由第一热交换器(7)分别用于向所述水蒸气还原反应器(4)、二级水蒸气重整反应器(2)及外部供能；此外，发生部分氧化反应后的氧载体经由所述氧载体循环供料器(6)输送至所述水蒸气还原反应器(4)，而所述合成气继续进入所述二级水蒸气重整反应器(2)，并在第二指定温度下与水蒸汽反应合成CO2和H2的混合气体，然后送入至所述第一热交换器(7)；所述水蒸气发生器(3)用于接收外部输入的原料水，并依靠来自所述甲烷部分氧化反应器(1)的热量产生水蒸气，然后继续输送至所述水蒸气还原反应器(4)；所述水蒸气还原反应器(4)同样与所述氧载体循环供料器(6)保持联接，并当其被预热至所述第一指定温度后，用于将来自所述甲烷部分氧化反应器(1)发生部分氧化反应后的所述氧载体和所述水蒸气执行还原反应，并在生成H2的同时，使得此氧载体恢复晶格氧然后返回至所述氧载体循环供料器(6)中以便执行下次的循环；此外，所生成的H2同样送入至所述第一热交换器(7)，然后一并执行降温处理后送入所述燃料电池组(5)产生电力供应。