權(quán)利要求書: 1.一種通用型固體氧化物燃料電池集成系統(tǒng),其特征在于,包括:氧化劑供應模塊、燃料供應模塊、換熱模塊、電堆模塊、附屬能量轉(zhuǎn)換及輸出模塊、SOFC控制模塊;
所述氧化劑供應模塊向所述換熱模塊供應氧化劑,所述燃料供應模塊向所述換熱模塊供應燃料;所述換熱模塊對所述氧化劑和所述燃料加熱后傳輸至所述電堆模塊進行電堆反應,生成的反應產(chǎn)物和熱能傳輸至所述附屬能量轉(zhuǎn)換及輸出模塊;
所述附屬能量轉(zhuǎn)換及輸出模塊對所述反應產(chǎn)物進行處理并輸送至所述換熱模塊,經(jīng)過所述換熱模塊熱處理傳輸至所述燃料供應模塊;所述附屬能量轉(zhuǎn)換及輸出模塊對所述熱能進行熱電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電能并輸出;
所述SOFC控制模塊電連接所述氧化劑供應模塊、所述燃料供應模塊、所述換熱模塊、所述電堆模塊和所述附屬能量轉(zhuǎn)換及輸出模塊;
所述燃料供應模塊包括依次連接設置的通用型重整/裂解裝置、脫硫裝置、干燥裝置、壓縮機二和混合器;燃料經(jīng)過通用型重整/裂解裝置進行重整和裂解,然后經(jīng)過所述脫硫裝置的脫硫處理和所述干燥裝置的干燥處理再通過所述壓縮機二輸送至所述混合器,經(jīng)過所述混合器將處理后所述燃料輸送至所述換熱模塊;
所述換熱模塊包括預熱器一、預熱器二、預熱器三、加熱器一、加熱器二、溫控閥門和蒸汽發(fā)生器;
所述氧化劑供應模塊的壓縮機一連接所述預熱器一,向所述預熱器一輸送所述氧化劑;
所述混合器連接所述預熱器二,向所述預熱器二輸送處理后的所述燃料;
所述預熱器一連接所述加熱器一,所述預熱器二連接所述加熱器二;
所述溫控閥門連接所述預熱器二;
所述預熱器三連接所述附屬能量轉(zhuǎn)換及輸出模塊和所述蒸汽發(fā)生器;所述蒸汽發(fā)生器連接所述混合器;
所述加熱器一、所述加熱器二和所述溫控閥門連接所述電堆模塊。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1任一項所述的電池集成系統(tǒng)工作方法,其特征在于,包括如下具體過程:步驟1:多型燃料經(jīng)過重整或裂解再脫硫處理,混合剩余反應物質(zhì)進行干燥處理獲得混合燃料;
步驟2:將混合燃料和反應生成水進行一級預熱;
步驟3:將進行所述一級預熱處理后的所述混合燃料和所述反應生成水進行二級加熱處理,到達設定溫度后,獲得電堆陽極反應物并輸送至電池堆陽極;
步驟4:將氧化劑經(jīng)過一級預熱和二級加熱到達所述設定溫度后,獲得電堆陰極反應物,并輸送至電池堆陰極;
步驟5:電池堆的陽極和陰極發(fā)生電堆反應,輸出電能、反應產(chǎn)物和熱能;
步驟6:對于所述反應產(chǎn)物和所述熱能進行附屬能量轉(zhuǎn)換,所述反應產(chǎn)物生成所述剩余反應物質(zhì)和所述反應生成水分別進入所述步驟1和所述步驟2中實現(xiàn)循環(huán)參與所述電堆反應,所述熱能進行熱電轉(zhuǎn)換生成電能。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池集成系統(tǒng)工作方法,其特征在于,在所述步驟1中多型燃料通過通用型重整/裂解裝置進行重整或裂解后進入脫硫裝置進行所述脫硫處理,在進行所述脫硫處理時使用堿性物質(zhì)作為脫硫劑,利用中和反應去除燃料中的含硫物質(zhì),脫硫可避免電池堆陽極出現(xiàn)硫中毒的現(xiàn)象;所述干燥處理是去除所述中和反應產(chǎn)生的水,脫硫后燃料需去除中和反應產(chǎn)生的水,獲得干燥后燃料,避免對后續(xù)非反應用機械裝置的腐蝕和反應溫度的影響。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池集成系統(tǒng)工作方法,其特征在于,所述步驟2中所述反應生成水經(jīng)過預熱后通過蒸汽發(fā)生器變成水蒸氣,與所述脫硫處理后的所述多型燃料干燥后的所述混合燃料進行混合,并通過預熱器進行一級預熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池集成系統(tǒng)工作方法,其特征在于,所述步驟5中所述電堆反應輸出直流電能經(jīng)過整流/逆變裝置進行整流或逆變后,傳輸至電能輸出模塊做家庭供電、交通供電或者工業(yè)生產(chǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池集成系統(tǒng)工作方法,其特征在于,所述步驟6中所述電堆反應輸出的所述熱能作用于內(nèi)燃機轉(zhuǎn)換為機械能,所述機械能作用于內(nèi)燃機驅(qū)動設備;或者進行熱電轉(zhuǎn)換,經(jīng)過所述內(nèi)燃機轉(zhuǎn)換為所述機械能,然后所述機械能經(jīng)過發(fā)電機產(chǎn)生交流電能,供交流用電設備正常運行,生成的所述交流電能經(jīng)過整流器整流后轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔茌敵觥?br />
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池集成系統(tǒng)工作方法,其特征在于,所述步驟6中所述反應產(chǎn)物經(jīng)過分流處理,分流獲得二氧化碳進行工業(yè)化肥制造;分流獲得的所述剩余反應物質(zhì)進入所述步驟1與所述脫硫處理獲得的所述多型燃料混合再次進行所述電堆反應;分流獲得的所述反應生成水經(jīng)過凈化器處理用于步驟2中或用于生產(chǎn)、生活用水。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池集成系統(tǒng)工作方法,其特征在于,所述電池堆為SOFC電池堆,連接整流/逆變裝置,通過所述整流/逆變裝置輸出電能至電能輸出模塊。
說明書: 一種通用型固體氧化物燃料電池集成系統(tǒng)及工作方法技術(shù)領域[0001] 本發(fā)明涉及電池技術(shù)領域,更具體的說是涉及一種通用型固體氧化物燃料電池集成系統(tǒng)及工作方法。背景技術(shù)[0002] 目前,燃料電池是已被證明為在產(chǎn)生電力中具有相對高效率和低污染的潛能的
電化學能轉(zhuǎn)換裝置。燃料電池大致提供可被經(jīng)由例如變換器轉(zhuǎn)換成的交流電(ac)或直流電(dc)。dc或ac電壓可被用于為電機、燈、通訊設備以及任何數(shù)量的電氣裝置和系統(tǒng)供電。燃料電池可以以穩(wěn)態(tài)、半穩(wěn)態(tài)或便攜式應用操作。比如為SOFC的某些燃料電池可以在提供電力以滿足工業(yè)和市政需求的大型電力系統(tǒng)中運轉(zhuǎn)。其他燃料電池也可以用于較小的便攜式應用,比如,例如為汽車供電。[0003] 在現(xiàn)代社會生活和經(jīng)濟建設中,電力供應和保障的重要性越來越重要,同時對提高電力生產(chǎn)和使用效率及環(huán)境友好的要求程度不斷提高。傳統(tǒng)的燃料發(fā)電系統(tǒng)為分布式發(fā)電,需要實現(xiàn)遠距離材料運輸傳輸,和電能、熱能的傳送,考慮到使用便捷,接近用戶,減少電力遠距離輸送,根據(jù)用電需求靈活調(diào)整的電力制造、傳輸需求越來越受到重視。[0004] 因此,如何實現(xiàn)固體氧化物燃料電池的集成化是本領域技術(shù)人員亟需解決的問題。發(fā)明內(nèi)容[0005] 有鑒于此,本發(fā)明提供了一種通用型固體氧化物燃料電池集成系統(tǒng)及工作方法,首先對多型燃料進行重整或裂解、脫硫處理和干燥處理,然后和之前反應生成的反應剩余物質(zhì)混合進行一級預熱和二級加熱至設定溫度后輸送至電池堆陽極,將氧化劑進行一級預熱和二級加熱后輸送至電池堆陰極,電池堆陰極的氧化劑和陽極的燃料進行電堆反應輸出電能、反應產(chǎn)物和熱能,電能可以直接用于供電,反應產(chǎn)物經(jīng)過處理后可與處理后燃料混合循環(huán)用于電堆反應,熱能可用于供暖、電池集成系統(tǒng)的一級預熱或者經(jīng)過轉(zhuǎn)換生成電能或機械能,從而提高電池集成系統(tǒng)的產(chǎn)能效率和供電能力。[0006] 為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:[0007] 一種通用型固體氧化物燃料電池集成系統(tǒng),包括:氧化劑供應模塊、燃料供應模塊、換熱模塊、電堆模塊、附屬能量轉(zhuǎn)換及輸出模塊、SOFC控制模塊;所述氧化劑供應模塊向所述換熱模塊供應氧化劑,所述燃料供應模塊向所述換熱模塊供應燃料;所述換熱模塊對所述氧化劑和所述燃料加熱后傳輸至所述電堆模塊進行電堆反應,生成的反應產(chǎn)物和熱能傳輸至所述附屬能量轉(zhuǎn)換及輸出模塊;所述附屬能量轉(zhuǎn)換及輸出模塊對所述反應產(chǎn)物進行處理并輸送至所述換熱模塊,經(jīng)過所述換熱模塊熱處理傳輸至所述燃料供應模塊;所述附屬能量轉(zhuǎn)換及輸出模塊對所述熱能進行熱電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電能并輸出;所述SOFC控制模塊電連接所述氧化劑供應模塊、所述燃料供應模塊、所述換熱模塊、所述電堆模塊和所述附屬能量轉(zhuǎn)換及輸出模塊。[0008] 優(yōu)選的,所述氧化劑供應模塊設置有壓縮機一,通過所述壓縮機一將所述氧化劑輸送至所述換熱模塊。[0009] 優(yōu)選的,所述燃料供應模塊包括依次連接設置的通用型重整/裂解裝置、脫硫裝置、干燥裝置、壓縮機二和混合器;燃料經(jīng)過通用型重整/裂解裝置進行重整和裂解,然后經(jīng)過所述脫硫裝置的脫硫處理和所述干燥裝置的干燥處理再通過所述壓縮機二輸送至所述混合器,經(jīng)過所述混合器將處理后所述燃料輸送至所述換熱模塊。[0010] 優(yōu)選的,所述換熱模塊包括預熱器一、預熱器二、預熱器三、加熱器一、加熱器二、溫控閥門和蒸汽發(fā)生器;所述壓縮機一連接所述預熱器一,向所述預熱器一輸送所述氧化劑;所述混合器連接所述預熱器二,向所述預熱器二輸送處理后的所述燃料;所述預熱器一連接所述加熱器一,所述預熱器二連接所述加熱器二;所述溫控閥門連接所述預熱器二;所述預熱器三連接所述附屬能量轉(zhuǎn)換及輸出模塊和所述蒸汽發(fā)生器;所述蒸汽發(fā)生器連接所述混合器;所述加熱器一、所述加熱器二和所述溫控閥門連接所述電堆模塊。[0011] 優(yōu)選的,所述電堆模塊連接有整流/逆變裝置,在所述電堆模塊經(jīng)過電堆反應生成的電能通過所述整流/逆變裝置將所述電能整流成直流電或轉(zhuǎn)換成交流電輸出至電能輸出模塊供應日常生產(chǎn)、生活和交通使用。[0012] 優(yōu)選的,所述附屬能量轉(zhuǎn)換及輸出模塊包括熱電轉(zhuǎn)換模塊、內(nèi)燃機二、內(nèi)燃驅(qū)動設備、工業(yè)化肥制造設備、尾氣分流器和凈化器;所述電堆模塊分別連接所述熱電轉(zhuǎn)換模塊、所述內(nèi)燃機二和所述尾氣分流器;所述內(nèi)燃機二連接所述內(nèi)燃氣驅(qū)動設備;所述尾氣分流器連接所述工業(yè)化肥制造設備、所述凈化器和所述干燥裝置;所述凈化器連接所述預熱器三。[0013] 優(yōu)選的,還設置有SOFC控制模塊,包括進料控制模塊、熱管理模塊和電堆控制模塊,其中,所述進料控制模塊連接控制燃料供應和氧化劑供應,所述熱管理模塊連接控制所述一級預熱和所述二級加熱,所述電堆控制模塊連接控制電池堆的所述電堆反應,以及產(chǎn)生的所述電能和所述所述熱能的分配,當所需電能量大時,將所述熱能分配用于所述熱電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電能,同時部分所述熱能用于所述一級預熱。[0014] 優(yōu)選的,所述熱電轉(zhuǎn)換模塊包括依次連接的內(nèi)燃機一、發(fā)電機和整流器;所述內(nèi)燃機連接所述電堆模塊;所述發(fā)電機輸出交流電能,所述整流器輸出直流電能。[0015] 電池集成系統(tǒng)工作方法,包括如下具體過程:[0016] 步驟1:多型燃料經(jīng)過重整或裂解再脫硫處理,混合剩余反應物質(zhì)進行干燥處理獲得混合燃料;[0017] 步驟2:將混合燃料和反應生成水進行一級預熱;[0018] 步驟3:將進行所述一級預熱處理后的所述混合燃料和所述反應生成水進行二級加熱處理,到達設定溫度后,獲得電堆陽極反應物并輸送至電池堆陽極;[0019] 步驟4:將氧化劑經(jīng)過一級預熱和二級加熱到達所述設定溫度后,獲得電堆陰極反應物,并輸送至電池堆陰極;[0020] 步驟5:電池堆的陽極和陰極發(fā)生電堆反應,輸出電能、反應產(chǎn)物和熱能;[0021] 步驟6:對于所述反應產(chǎn)物和所述熱能進行附屬能量轉(zhuǎn)換,所述反應產(chǎn)物生成所述剩余反應物質(zhì)和所述反應生成水分別進入所述步驟1和所述步驟2中實現(xiàn)循環(huán)參與所述電堆反應;所述熱能進行熱電轉(zhuǎn)換生成電能。[0022] 優(yōu)選的,在所述步驟1中多型燃料通過通用型重整/裂解裝置進行重整或裂解后進入脫硫裝置進行所述脫硫處理,所述脫硫處理時使用堿性物質(zhì)作為脫硫劑,利用中和反應去除燃料中的含硫物質(zhì),脫硫可避免電池堆陽極出現(xiàn)硫中毒的現(xiàn)象;進入干燥裝置進行所述干燥處理前的燃料,除原始燃料脫硫后的一級燃料(即沒有經(jīng)過所述電堆反應的燃料)外,還包括由附屬能量轉(zhuǎn)換及輸出模塊傳輸?shù)亩壢剂?即經(jīng)過所述電堆反應后還可以進入電堆發(fā)生二次氧化還原反應的尾氣成分),也就是所述剩余反應物質(zhì);所述干燥處理是去除所述中和反應產(chǎn)生的水,脫硫后燃料需進入干燥裝置去除中和反應產(chǎn)生的水,獲得干燥后燃料,避免對后續(xù)非反應用機械裝置的腐蝕和換熱模塊反應溫度的影響。[0023] 優(yōu)選的,所述步驟2中將所述脫硫處理后的所述多型燃料干燥后燃料經(jīng)過壓縮機二壓縮進入混合器,所述反應生成水經(jīng)過預熱器三進行預熱后通過蒸汽發(fā)生器變成水蒸氣與所述混合器內(nèi)的所述混合燃料進行混合,并通過預熱器二進行一級預熱。[0024] 優(yōu)選的,所述步驟5中所述電堆反應輸出直流電能經(jīng)過所述整流/逆變裝置進行整流或逆變后傳輸至電能輸出模塊做家庭供電、交通供電或者工業(yè)生產(chǎn)。[0025] 優(yōu)選的,所述步驟6中所述電堆反應輸出的所述熱能作用于內(nèi)燃機轉(zhuǎn)換為機械能,所述機械能作用于內(nèi)燃機驅(qū)動設備,如傳統(tǒng)汽車、輪船等;或者進行熱電轉(zhuǎn)換,經(jīng)過所述內(nèi)燃機轉(zhuǎn)換為所述機械能,然后所述機械能經(jīng)過發(fā)電機產(chǎn)生交流電能,供交流用電設備正常運行,生成的所述交流電能經(jīng)過整流器整流后轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔茌敵觥0026] 優(yōu)選的,所述步驟6中所述反應產(chǎn)物經(jīng)過尾氣分流器進行分流處理,分流獲得二氧化碳進行工業(yè)化肥制造;分流獲得的所述剩余反應物質(zhì)進入所述步驟1與所述脫硫處理獲得的所述多型燃料混合再次進行所述電堆反應;分流獲得的所述反應生成水經(jīng)過凈化器處理用于步驟2中或用于生產(chǎn)、生活用水。[0027] 優(yōu)選的,所述電池堆為SOFC電池堆,所述電堆模塊連接整流/逆變裝置,所述燃料和所述氧化劑傳輸至所述電堆模塊經(jīng)過電堆反應產(chǎn)生電能、熱能及反應產(chǎn)物,所述電能經(jīng)過所述整流/逆變裝置的轉(zhuǎn)換傳輸至電能輸出模塊,用于日常生產(chǎn)、生活和交通。[0028] 經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知,與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明公開提供了一種通用型固體氧化物燃料電池集成系統(tǒng)及工作方法,首先對燃料及反應剩余物質(zhì)進行處理混合獲得反應燃料,然后對反應燃料和反應所需的氧化劑進行預熱和加熱處理,升溫至反應所需的設定溫度,然后將反應燃料輸送至電堆模塊的SOFC電池堆陽極,氧化劑輸送至SOFC電池堆陰極,實現(xiàn)陽極和陰極的電堆反應,產(chǎn)生電能、熱能和剩余反應物質(zhì),電能和熱能可以直接用于生產(chǎn)、生活,剩余反應物質(zhì)經(jīng)過分流處理后可用于生產(chǎn)、生活和電堆反應原料,當需要增加電能輸出時可以通過熱電轉(zhuǎn)換模塊將產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)換為電能輸出,保證生產(chǎn)、生活所需。附圖說明[0029] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例,對于本領域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。[0030] 圖1附圖為本發(fā)明提供的通用型固體氧化物燃料電池集成系統(tǒng)連接關系示意圖。具體實施方式[0031] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖,對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例,而不是全部的實施例?;诒景l(fā)明中的實施例,本領域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發(fā)明保護的范圍。[0032] 本發(fā)明實施例公開了一種通用型固體氧化物燃料電池集成系統(tǒng),包括:氧化劑供應模塊、燃料供應模塊、換熱模塊、電堆模塊、附屬能量轉(zhuǎn)換及輸出模塊、SOFC控制模塊;氧化劑供應模塊向換熱模塊供應氧化劑,燃料供應模塊向換熱模塊供應燃料;換熱模塊對氧化劑和燃料加熱后傳輸至電堆模塊進行電堆反應,反應產(chǎn)物和熱能傳輸至附屬能量轉(zhuǎn)換及輸出模塊;附屬能量轉(zhuǎn)換及輸出模塊對反應產(chǎn)物進行處理并輸送至換熱模塊,經(jīng)過換熱模塊熱處理傳輸至燃料供應模塊;附屬能量轉(zhuǎn)換及輸出模塊對熱能進行熱電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電能并輸出;SOFC控制模塊電連接至氧化劑供應模塊、燃料供應模塊、換熱模塊、電堆模塊和附屬能量轉(zhuǎn)換及輸出模塊。[0033] 為了進一步優(yōu)化上述技術(shù)方案,氧化劑供應模塊設置有壓縮機一,通過壓縮機一將氧化劑輸送至換熱模塊。[0034] 為了進一步優(yōu)化上述技術(shù)方案,燃料供應模塊包括依次連接設置的通用型重整/裂解裝置、脫硫裝置、干燥裝置、壓縮機二和混合器;燃料經(jīng)過通用型重整/裂解裝置進行重整和裂解,然后經(jīng)過脫硫裝置的脫硫處理和干燥裝置的干燥處理再通過壓縮機二輸送至混合器,經(jīng)過混合器將處理后燃料輸送至換熱模塊。[0035] 為了進一步優(yōu)化上述技術(shù)方案,換熱模塊包括預熱器一、預熱器二、預熱器三、加熱器一、加熱器二、溫控閥門和蒸汽發(fā)生器;壓縮機一連接預熱器一,向預熱器一輸送氧化劑;混合器連接預熱器二,向預熱器二輸送處理后的燃料;預熱器一連接加熱器一,預熱器二連接加熱器二;溫控閥門連接預熱器二;預熱器三連接附屬能量轉(zhuǎn)換及輸出模塊和蒸汽發(fā)生器;蒸汽發(fā)生器連接混合器;加熱器一、加熱器二和溫控閥門連接電堆模塊。溫控閥門連接電堆模塊的SOFC電池堆,感受電堆模塊溫度變化,并傳輸電堆反應產(chǎn)生的熱能至預熱器一和預熱器二。[0036] 為了進一步優(yōu)化上述技術(shù)方案,附屬能量轉(zhuǎn)換及輸出模塊包括熱電轉(zhuǎn)換模塊、內(nèi)燃機二、內(nèi)燃驅(qū)動設備、工業(yè)化肥制造設備、尾氣分流器和凈化器;電堆模塊分別連接熱電轉(zhuǎn)換模塊、內(nèi)燃機二和尾氣分流器;內(nèi)燃機二連接內(nèi)燃氣驅(qū)動設備;尾氣分流器連接工業(yè)化肥制造設備、凈化器和干燥裝置;凈化器連接預熱器三。尾氣分流器接收電堆模塊輸送的反應產(chǎn)物,分流出二氧化碳傳輸至工業(yè)化肥制造設備進行工業(yè)化肥生產(chǎn);分流出剩余燃料反應物質(zhì)傳輸至燃料供應模塊的干燥裝置再次參與電堆反應產(chǎn)生電能和熱能,實現(xiàn)燃料的充分利用;分流出水經(jīng)過凈化器進行凈化,依次回傳經(jīng)過預熱器三和蒸汽發(fā)生器最終傳輸至混合器,參與燃料的預熱和電堆反應,或者經(jīng)過凈化生成中水、供暖用水和工業(yè)用水等供日常生活使用。[0037] 為了進一步優(yōu)化上述技術(shù)方案,SOFC控制模塊包括進料控制模塊、熱管理模塊和電堆控制模塊;進料控制模塊連接控制氧化劑供應模塊和燃料供應模塊;熱管理模塊連接控制換熱模塊;電堆控制模塊連接控制電堆模塊和附屬能量轉(zhuǎn)換及輸出模塊。[0038] 為了進一步優(yōu)化上述技術(shù)方案,換熱模塊的加熱器一、加熱器二、溫控閥門和蒸汽發(fā)生器均安裝有溫度傳感器,加熱器一、加熱器二、溫控閥門、蒸汽發(fā)生器和溫度傳感器均與熱管理模塊電連接,向熱管理模塊發(fā)送溫度信息,熱管理模塊根據(jù)溫度信息控制加熱器一、加熱器二、溫控閥門和蒸汽發(fā)生器的開啟、關閉和調(diào)節(jié)。[0039] 為了進一步優(yōu)化上述技術(shù)方案,氧化劑供應模塊的壓縮機一上設置有壓力傳感器,壓縮機一和壓力傳感器均電連接進料控制模塊,向進料控制模塊發(fā)送壓力信息,并由進料控制模塊根據(jù)壓力信息控制壓縮機一的開啟、關閉和調(diào)節(jié)。[0040] 為了進一步優(yōu)化上述技術(shù)方案,燃料供應模塊的多燃料存儲裝置和壓縮機二上安裝有壓力傳感器,脫硫裝置出口處安裝有成分檢測裝置;壓縮機二、壓力傳感器和成分檢測裝置均電連接進料控制模塊,壓力傳感器和成分檢測裝置向進料控制模塊發(fā)送壓力信息和成分檢測結(jié)果,進料控制模塊根據(jù)壓力信息調(diào)節(jié)多然料存儲裝置的儲存燃料量和壓縮機二向混合器二輸送燃料的量,進料控制模塊根據(jù)成分檢測結(jié)果控制燃料在脫硫裝置中的處理時間,保證燃料脫硫效果。[0041] 為了進一步優(yōu)化上述技術(shù)方案,熱電轉(zhuǎn)換模塊包括依次連接的內(nèi)燃機一、發(fā)電機和整流器;內(nèi)燃機連接電堆模塊;發(fā)電機輸出交流電能,整流器輸出直流電能。內(nèi)燃機將電堆模塊提供的熱能轉(zhuǎn)換成動能驅(qū)動發(fā)電機進行發(fā)電,產(chǎn)生交流電用于日常生產(chǎn)和生活;發(fā)電機可以將產(chǎn)生的交流電傳輸至整流器,整流形成直流電,輸出用于日常生產(chǎn)和生活。[0042] 為了進一步優(yōu)化上述技術(shù)方案,電堆模塊為SOFC電池堆,電堆模塊連接整流/逆變裝置,燃料和氧化劑傳輸至電堆模塊經(jīng)過電堆反應產(chǎn)生電能、熱能及反應產(chǎn)物,電能經(jīng)過整流/逆變裝置的轉(zhuǎn)換傳輸至電能輸出模塊,用于日常生產(chǎn)、生活和交通。SOFC電池堆上設置有壓力傳感器,與電堆控制模塊電連接,傳輸SOFC電池堆壓力信息,控制氧化劑和燃料的輸入量,控制電堆反應進度。[0043] 為了進一步優(yōu)化上述技術(shù)方案,附屬能量轉(zhuǎn)換及輸出模塊的尾氣分流器安裝有成分檢測裝置,用于不同成分的檢測和分流;其中內(nèi)燃機一和內(nèi)燃機二電連接電堆控制模塊,由電堆控制模塊控制工作,從而控制電堆模塊向內(nèi)燃機一和內(nèi)燃機二傳輸?shù)臒崃窟M行能量轉(zhuǎn)化處理。[0044] 為了進一步優(yōu)化上述技術(shù)方案,附屬能量轉(zhuǎn)換及輸出模塊輸出直流和交流電能至電能輸出模塊,用于日常生活、汽車動力和工廠生產(chǎn)制造等。[0045] 為了進一步優(yōu)化上述技術(shù)方案,電堆模塊產(chǎn)生電能通過整流/逆變裝置對直流電進行整流和逆變轉(zhuǎn)換用于日常生活、交通動力和工廠生產(chǎn)制造等供能。[0046] 為了進一步優(yōu)化上述技術(shù)方案,凈化器利用反應產(chǎn)物經(jīng)過尾氣分流器處理輸出的水進行進一步凈化處理,形成中水、供暖用水和工業(yè)用水,用于日常生活和生產(chǎn)。[0047] 電池集成系統(tǒng)工作方法,包括如下具體過程:[0048] S1:多型燃料經(jīng)過重整或裂解再脫硫處理,混合剩余反應物質(zhì)進行干燥處理獲得混合燃料;多型燃料和剩余反應物質(zhì)在燃料供應模塊進行處理,多型燃料經(jīng)過通用型重整/裂解裝置進行重整或裂解,然后進入脫硫裝置進行脫硫處理,可使用堿性物質(zhì)作為脫硫劑,利用中和反應去除燃料中的含硫物質(zhì),脫硫可避免SOFC電池堆陽極出現(xiàn)硫中毒的現(xiàn)象;[0049] 脫硫后燃料需進入干燥裝置進行干燥處理去除中和反應產(chǎn)生的水,獲得干燥后燃料,避免對后續(xù)非反應用機械裝置的腐蝕和熱換模塊反應溫度的影響;[0050] 進入干燥裝置前的燃料,除原始燃料脫硫后的一級燃料(即沒有經(jīng)過電堆反應的燃料)外,還包括由附屬能量轉(zhuǎn)換及輸出模塊傳輸?shù)亩壢剂?即剩余反應物質(zhì),是經(jīng)過電堆反應后還可以進入電堆發(fā)生二次氧化還原反應的尾氣成分);[0051] S2:將混合燃料和反應生成水進行一級預熱,干燥后的混合燃料經(jīng)過壓縮機二壓縮進入混合器,同時經(jīng)過電堆反應傳輸至附屬能量轉(zhuǎn)換及輸出模塊經(jīng)過凈化的反應生成水,經(jīng)過預熱器三進行預熱再經(jīng)過蒸汽發(fā)生器生成水蒸氣(蒸汽發(fā)生器生成的水蒸氣溫度通常低于電堆反應的理想溫度,所以還需要再進行加熱,由于直接采用加熱器加熱時需要額外的能量,因此電池系統(tǒng)利用自身電堆反應產(chǎn)生的熱能進行預熱),水蒸氣進入混合器與混合燃料混合后進入換熱模塊的預熱器二,進行一級預熱(預熱的能量來自于電堆模塊的電堆反應產(chǎn)生的附加熱量);[0052] S3:將進行一級預熱處理后的混合燃料和水蒸汽輸送至換熱模塊的加熱器二進行二級加熱處理,到達設定溫度后,獲得電堆陽極反應物并輸送至電堆模塊的SOFC電池堆陽極;[0053] S4:氧化劑供應模塊將氧化劑(空氣、氧氣或其它氧化劑)通過壓縮機一壓縮輸送至換熱模塊的預熱器一經(jīng)過一級預熱,再輸送至加熱器一進行二級加熱到達所述設定溫度后,獲得電堆陰極反應物,并輸送至電堆模塊的SOFC電池堆陰極;參與電堆反應的氧化劑和燃料必須達到一定的理想溫度,因此需要對氧化劑進行加熱,其中進行一級預熱的預熱器一的熱能來自電池系統(tǒng)自身的電堆反應產(chǎn)生的熱能,實現(xiàn)了能量的二次利用;[0054] S5:SOFC電池堆的陽極和陰極發(fā)生電堆反應,輸出電能、反應產(chǎn)物和熱能;電堆模塊的SOFC電池堆的陽極和陰極發(fā)生電堆反應輸出的直流電能,經(jīng)過整流/逆變裝置進行轉(zhuǎn)換后傳輸至電能輸出模塊做家庭供電、交通供電或者工業(yè)生產(chǎn);[0055] S6:對于反應產(chǎn)物和熱能進行附屬能量轉(zhuǎn)換,反應產(chǎn)物生成剩余反應物質(zhì)和反應生成水分別進入S1和S2中實現(xiàn)循環(huán)參與電堆反應;熱能進行熱電轉(zhuǎn)換生成電能;[0056] 反應產(chǎn)物經(jīng)過尾氣分流器進行分流處理,分流獲得二氧化碳進行工業(yè)化肥制造,分流獲得的剩余反應物質(zhì)進入S1與脫硫處理獲得的所述多型燃料混合再次進行電堆反應,分流獲得的所述反應生成水經(jīng)過凈化器處理用于S2中或用于作為中水、供暖用水、工業(yè)用水使用;[0057] 電堆反應輸出的熱能傳輸至附屬能量轉(zhuǎn)換及輸出模塊,可作用內(nèi)燃機二然后轉(zhuǎn)換為機械能作用于內(nèi)燃機驅(qū)動設備,如傳統(tǒng)汽車、輪船等;或者通過熱電轉(zhuǎn)換模塊,經(jīng)過內(nèi)燃機一轉(zhuǎn)換為機械能,然后經(jīng)過發(fā)電機產(chǎn)生電能,發(fā)電機端產(chǎn)生的交流電可輸出到電能輸出模塊,供交流用電設備正常運行;生成的交流電也可經(jīng)過整流器整流后轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姾筝敵龅诫娔茌敵瞿K。[0058] 為了進一步優(yōu)化上述技術(shù)方案,集成系統(tǒng)還包括SOFC控制模塊,SOFC控制模塊作為整個集成系統(tǒng)工作的主控器,主要包括進料控制模塊、熱管理模塊和電堆控制模塊;[0059] 進料控制模塊:主要包括檢測燃料存儲裝置內(nèi)的壓力傳感器,判斷燃料存儲量是否充足;通過成分檢測裝置檢測脫硫裝置中硫成分是否在限定值以下;檢測燃料供應模塊的用于壓縮輸送混合燃料的壓縮機二與氧化劑供應模塊用于壓縮輸送空氣(氧氣)等氧化劑的壓縮機一,通過壓力傳感器檢測壓縮機一和壓縮機二的壓力值是否大于設定最低值,如果小于或等于設定最低值則判定壓縮機損壞;[0060] 換熱模塊:主要包括燃料兩級加熱、(水)蒸汽兩級加熱和溫度調(diào)控;[0061] 電堆反應生成的水,經(jīng)過凈化后伴隨著熱量和反應物循環(huán)與燃料混合后進入熱換模塊,附屬能量及轉(zhuǎn)換模塊輸出的凈化的水通過蒸汽發(fā)生器生成水蒸氣,水蒸氣的溫度通常低于電堆反應的理想溫度,所以需要進行加熱,通過預熱器進行一級預熱,預熱器的能量來自電堆反應生成的熱量,實現(xiàn)能量的二次利用,避免了采用加熱器直接加熱時需要輸入額外的能量,節(jié)省能源,同時為避免過度預熱增加了溫控閥門,來調(diào)節(jié)電堆模塊向預熱器傳遞的熱量;然后再經(jīng)過加熱器實現(xiàn)混合后的燃料和水蒸氣的二次加熱,達到電堆反應的所需溫度;[0062] 電堆控制模塊:主要包括通過壓力傳感器檢測的電池陰極入口處空氣的分布密度判斷,監(jiān)督空氣可以均勻的到達個單體;[0063] 進行熱電分配,根據(jù)用電需求功率判斷電堆的工作模式,當需求比較小時,可提前停止電堆反應,電堆生成的電能輸出到電能輸出模塊的用戶端,剩下需求電能可利用電堆反應生成的通過附屬熱能通過熱電轉(zhuǎn)換模式生成電能輔助實現(xiàn)需求電能供應;當需求功率較大時,在電堆持續(xù)工作的同時在附屬能量轉(zhuǎn)換及輸出模塊利用電堆反應產(chǎn)生的熱能進行熱電轉(zhuǎn)換模塊工作,增大電能輸出功率。[0064] 附屬能量轉(zhuǎn)換及輸出模塊的熱電轉(zhuǎn)換模塊:[0065] 1)避免能源浪費:提高電堆反應附屬輸出熱能的再利用,電堆反應生成的熱量可以通過熱電轉(zhuǎn)換裝置直接轉(zhuǎn)換為用戶端所需的電能,包括直流電和交流電;[0066] 2)提高電能輸出能力:電堆的輸出能量與電堆系統(tǒng)本身容量有關,需求的輸出能量越高,對電堆的容量需求越大,成本越高。當電堆設備的成本確定以后,基本電能的輸出能量也就確定了,為了節(jié)約成本實現(xiàn)一定范圍內(nèi)的電能輸出變化,采用熱電轉(zhuǎn)換模塊實現(xiàn)電能供應變化;[0067] 當用戶端用電需求大于電堆額定輸出功率時,熱電轉(zhuǎn)換模塊可以憑借電堆反應產(chǎn)生的熱能輔助發(fā)電,熱能驅(qū)動熱電轉(zhuǎn)換模塊的內(nèi)燃機工作產(chǎn)生機械能,機械能帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)動產(chǎn)生交流電作用于用戶端交流用電設備,同時也可以將交流電經(jīng)過整流器整流為直流電作用于用戶端直流用電設備;[0068] 3)可根據(jù)用戶端直流/交流用電需求,調(diào)整對熱電轉(zhuǎn)換模塊的熱能供應,以及發(fā)電機和整流器的工作狀態(tài),從而調(diào)節(jié)直流電和交流電的輸出量。[0069] 本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述,每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處,各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的裝置而言,由于其與實施例公開的方法相對應,所以描述的比較簡單,相關之處參見方法部分說明即可。[0070] 對所公開的實施例的上述說明,使本領域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的,本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下,在其它實施例中實現(xiàn)。因此,本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例,而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
聲明:
“通用型固體氧化物燃料電池集成系統(tǒng)及工作方法” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學習研究,如用于商業(yè)用途,請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)