整体煤气化固体氧化物燃料电池-蒸汽轮机联合发电系统及工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109361000A(43)申请公布日2019.02.19(21)申请号201811024417.6(22)申请日2018.09.04(71)申请人新地能源工程技术有限公司地址065001河北省廊坊市经济技术开发区华祥路118号新奥科技园B楼(72)发明人苏海兰史立杰段妮丽司瑞刚李晨佳冯璐瑶常俊石(74)专利代理机构北京卓恒知识产权代理事务所(特殊普通合伙)11394代理人唐曙晖(51)Int.Cl.H01M8/04014(2016.01)H01M8/04029(2016.01)H01M8/0612(2016.01)权利要求书2页说明书7页附图1页(54)发明名称整体煤气化固体氧化物燃料电池-蒸汽轮机联合发电系统及工艺(57)摘要本发明提供一种整体煤气化固体氧化物燃料电池-蒸汽轮机联合发电系统及工艺，该系统包括通过管道连接的空分装置、气化炉、合成气净化装置、固体氧化物燃料电池、气液分离器、蒸汽锅炉、蒸汽轮机、发电机和换热器，该系统采用煤与氧气反应制备的合成气为原料，采用固体氧化物燃料电池和蒸汽轮机联合发电，同时输出一定量的热水，解决了熔融碳酸盐燃料电池电解质的腐蚀及泄露问题，同时节省投资，节约能源，提高系统的热效率。CN109361000ACN109361000A权利要求书1/2页1.一种整体煤气化固体氧化物燃料电池-蒸汽轮机联合发电系统，其特征在于：其包括将空气中的氧气和氮气进行分离的空分装置、使煤和氧气发生煤气化反应生成合成气的具有氧气入口和煤入口的气化炉、对合成气进行净化处理的合成气净化装置、固体氧化物燃料电池、对阳极尾气进行气液分离的气液分离器、使得阳极尾气与阴极尾气反应产热并预热氧气和产生蒸汽的蒸汽锅炉、蒸汽轮机、发电机和用于热量交换的第一、第二、第三和第四换热器，所述空分装置的气体入口与空气输入管道连接，空分装置的氧气输出管道分为两个支管，一个支管连接于气化炉的氧气入口，气化炉的合成气输出管道连接于第一换热器的高温气体入口，第一换热器的高温气体出口通过管道连接合成气净化装置，出合成气净化装置后返回连接于第一换热器的低温气体入口，第一换热器的低温气体出口经管道连接于第二换热器的低温气体入口，第二换热器的低温气体出口经管道连接于固体氧化物燃料电池的阳极入口，固体氧化物燃料电池的阳极尾气输出管道连接于第二换热器的高温气体入口，第二换热器的高温气体出口经管道连接于气液分离器的气体入口，气液分离器的气体出口经管道连接于蒸汽锅炉的阳极尾气入口，从空分装置的氧气输出管道分出的另一支管连接于蒸汽锅炉的氧气入口，蒸汽锅炉的氧气输出管道连接于第三换热器的低温气体入口，第三换热器的低温气体出口经管道连接于固体氧化物燃料电池的阴极入口，固体氧化物燃料电池的阴极尾气出口连接第三换热器的高温气体入口，第三换热器的高温气体出口通过管道经第四换热器之后返回连接于蒸汽锅炉的阴极尾气入口，蒸汽锅炉的蒸汽输出管道连接于蒸汽轮机的蒸汽入口，蒸汽轮机与发电机之间通过传动轴连接。2.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于：所述合成气净化装置包括通过输气管道依次连接的颗粒物脱除装置、脱硫装置和汞脱除装置，优选地，所述颗粒物脱除装置为袋式除尘器或电除尘器，脱除合成气中的颗粒物。3.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于：所述第一换热器为实现合成气与净化气热交换的板式换热器，第二换热器为固体氧化物燃料电池阳极尾气与净化气进行热交换的板式换热器，第三换热器为固体氧化物燃料电池阴极尾气与氧气进行热交换的板式换热器。4.根据权利要求1-3的任一项所述的发电系统，其特征在于：所述第四换热器的高温气体入口连接于第三换热器的高温气体出口，第四换热器的低温液体入口连接于冷水管，优选为管壳式换热器。5.根据权利要求1-4的任一项所述的发电系统，其特征在于：所述固体氧化物燃料电池由阳极、阴极和电解质组成，阳极和阴极分别在电解质的两侧，电解质、阴极和阳极的材料均为陶瓷，具有全固态结构。6.根据权利要求1-5的任一项所述的发电系统，其特征在于：所述气化炉设有固体煤入口。7.根据权利要求1-6的任一项所述的发电系统，其特征在于：所述气液分离器设有热水出口。8.根据权利要求1-7的任一项所述的发电系统，其特征在于：所述蒸汽轮机的冷凝水输出管道返回连接于蒸汽锅炉的冷水入口。9.一种整体煤气化固体氧化物燃料电池发电工艺，包括如下步骤：2CN109361000A权利要求书2/2页(1)空气通入空分装置，在空分装置内氧气与氮气分离，氧气通过空分装置的氧气输出管道分为两股，一股进入气化炉和煤发生煤气化反应生成合成气，从气化炉输出的合成气温度为800-900℃，合成气经第一换热器的高温气体入口进入第一换热器换热后，温度降