[发明专利]用于生产高压蒸汽的具有废热回收的燃料电池系统

权利要求书

1.一种燃料电池系统，其包括：

至少一个高温燃料电池堆，所述高温燃料电池堆具有阳极侧和阴极侧并且被配置为产生电力；

排出物回流换热器，所述排出物回流换热器被配置为冷却从所述至少一个高温燃料电池堆的所述阳极侧输出的阳极排出物，并使用所述阳极排出物中的热量来预热输入的氧化剂气体；

热交换器，所述热交换器被配置为从所述排出物回流换热器接收预热的输入的氧化剂气体，并从所述至少一个高温燃料电池堆的所述阴极侧接收阴极排出物，并且进一步使用所述至少一个高温燃料电池堆的所述阴极侧输出的所述阴极排出物中的热量预热所述输入的氧化剂气体；以及

阳极气体氧化器/高水平热回收组件，所述阳极气体氧化器/高水平热回收组件包括：阳极气体氧化器，所述阳极气体氧化器被配置为使用从所述热交换器接收的所述输入的氧化剂气体氧化从所述排出物回流换热器接收的阳极气体，并输出温度在1000至2000°F(537.78至1093.33℃)范围内的高温氧化剂气体；以及

高水平热回收系统，所述高水平热回收系统被配置为从所述阳极气体氧化器接收所述高温氧化剂气体，从所述高温氧化剂气体中回收高水平热量，并向所述至少一个高温燃料电池堆的阴极侧输出高温氧化剂气体。

2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中所述高水平热回收系统包括锅炉，所述锅炉被配置为接收给水并使用由所述阳极气体氧化器产生的所述高水平热量来产生高压高温蒸汽。

3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其还包括水输送组件，所述水输送组件被配置为从所述阳极排出物中回收水并输出与水分离的阳极排出物，其中所述阳极气体氧化器被配置为氧化所述与水分离的阳极排出物。

4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其中所述排出物回流换热器进一步被配置为预热所述与水分离的阳极排出物并将经过加热的与水分离的阳极排出物输出到所述阳极气体氧化器。

5.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其还包括加热器，所述加热器被配置为使用来自从所述至少一个高温燃料电池堆输出的燃料电池氧化剂排出物的废热来加热所述氧化剂气体，然后将经过加热的氧化剂气体提供给所述阳极气体氧化器。

6.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其还包括燃料处理组件，所述燃料处理组件被配置为处理输入的燃料，然后将经过处理的燃料供应到所述至少一个高温燃料电池堆，所述燃料处理组件包括加湿器/热交换器组件，所述加湿器/热交换器组件被配置为使用水、在所述锅炉中产生的所述高压高温蒸汽的第一部分、或其组合来加湿所述输入的燃料，并使用来自从所述至少一个高温燃料电池堆输出的氧化剂排出物的废热来预热经过加湿的燃料。

7.根据权利要求6所述的燃料电池系统，其还包括水输送组件，所述水输送组件被配置为(i)从所述阳极排出物中回收水并将所回收的水输出到所述加湿器/热交换器组件以用于加湿所述输入的燃料，并且(ii)输出与水分离的阳极排出物以用于所述阳极气体氧化器中。

8.根据权利要求6或权利要求7所述的燃料电池系统，其还包括膨胀器组件，所述膨胀器组件被配置为使所述高压高温蒸汽的所述第一部分膨胀并将较低压力的蒸汽输出到所述加湿器/热交换器组件，同时从所述膨胀过程产生动力，其中由所述膨胀器组件产生的动力从所述系统输出或在所述系统内使用。

9.根据权利要求8所述的燃料电池系统，其还包括鼓风机，所述鼓风机被配置为向所述系统供应氧化剂气体，其中所述鼓风机与所述膨胀器组件直接相连，以使得由所述膨胀器组件产生的动力可直接由所述鼓风机使用。

10.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中所述高水平热回收系统被配置为向以下中的一个或多个提供高水平热量：燃料重整组件、炼油焦化器单元、重油蒸馏器单元和膨胀器。