[发明专利]一种高效能量耦合的固体氧化物燃料电池发电系统

权利要求书

1.一种高效能量耦合的固体氧化物燃料电池发电系统，其特征在于，该发电系统包括热交换过程、燃料电池发电过程和余热回收过程，其中：

热交换过程在热交换部分中进行，燃料气通过重整燃料进气口进入燃料腔中，再分配到各个燃料重整管，燃料气在燃料重整管内发生重整反应，重整后得到的重整气先进入重整气腔，再经重整气出口排出；空气通过第一空气进气口进入进气空气腔中，再分配到各个空气换热管内进行预热，经预热后的空气进入出气空气腔，再经下方的空气出口排出；

燃料电池发电过程在燃料电池部分中进行，从热交换部分出来的重整气经第二燃料气进气口进入燃料电池部分作为燃料电池部分的燃料气使用；从热交换部分出来的预热后的空气经第二空气进气口进入燃料电池部分作为燃料电池部分氧化用气体；另外，从燃料电池部分的阳极尾气出口排出的阳极尾气，经阳极尾气进气口进入热交换部分，而从燃料电池部分的阴极尾气出口排出的阴极尾气，经阴极尾气进气口进入热交换部分；

余热回收过程在余热回收部分中进行，从热交换部分排出来的燃烧尾气经尾气进口进入，冷水经冷水进口进入用于吸收尾气中的热量，降温后的尾气经尾气出口排出系统，升温后的水经热水出口排出系统。

热交换过程中产生的重整气，作为燃料气在燃料电池发电后所产生的高温尾气返回到热交换部分，在热交换部分内催化燃烧剩余的燃料气，从而释放热量为燃料气重整反应过程提供热量，并预热新鲜空气；热交换过程中的热空气，作为氧化气体在燃料电池发电后，剩余的高温空气返回到热交换部分中与剩余的燃料气发生催化燃烧反应，尾气催化燃烧后则进入余热回收部分，通过冷水进一步吸收尾气的热量，实现余热充分利用。

2.如权利要求1所述的高效能量耦合的固体氧化物燃料电池发电系统，其特征在于，该系统中所述热交换部分设置于壳体中，所述壳体上部的左侧为燃料腔，右侧为进气空气腔；其中：所述燃料腔的正下方为尾气燃烧腔，所述尾气燃烧腔的正下方为阴极尾气腔，所述阴极尾气腔的正下方为重整气腔，且所述尾气燃烧腔与阴极尾气腔之间通过挡板隔开，所述阴极尾气腔与重整气腔之间也通过挡板隔开，在所述尾气燃烧腔与阴极尾气腔中相间隔地设置有若干根燃料重整管；

所述进气空气腔的正下方为空气换热腔，所述空气换热腔的正下方为阳极尾气腔，所述阳极尾气腔的正下方为出气空气腔，且所述空气换热腔与阳极尾气腔之间通过第一挡板隔开，所述阳极尾气腔与出气空气腔通过第二挡板相隔开，在所述第二挡板上还固定设置有若干个阴极尾气导管，所述空气换热腔与阳极尾气腔中相间隔地设置有若干根空气换热管。

3.如权利要求2所述的高效能量耦合的固体氧化物燃料电池发电系统，其特征在于，所述燃料电池部分的内部装有燃料电池发电模块，在燃料电池部分的上方设置有第二燃料气进气口和第二空气进气口；在燃料电池发电模块的下方还设置有阳极尾气出口和阴极尾气出口。

4.如权利要求3所述的高效能量耦合的固体氧化物燃料电池发电系统，其特征在于，所述燃料电池发电模块为平板型、管型、扁管型。

5.如权利要求1所述的高效能量耦合的固体氧化物燃料电池发电系统，其特征在于，所述余热回收部分的外壳上设置有尾气进口、尾气出口、冷水进口和热水出口，所述尾气进口与热交换部分中的燃烧尾气出气口通过管线相连接。

6.如权利要求2所述的高效能量耦合的固体氧化物燃料电池发电系统，其特征在于，在所述燃料腔的上方设有重整燃料进气口，所述进气空气腔的上方设有第一空气进气口，所述重整气腔的下方设有重整气出口，所述出气空气腔的下方设有空气出口，所述阳极尾气腔的一侧设有阳极尾气进气口，所述阳极尾气腔的另一侧设有阴极尾气进气口；所述空气燃烧腔的一侧设置有燃烧尾气出气口。

7.如权利要求6所述的高效能量耦合的固体氧化物燃料电池发电系统，其特征在于，所述燃料腔与进气空气腔之间通过第一隔板隔开，所述重整气腔与出气空气腔之间通过第二隔板隔开。