[发明专利]一种基于天然气重整制氢和燃料电池的复合联供系统

说明书

本发明公开了一种基于天然气重整制氢和燃料电池的复合联供系统，包括天然气制氢系统、吸收式制冷系统、布雷顿循环系统、燃料电池、有机朗肯循环系统和供能系统。天然气制氢系统通过布雷顿循环所提供的热源，以天然气为原料重整制氢；吸收式制冷系统由布雷顿循环所提供的部分热源驱动，其冷凝所需冷量由有机朗肯循环提供，吸收式制冷系统负责用户的供冷；布雷顿循环系统通过燃烧天然气来供能，其中一部分用来重整制氢，还有一部分给燃气轮机做功，做功后的尾气先后用来预热燃料电池的进气和用做有机朗肯循环的热源；燃料电池以天然气为原料进行反应发电，产生的废气在驱动有机朗肯循环的运行后，继续给用户供热。灵活地实现了冷、热、电、氢的复合联供，达到了节能减排的目的。

技术领域

本发明涉及一种能源利用技术，尤其涉及一种基于天然气重整制氢和燃料电池的复合联供系统。

背景技术

能源是人类生存和发展的基石，在经济社会快速发展的今天，化石能源已不能满足绿色清洁发展的要求，作为不可再生能源，化石能源的日益枯竭促使人们寻找其替代品。在诸多能源中，氢能逐渐被人们关注并受到重视。

氢能具有来源广泛、清洁环保、高效灵活、应用范围广泛等优势。在我国，氢能在工业领域的应用已经较为成熟，但从长远来看，传统的工业制氢方法存在一定的热污染，对余热回收不够彻底。同时还可以挖掘氢能在发电、储能等领域的潜力，将氢能有效地应用于能源行业之中。

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，SOFC)，属于第三代燃料电池，是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。同时其所工作温度可达900～1300K，不仅需要长时间的预热，还会产生大量的废气废热，因此有必要对此进行改进。

有机朗肯循环(ORC)是以低沸点有机物为循环工质的朗肯循环，是余热利用领域的一项关键技术，可将能源系统排放的废热转换为高品位的电能，从而提高能源的整体利用效率。同时吸收式制冷本身无毒且对环境友好，可以在温度不高的热源驱动下制冷，特别适合对中低温的余热进行回收。

综上所述，如何针对传统的制氢方法和固体氧化物燃料电池存在的不足进行改进，采用高效的余热回收技术，通过能源多元化转化输出的方式实现能源的高效利用，是目前本领域亟待解决的问题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是提供了一种基于天然气重整制氢和燃料电池的复合联供系统，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的基于天然气重整制氢和燃料电池的复合联供系统，包括天然气制氢系统、吸收式制冷系统、布雷顿循环系统、燃料电池、有机朗肯循环系统和供能系统；

所述的天然气制氢系统包括天然气储罐21、脱硫罐11、储水罐5、压气机1、重整反应器2、水蒸气发生器3、转换反应器4、回热器6、氢气分离器7、氢气储罐8；

所述天然气储罐21的一个出口与脱硫罐11进口连接，脱硫罐11的一个出口与压气机1进口连接，压气机1的出口与重整反应器2的一个进口相连，重整反应器2的出口和水蒸气发生器3热端进口相连，水蒸气发生器3热端的出口与转换反应器4的进料口相连，转换反应器4的出料口和回热器6热端进口连接，回热器6热端出口和氢气分离器7的进料口相连，氢气分离器7的氢气出口和氢气储罐相连；

所述储水罐5和水蒸气发生器3的冷端进口连接，从水蒸气发生器3的冷端出口同时连接了重整反应器2的水蒸气入口和固体氧化物燃料电池29的水蒸气入口。

与现有技术相比，本发明所提供的基于天然气重整制氢和燃料电池的复合联供系统，能够节省能源，并在减少对环境的污染的同时，实现能源的多元化输出和高效利用。

附图说明