电冷联供系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电冷联供系统，电冷联供系统包括：原料供应子系统、燃料电池发电子系统、燃气透平发电子系统、朗肯循环发电子系统、制冷子系统，原料供应子系统用于向燃料电池发电子系统的燃料电池供应原料，且具有原料换热器组；其中燃料电池的燃气出口与燃烧室的燃气进口相连；燃气透平的出口与原料换热器组的热侧进口及余热锅炉的热侧进口相连，原料换热器组的热侧出口与余热锅炉的热侧进口相连；余热锅炉的冷侧进口和蒸汽透平的出口分别与制冷子系统相连。本发明专利技术的电冷联供系统，将制冷子系统和多个发电子系统耦合连接，可以实现高、中、低温热源的有效利用，燃料的利用率高，且通过调节燃气透平排气的两个支路的排气量可以调节冷电比。

Electric cooling combined supply system

The invention discloses an electric cooling combined supply system, which comprises a raw material supply subsystem, a fuel cell generation electronic system, a gas turbine generation electronic system, a Rankine cycle generation electronic system and a refrigeration subsystem. The raw material supply subsystem is used to supply raw materials to the fuel cell of the fuel cell generation electronic system, and has a raw material heat exchanger group, wherein the fuel gas of the fuel cell The outlet is connected with the gas inlet of the combustion chamber; the outlet of the gas turbine is connected with the heat side inlet of the raw material heat exchanger group and the heat side inlet of the waste heat boiler; the heat side outlet of the raw material heat exchanger group is connected with the heat side inlet of the waste heat boiler; the cold side inlet of the waste heat boiler and the outlet of the steam turbine are respectively connected with the refrigeration subsystem. The electric cooling combined supply system of the invention can realize the effective utilization of high, medium and low temperature heat sources by coupling the refrigeration subsystem and a plurality of generator electronic systems, and the utilization rate of fuel is high, and the cold electricity ratio can be adjusted by adjusting the exhaust amount of the two branches of the gas turbine exhaust.

【技术实现步骤摘要】
电冷联供系统
本专利技术属于能源利用领域，具体而言，涉及一种电冷联供系统。
技术介绍
固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种高效清洁的发电装置，属于高温燃料电池的一种。由于其发电效率高，可采用管道天然气、城市煤气等常见燃气为输入燃料，可根据需求大小模块化组合使用，且排热温度高，余热利用价值较高，因此在分布式供能领域有较大的利用潜力。由于SOFC排气温度可达800℃以上，具有较强的做功能力，因此如果直接进行热回收利用将难以实现其能量价值的最大化利用。而且排气中还有未完全燃烧的燃料气体，因此，现有一些做法是将SOFC排气通过燃烧室充分燃烧后送入微型燃气透平(GT)进行做功能力的回收(即SOFC+GT循环)，以提高整个系统的发电效率。微型燃气透平排气可达300℃，且是显热热源，相关技术中，微型燃气透平排气直接用于制冷，利用率不高，且无法调节制冷量与发电量的比例，存在改进空间。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种电冷联供系统，所述电冷联供系统燃料的利用率高，且可以调节冷电比。根据本专利技术实施例的电冷联供系统，包括：原料供应子系统、燃料电池发电子系统、燃气透平发电子系统、朗肯循环发电子系统、制冷子系统，所述原料供应子系统用于向所述燃料电池发电子系统的燃料电池供应原料，且具有原料换热器组；所述燃气透平发电子系统包括相连的燃烧室、燃气透平和第一发电机；所述朗肯循环发电子系统包括相连的余热锅炉、蒸汽透平和第二发电机；其中所述燃料电池的燃气出口与所述燃烧室的进口相连；所述燃气透平的出口与所述原料换热器组的热侧进口及所述余热锅炉的热侧进口相连，所述原料换热器组的热侧出口与所述余热锅炉的热侧进口相连；所述余热锅炉的冷侧进口和所述蒸汽透平的出口分别与所述制冷子系统相连。本专利技术的电冷联供系统，将制冷子系统和多个发电子系统耦合连接，可以实现高、中、低温热源的有效利用，燃料的利用率高，且通过调节燃气透平排气的两个支路的排气量可以调节冷电比。根据本专利技术一个实施例的电冷联供系统，所述燃气透平发电子系统还包括烟气分流器，所述烟气分流器的进口与所述燃气透平的出口相连，所述烟气分流器的第一出口与所述原料换热器组的热侧进口相连，所述烟气分流器的第二出口与余热锅炉的热侧进口相连。根据本专利技术一个实施例的电冷联供系统，所述原料换热器组包括：重整器，所述重整器的燃料进口用于通入燃料，所述重整器的燃料出口与所述燃料电池的阳极进口相连；气气换热器，所述气气换热器的冷侧进口用于通入氧化性气体，所述气气换热器的冷侧出口与所述燃料电池的阴极进口相连；气水换热器，所述气水换热器的冷侧进口用于通入水，所述气水换热器的冷侧出口与所述重整器的水进口相连；其中所述重整器的烟气进口与所述燃气透平的出口相连，所述重整器的烟气出口与所述气气换热器的热侧进口相连，所述气气换热器的热侧出口与所述气水换热器的热侧进口相连，所述气水换热器的热侧出口与所述余热锅炉的热侧进口相连。根据本专利技术一个实施例的电冷联供系统，所述原料供应子系统包括：燃料压缩机，所述燃料压缩机的出口与所述重整器的燃料进口相连；空压机，所述空压机的出口与所述气气换热器的冷侧进口相连；水泵，所述水泵的出口与所述气水换热器的冷侧进口相连。根据本专利技术一个实施例的电冷联供系统，所述气气换热器的冷侧出口与所述燃烧室的氧化剂进口相连，所述燃料压缩机的出口与所述燃烧室的燃料进口相连。根据本专利技术一个实施例的电冷联供系统，所述原料供应子系统还包括：脱硫器，所述脱硫器连接在所述燃料压缩机的出口与所述重整器的燃料进口之间。根据本专利技术一个实施例的电冷联供系统，所述燃烧室的出口与所述燃气透平的进口及所述原料换热器组的热侧进口相连。根据本专利技术一个实施例的电冷联供系统，所述朗肯循环发电子系统还包括：蒸汽分流器，所述蒸汽分流器的进口与所述余热锅炉的冷侧出口相连，所述蒸汽分流器的第一出口与所述蒸汽透平的进口相连，所述蒸汽分流器的第二出口与所述蒸汽透平的出口相连。根据本专利技术一个实施例的电冷联供系统，所述蒸汽分流器的第二出口与所述蒸汽透平的出口之间设有蒸汽阀门。根据本专利技术一个实施例的电冷联供系统，所述制冷子系统包括：再沸器、低压溶液泵、溶液换热器、精馏塔、第二冷凝器、过冷器、氨节流阀、蒸发器、吸收器和溶液节流阀；其中所述再沸器的热侧进口与所述蒸汽透平的出口相连，所述再沸器的热侧出口与所述朗肯循环发电子系统的第一冷凝器的热侧进口相连，所述第一冷凝器的热侧出口通过所述朗肯循环发电子系统的高压溶液泵与所述余热锅炉的冷侧进口相连，所述再沸器冷侧出口与所述溶液换热器的热侧进口相连，所述溶液换热器的热侧出口通过所述溶液节流阀与所述吸收器的热侧进口相连，所述吸收器的热侧出口通过所述低压溶液泵与所述溶液换热器的冷侧进口相连，所述溶液换热器的冷侧出口与所述精馏塔的进口相连，所述精馏塔的蒸汽出口与所述第二冷凝器的热侧进口相连，所述第二冷凝器的热侧出口与所述过冷器的热侧进口相连，所述过冷器的热侧出口通过所述氨节流阀与所述蒸发器的冷侧进口相连，所述蒸发器的冷侧出口与所述过冷器的冷侧进口相连，所述过冷器的冷侧出口与所述吸收器的热侧进口相连。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术实施例的电冷联供系统的结构示意图。附图标记：燃料压缩机1，脱硫器2，重整器3，水泵4，气水换热器5，空压机6，气气换热器7；燃料电池8，逆变器9；燃烧室10，燃气透平11，第一发电机12，烟气分流器13；余热锅炉14，蒸汽分流器15，蒸汽透平16，第二发电机17；蒸汽阀门18，再沸器19，第一冷凝器20，高压溶液泵21，低压溶液泵22，溶液换热器23，精馏塔24，第二冷凝器25，过冷器26，氨节流阀27，蒸发器28，吸收器29和溶液节流阀30。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电冷联供系统，其特征在于，包括：原料供应子系统、燃料电池发电子系统、燃气透平发电子系统、朗肯循环发电子系统、制冷子系统，所述原料供应子系统用于向所述燃料电池发电子系统的燃料电池供应原料，且具有原料换热器组；所述燃气透平发电子系统包括相连的燃烧室、燃气透平和第一发电机；所述朗肯循环发电子系统包括相连的余热锅炉、蒸汽透平和第二发电机；其中/n所述燃料电池的燃气出口与所述燃烧室的进口相连；所述燃气透平的出口与所述原料换热器组的热侧进口及所述余热锅炉的热侧进口相连，所述原料换热器组的热侧出口与所述余热锅炉的热侧进口相连；所述余热锅炉的冷侧进口和所述蒸汽透平的出口分别与所述制冷子系统相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种电冷联供系统，其特征在于，包括：原料供应子系统、燃料电池发电子系统、燃气透平发电子系统、朗肯循环发电子系统、制冷子系统，所述原料供应子系统用于向所述燃料电池发电子系统的燃料电池供应原料，且具有原料换热器组；所述燃气透平发电子系统包括相连的燃烧室、燃气透平和第一发电机；所述朗肯循环发电子系统包括相连的余热锅炉、蒸汽透平和第二发电机；其中
所述燃料电池的燃气出口与所述燃烧室的进口相连；所述燃气透平的出口与所述原料换热器组的热侧进口及所述余热锅炉的热侧进口相连，所述原料换热器组的热侧出口与所述余热锅炉的热侧进口相连；所述余热锅炉的冷侧进口和所述蒸汽透平的出口分别与所述制冷子系统相连。


2.根据权利要求1所述的电冷联供系统，其特征在于，所述燃气透平发电子系统还包括烟气分流器，所述烟气分流器的进口与所述燃气透平的出口相连，所述烟气分流器的第一出口与所述原料换热器组的热侧进口相连，所述烟气分流器的第二出口与余热锅炉的热侧进口相连。


3.根据权利要求1所述的电冷联供系统，其特征在于，所述原料换热器组包括：
重整器，所述重整器的燃料进口用于通入燃料，所述重整器的燃料出口与所述燃料电池的阳极进口相连；
气气换热器，所述气气换热器的冷侧进口用于通入氧化性气体，所述气气换热器的冷侧出口与所述燃料电池的阴极进口相连；
气水换热器，所述气水换热器的冷侧进口用于通入水，所述气水换热器的冷侧出口与所述重整器的水进口相连；其中
所述重整器的烟气进口与所述燃气透平的出口相连，所述重整器的烟气出口与所述气气换热器的热侧进口相连，所述气气换热器的热侧出口与所述汽水换热器的热侧进口相连，所述气水换热器的热侧出口与所述余热锅炉的热侧进口相连。


4.根据权利要求3所述的电冷联供系统，其特征在于，所述原料供应子系统包括：
燃料压缩机，所述燃料压缩机的出口与所述重整器的燃料进口相连；
空压机，所述空压机的出口与所述气气换热器的冷侧进口相连；
水泵，所述水泵的出口与所述气水换热器的冷侧进口相连。


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【专利技术属性】
技术研发人员：孙流莉，赵宇峰，
申请(专利权)人：国家电投集团氢能科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11