本發(fā)明涉及熱供系統(tǒng)，具體地說是CO₂零排放的固體氧化物燃料電池冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

面對世界范圍內(nèi)的能源緊張和日益嚴(yán)峻的環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)能源的高效利用和污染物排放有效控制是世界各國亟待解決的重大課題。固體氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)是一種通過電化學(xué)反應(yīng)將燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的高效能源轉(zhuǎn)換裝置，因其具有發(fā)電效率高、余熱利用價值大、燃料適用廣和污染排放低等優(yōu)點(diǎn)，近年來在分布式發(fā)電和供能領(lǐng)域受到越來越多的重視，被認(rèn)為是解決當(dāng)今能源問題的有效途徑之一。

通常將SOFC與常規(guī)動力裝置(燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī))或余熱回收裝置(余熱鍋爐、吸收式制冷機(jī))組成聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，以獲得較高的能源利用效率。呂小靜等研究了以木片氣化氣為燃料的IT-SOFC/GT混合動力系統(tǒng)，其發(fā)電效率可達(dá)59.24％。Mehdi對混合系統(tǒng)進(jìn)行了模擬與優(yōu)化設(shè)計(jì)研究。在SOFC分布式冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)方面，F(xiàn)ahad對SOFC、生物質(zhì)及太陽能驅(qū)動的三種冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)進(jìn)行了對比研究，結(jié)果表明三種系統(tǒng)中SOFC冷熱電系統(tǒng)具有最高的發(fā)電效率和火用效率。但現(xiàn)有常見的循環(huán)系統(tǒng)，在利用能源的同時卻產(chǎn)生了較高濃度的CO₂問題。

另一方面，由于SOFC反應(yīng)過程不同于常規(guī)燃燒反應(yīng)，SOFC中的燃料在反應(yīng)中不需要與氧化劑直接接觸混合，因此避免了常規(guī)燃燒反應(yīng)尾氣中的CO₂濃度降低(被大量N₂摻混)及CO₂脫除能耗極大的問題。SOFC這種獨(dú)特的反應(yīng)形式為CO₂富集和分離回收提供了條件，有利于實(shí)現(xiàn)低能耗零排放系統(tǒng)。因此，基于SOFC循環(huán)的CO₂零排放系統(tǒng)可為解決能源利用效率低和污染排放嚴(yán)重的問題提供新思路和方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述問題，為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，特提供CO₂零排放的固體氧化物燃料電池冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)冷熱電三聯(lián)供，充分利用了固體燃料燃燒釋放的能量，并對CO₂進(jìn)行除水回收利用，實(shí)現(xiàn)CO₂的零排放。

本發(fā)明第二目的是提供有機(jī)朗肯循環(huán)與吸收式制冷結(jié)構(gòu)并聯(lián)設(shè)置的CO₂零排放的固體氧化物燃料電池冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，進(jìn)一步充分利用了現(xiàn)有能源，提高能源利用率。

本發(fā)明第三目的是提供SOFC結(jié)構(gòu)與Kalina循環(huán)結(jié)合充分利用能源的CO₂零排放的固體氧化物燃料電池冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)。

本發(fā)明提供的第一方案是：

CO₂零排放的固體氧化物燃料電池冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，包括SOFC結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括分別與重整器單獨(dú)連接的燃料進(jìn)入管與水蒸氣進(jìn)入管。燃料和水蒸氣在重整器中進(jìn)行重整反應(yīng)，生成H₂；重整器與SOFC的陽極連接以將重整反應(yīng)后的混合氣體(含有甲烷、氫氣和水蒸氣)送至SOFC陽極；空氣被送至SOFC的陰極，氫氣與空氣在SOFC中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生直流電，直流電經(jīng)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為交流電實(shí)現(xiàn)供電，所述SOFC陰極排出的氣體與有機(jī)朗肯循環(huán)中的蒸發(fā)器連接，以將陰極排出的氣體送入到蒸發(fā)器中加熱蒸發(fā)器中的工質(zhì)后排放到大氣中，蒸發(fā)器中被加熱的工質(zhì)被加熱為高溫高壓蒸汽后進(jìn)入供熱換熱器用于供熱；從SOFC陽極排出的氣體進(jìn)入燃燒室與純氧發(fā)生反應(yīng)，純氧由空分系統(tǒng)制取，功耗取1040kJ/(kgO₂)，產(chǎn)生的煙氣通過管路進(jìn)入CO₂捕集結(jié)構(gòu)，CO₂捕集結(jié)構(gòu)對煙氣進(jìn)行降溫除水，以回收高濃度的CO₂氣體，實(shí)現(xiàn)CO₂零排放。

為了提高SOFC系統(tǒng)的能量綜合利用效率和降低CO₂捕集能耗，本發(fā)明在傳統(tǒng)SOFC循環(huán)基礎(chǔ)上，結(jié)合SOFC在CO₂富集方面的獨(dú)特優(yōu)勢，提出的以上系統(tǒng)使用有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)(Orgin Rankine Cycle,ORC)回收SOFC陰極排氣余熱，實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)供。并且通過純氧燃燒方式把SOFC陽極排氣轉(zhuǎn)化為高溫?zé)煔?CO₂和H₂O)，降溫除水后變?yōu)楦邼舛菴O₂氣體。和常規(guī)燃燒反應(yīng)CO₂后處理系統(tǒng)相比，新系統(tǒng)避免了尾氣中CO₂濃度降低和富集能耗增大的問題，這為實(shí)現(xiàn)CO₂低能耗創(chuàng)造了有利條件。

其中，在燃燒室處設(shè)置加熱元件和給水單元，通過加熱元件對燃料的連續(xù)加熱，配合給水單元給水，給水單元向陽極供水，給水的作用是保證陽極正常反應(yīng)，防止電池內(nèi)發(fā)生碳分解，通過設(shè)置加熱元件和給水單元保證高溫?zé)煔饪煽焖龠M(jìn)入CO₂捕集結(jié)構(gòu)。

所述SOFC陰極排出的氣體經(jīng)過透平或渦輪進(jìn)行膨脹做功，透平或渦輪與所述的蒸發(fā)器連接。進(jìn)入到SOFC陰極的空氣先經(jīng)過壓縮機(jī)再進(jìn)入到陰極，且陰極排氣部分與陰極進(jìn)口的壓縮空氣混合部分再次進(jìn)入到陰極，提高了陰極進(jìn)氣的溫度，降低了陰極進(jìn)氣預(yù)熱需要的熱量；陰極排氣部分通過管路進(jìn)入透平或渦輪進(jìn)行做功，回收了排氣中蘊(yùn)含的可用能，然后通過蒸發(fā)器進(jìn)行熱量交換，通過串聯(lián)式的能量梯級利用方式，使得陰極排氣的熱量得到了充分利用。

所述蒸發(fā)器與用于回收SOFC陰極排氣余熱的吸收式制冷耦合式結(jié)構(gòu)(ORC-ARS)連接，該系統(tǒng)包括吸收式制冷機(jī)(Absorption Refrigerator System,ARS)，被SOFC陰極排氣加熱后的蒸發(fā)器內(nèi)工質(zhì)經(jīng)過透平(T)膨脹做功，透平排氣經(jīng)過供熱換熱器再與吸收式制冷機(jī)換熱，變成飽和液體后經(jīng)過工質(zhì)泵(P)加壓再進(jìn)入蒸發(fā)器內(nèi)。

所述蒸發(fā)器與透平或渦輪連接，以將蒸發(fā)器中被加熱的工質(zhì)送入透平或渦輪做功后進(jìn)入供熱系統(tǒng)供熱，供熱后的工質(zhì)再被送入到吸收式制冷耦合式結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)制冷，配合上述的供熱和供電，實(shí)現(xiàn)冷熱電聯(lián)供。

所述蒸發(fā)器通過透平或渦輪與所述的供熱換熱器連接。

所述CO₂捕集結(jié)構(gòu)中設(shè)置壓縮器以將CO₂氣體壓縮液化后進(jìn)行儲存，壓縮器將CO₂氣體加壓到8.1Mpa左右進(jìn)行液化。壓縮過程采用四級壓縮級間冷卻方式，CO₂壓縮和液化總能耗取358kJ/(kg CO₂)。

為了實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，所述CO₂捕集結(jié)構(gòu)中把煙氣降溫除水所得的水送入余熱鍋爐中，余熱鍋爐對水進(jìn)行加熱產(chǎn)生所述水蒸氣；水蒸氣依次經(jīng)過所述的重整器、預(yù)熱器進(jìn)入到所述的SOFC陽極。這樣的整體能夠?qū)崿F(xiàn)水資源的循環(huán)利用，提高了能源利用率。

燃燒室內(nèi)燃燒產(chǎn)生的煙氣進(jìn)入預(yù)熱器預(yù)熱后再進(jìn)入所述的預(yù)熱鍋爐(Heat Recovery Steam Generator，HRSG)中。

所述燃料通過預(yù)熱器后被送至所述的重整器，再通過另一預(yù)熱器進(jìn)入燃料電池的陽極。燃料電池陽極進(jìn)入的燃料與從燃料電池陽極出來的氣體通過的是同一預(yù)熱器，這樣可以減小占地面積、節(jié)約資源。空氣通過預(yù)熱器或直接進(jìn)入到所述SOFC陰極。

本發(fā)明提供的第二方案是：

CO₂零排放的固體氧化物燃料電池冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，包括SOFC結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括分別與重整器單獨(dú)連接的燃料進(jìn)入管與水蒸氣進(jìn)入管，燃料和水蒸氣在重整器中進(jìn)行重整反應(yīng)，重整器與SOFC的陽極連接以將重整反應(yīng)后的混合氣體送至SOFC陽極；空氣被送至SOFC的陰極，混合氣體與空氣燃燒后實(shí)現(xiàn)供電，所述SOFC陰極排出的氣體與有機(jī)朗肯循環(huán)中的蒸發(fā)器連接，以將陰極排出的氣體送入到蒸發(fā)器中加熱蒸發(fā)器中的工質(zhì)后與吸收式制冷結(jié)構(gòu)連接，有機(jī)朗肯循環(huán)與吸收式制冷結(jié)構(gòu)并聯(lián)設(shè)置，蒸發(fā)器中被加熱的工質(zhì)進(jìn)入供熱換熱器用于供熱。

從SOFC陽極排出的氣體進(jìn)入燃燒室與純氧發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生的煙氣通過管路進(jìn)入CO₂捕集結(jié)構(gòu)，CO₂捕集結(jié)構(gòu)對煙氣進(jìn)行降溫除水，以回收高濃度的CO₂氣體，實(shí)現(xiàn)CO₂零排放。

該供熱方式是通過進(jìn)氣先膨脹做功達(dá)到飽和狀態(tài)時再與供熱換熱器進(jìn)行熱交換，通過梯級利用的方式，降低了換熱過程的可用能損失，提高了能量利用率；該方案中有機(jī)朗肯循環(huán)與吸收式制冷結(jié)構(gòu)并聯(lián)設(shè)置，進(jìn)一步充分利用了現(xiàn)有能源，提高能源利用率。

本發(fā)明提供的第三方案是：

CO₂零排放的固體氧化物燃料電池冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，包括SOFC結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括分別與重整器單獨(dú)連接的燃料進(jìn)入管與水蒸氣進(jìn)入管，燃料和水蒸氣在重整器中進(jìn)行重整反應(yīng)，重整器與SOFC的陽極連接以將重整反應(yīng)后的混合氣體送至SOFC陽極，空氣被送至SOFC的陰極，混合氣體與空氣燃燒后實(shí)現(xiàn)供電；所述SOFC陰極排出的氣體與Kalina循環(huán)中的蒸發(fā)器連接，以將陰極排出的氣體送入到蒸發(fā)器中加熱蒸發(fā)器中的工質(zhì)后排放到空氣中，Kalina循環(huán)中回?zé)崞饔糜诠幔?/p>

從SOFC陽極排出的氣體進(jìn)入燃燒室與純氧發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生的煙氣通過管路進(jìn)入CO₂捕集結(jié)構(gòu)，CO₂捕集結(jié)構(gòu)對煙氣進(jìn)行降溫除水，以回收高濃度的CO₂氣體，實(shí)現(xiàn)CO₂零排放。

該方案中SOFC結(jié)構(gòu)與Kalina循環(huán)結(jié)合充分利用了能源，供給的燃料先進(jìn)入高溫的SOFC系統(tǒng)，發(fā)電后的中溫廢氣再進(jìn)入Kalina循環(huán)進(jìn)行二次利用，這樣的結(jié)合方式有效地利用了燃料，效率更高。

本發(fā)明的有益效果是：

1)通過純氧燃燒方式的設(shè)置，配合CO₂捕集結(jié)構(gòu)的設(shè)置，避免了傳統(tǒng)固體燃料燃燒產(chǎn)生氣體中CO₂濃度降低和富集能耗增大的問題，實(shí)現(xiàn)CO₂零排放。

2)通過有機(jī)朗肯循環(huán)和吸收式制冷耦合式結(jié)構(gòu)(ORC-ARS)回收SOFC陰極排氣余熱，可實(shí)現(xiàn)供熱、供電和制冷三者的同時聯(lián)供，充分利用SOFC陰極產(chǎn)生的排氣余熱，回收熱量，能量利用效率高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的工作示意圖；

圖2為順流平板SOFC結(jié)構(gòu)原理圖；

圖3為蒸發(fā)器中換熱溫度曲線；

圖4為燃料利用率對SOFC電壓的影響圖；

圖5為燃料利用率對系統(tǒng)性能的影響圖；

圖6空燃比對系統(tǒng)性能的影響圖；

圖7為SOFC工作壓力對系統(tǒng)性能的影響圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：R:重整器，B：燃燒室，P：泵，EVA:蒸發(fā)器，T：透平，C:壓縮機(jī)，HRSG：余熱鍋爐，HE1：空氣預(yù)熱器，HE2/HE3：燃料預(yù)熱器，ARS-吸收式制冷機(jī)，CON1,CON2：凝汽器，G:發(fā)電機(jī)，M1,M2：混合器，S1：分離器，V1：膨脹閥。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述：

本實(shí)施例中系統(tǒng)分為四個子系統(tǒng)，分別為SOFC系統(tǒng)、有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)(Orgin Rankine Cycle,ORC)、吸收式制冷系統(tǒng)和CO₂回收系統(tǒng)。工作原理為：燃料經(jīng)壓縮機(jī)和預(yù)熱器加壓預(yù)熱后與余熱鍋爐(Heat Recovery Steam Generator，HRSG)產(chǎn)生的水蒸氣混合在重整器(R)中進(jìn)行重整反應(yīng)，然后被送到SOFC的陽極；空氣經(jīng)加壓預(yù)熱后送入SOFC陰極，燃料和空氣在SOFC中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生直流電，經(jīng)過電流轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為交流電。SOFC陽極排氣在預(yù)熱燃料后進(jìn)入燃燒室(B)與純氧(由空分系統(tǒng)制取，功耗取1040kJ/(kgO₂))進(jìn)行燃燒反應(yīng)，產(chǎn)生的高溫?zé)煔庠谶B續(xù)加熱燃料和給水后進(jìn)入CO₂捕集結(jié)構(gòu)。陰極排氣先經(jīng)過透平(T)進(jìn)行膨脹做功，然后送入有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC)中加熱蒸發(fā)器(EVA)中的工質(zhì)，最后排到大氣中。有機(jī)朗肯循環(huán)中的工質(zhì)經(jīng)過工質(zhì)泵(P)加壓后，在蒸發(fā)器(EVA)中被加熱為高溫高壓蒸氣，然后進(jìn)入透平(T)膨脹做功；透平排氣經(jīng)過供熱換熱器再與吸收式制冷機(jī)(Absorption Refrigerator System,ARS)換熱，變成飽和液體后經(jīng)過工質(zhì)泵(P)加壓進(jìn)入蒸發(fā)器。從SOFC系統(tǒng)出來的煙氣進(jìn)入CO₂捕集結(jié)構(gòu)，冷卻除水后變成高純度CO₂氣體，然后被加壓到8.1MPa液化后儲存。壓縮過程采用四級壓縮級間冷卻方式，CO₂壓縮和液化總能耗取358kJ/(kg CO₂)。

評價指標(biāo)

CO₂零排放冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的性能主要通過SOFC發(fā)電效率、系統(tǒng)凈發(fā)電效率和一次能源利用率來體現(xiàn)。SOFC發(fā)電效率為

系統(tǒng)中的凈發(fā)電量由各做功設(shè)備輸出功率減去各耗功設(shè)備的功耗表示

式中，∑W_T為做功設(shè)備的輸出功率之和，∑W_c,k為壓縮機(jī)和泵功之和，為CO₂回收系統(tǒng)功耗，kW。

系統(tǒng)凈發(fā)電效率為

系統(tǒng)一次能源利用率為

式中，m_Fuel為系統(tǒng)輸入燃料量，mol/s；LHV_Fuel為燃料的低位發(fā)熱量，kJ/kmol。

結(jié)果與分析

模型驗(yàn)證

本文建立的SOFC模型與IEA基準(zhǔn)模型進(jìn)行了對比和驗(yàn)證。該基準(zhǔn)是在1995年時由IEA組織提出的燃料電池堆測試模型，IEA基準(zhǔn)的輸入?yún)?shù)采用文獻(xiàn)提供的數(shù)據(jù)，本文的模擬結(jié)果與IEA基準(zhǔn)的計(jì)算結(jié)果對比如表1所示。

表1 模型驗(yàn)證結(jié)果

設(shè)計(jì)工況分析

本文SOFC模擬用的幾何尺寸和參數(shù)由表2和表3給出，表4給出了聯(lián)供系統(tǒng)有CO₂捕集和無CO₂捕集時的性能參數(shù)的計(jì)算結(jié)果。從表4可知，在設(shè)計(jì)工況下，系統(tǒng)采用CO₂捕集時，SOFC發(fā)電效率、聯(lián)供系統(tǒng)凈發(fā)電效率和一次能源利用率分別為51.66％、53.84％和72.01％，與沒有CO₂捕集結(jié)構(gòu)相比，系統(tǒng)的凈發(fā)電量減少了0.82MW，凈發(fā)電量降低了3.66％，一次能源利用率降低了2.05％。

表2 極化過電壓參數(shù)

表3 SOFC輸入?yún)?shù)

表4 系統(tǒng)性能計(jì)算結(jié)果

燃料利用率是指參加電化學(xué)反應(yīng)的氫氣量與燃料供應(yīng)量之比，燃料利用率U_f是SOFC的重要運(yùn)行參數(shù)之一，它對SOFC的工作電壓、輸出效率及系統(tǒng)性能等有重要的影響。當(dāng)改變?nèi)剂侠寐蕰r，假設(shè)其他工作參數(shù)和設(shè)計(jì)參數(shù)不變，圖4給出了燃料利用率U_f變化時對SOFC性能的影響。隨著燃料利用率的增加極化電壓增加，輸出電壓降低。這是因?yàn)殡S著Uf增加，參加反應(yīng)的氫氣量增加，電流密度升高，從而引起電池工作溫度升高，進(jìn)而導(dǎo)致了輸出電壓降低，其變化趨勢如圖4所示。

燃料利用率U_f對系統(tǒng)性能的影響如圖5所示。隨著U_f增加，SOFC發(fā)電效率先增加后減少，當(dāng)U_f等于0.84時，SOFC發(fā)電達(dá)到最大值。受SOFC輸出功率變化影響，隨著U_f增加，系統(tǒng)凈發(fā)電效率先增加后減少，當(dāng)U_f等于0.86時，凈發(fā)電效率達(dá)到最大值，隨著燃料利用率增加，系統(tǒng)的一次能源利用率在U_f等于0.88時達(dá)到最大值。隨著U_f變化，SOFC發(fā)電效率、系統(tǒng)凈發(fā)電效率和一次能源利用率都是先增大再減小，但三者的最大值所對應(yīng)的燃料利用率不同，當(dāng)燃料量保持不變時，根據(jù)能量守恒，隨著頂循環(huán)(圖1中SOFC系統(tǒng))輸出能量增加時，底循環(huán)(ORC和ARS系統(tǒng))輸出能量(功和熱)降低；系統(tǒng)凈發(fā)電效率和一次能源利用率變化趨勢受SOFC系統(tǒng)輸出功率變化的影響更大，因此曲線變化趨勢和SOFC發(fā)電效率曲線變化相似，但最大值對應(yīng)的燃料利用率不同。

圖6為空燃比變化對系統(tǒng)性能的影響。隨著空燃比的增加，SOFC發(fā)電效率、系統(tǒng)凈發(fā)電效率及一次能源利用率均減小。這是因?yàn)殡S著空燃比的增加，SOFC陰極的空氣量增加，使得SOFC反應(yīng)溫度降低，陰極出口氧分壓增大，從而導(dǎo)致活化極化過電壓和濃差極化過電壓增大，SOFC的輸出電壓減??；而電流密度不變，所以SOFC的輸出電功率及發(fā)電效率減小。凈發(fā)電效率由于空氣壓縮機(jī)功率增加幅度大于燃?xì)馔钙降呐蛎涀龉α慷鴮?dǎo)致系統(tǒng)凈發(fā)電量降低而減小。

圖7為SOFC工作壓力對系統(tǒng)性能的影響。隨著工作壓力的增加，SOFC發(fā)電效率增大，而系統(tǒng)的發(fā)電效率及一次能源利用率均減小。這是因?yàn)殡S著工作壓力的增大，壓縮機(jī)功耗增加，當(dāng)工作壓力增加一定程度時，壓縮機(jī)耗功量大于透平輸出功，使得系統(tǒng)的凈發(fā)電效率減小。

本發(fā)明提出了CO₂零排放的SOFC冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，對該系統(tǒng)進(jìn)行了性能分析，計(jì)算結(jié)果表明：設(shè)計(jì)工況下，該系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)CO₂回收后仍有較高的系統(tǒng)效率，系統(tǒng)的一次能源利用率為72.01％，僅比不回收CO₂的系統(tǒng)降低了2.05％。通過分析運(yùn)行參數(shù)可知：燃料利用率、SOFC工作壓力和陰極入口溫度對SOFC性能的影響較為突出，而陽極入口溫度影響較??；在一定的燃料利用變化范圍內(nèi)，系統(tǒng)效率存在最佳值；增加空燃比會降低SOFC發(fā)電效率、系統(tǒng)凈發(fā)電效率和一次能源利用率，因而在滿足SOFC正常工作情況下應(yīng)選擇較小的空燃比。

實(shí)施例2

CO₂零排放的固體氧化物燃料電池冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，如圖8所示，包括SOFC結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括分別與重整器單獨(dú)連接的燃料進(jìn)入管與水蒸氣進(jìn)入管燃料和水蒸氣在重整器中進(jìn)行重整反應(yīng)，重整器與SOFC的陽極連接以將重整反應(yīng)后的燃料送至SOFC陽極；空氣被送至SOFC的陰極，燃料與空氣燃燒后實(shí)現(xiàn)供電。所述SOFC陰極排出的氣體先與有機(jī)朗肯循環(huán)中的蒸發(fā)器連接，用以加熱蒸發(fā)器中的工質(zhì)，然后再與吸收式制冷結(jié)構(gòu)連接。有機(jī)朗肯循環(huán)與吸收式制冷結(jié)構(gòu)并聯(lián)設(shè)置，蒸發(fā)器中被加熱的工質(zhì)進(jìn)入供熱換熱器用于供熱。

從SOFC陽極排出的氣體進(jìn)入燃燒室與純氧發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生的煙氣通過管路進(jìn)入CO₂捕集結(jié)構(gòu)，CO₂捕集結(jié)構(gòu)對煙氣進(jìn)行降溫除水，以回收高濃度的CO₂氣體，實(shí)現(xiàn)CO₂零排放。

該方案中有機(jī)朗肯循環(huán)與吸收式制冷結(jié)構(gòu)并聯(lián)設(shè)置，進(jìn)一步充分利用了現(xiàn)有能源，提高能源利用率。

實(shí)施例3

CO₂零排放的固體氧化物燃料電池冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，包括SOFC結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括分別與重整器單獨(dú)連接的燃料進(jìn)入管與水蒸氣進(jìn)入管，燃料和水蒸氣在重整器中進(jìn)行重整反應(yīng)。重整器與SOFC的陽極連接以將重整反應(yīng)后的燃料送至SOFC陽極；空氣被送至SOFC的陰極，燃料與空氣燃燒后實(shí)現(xiàn)供電。所述SOFC陰極排出的氣體與Kalina循環(huán)中的蒸發(fā)器連接，以將陰極排出的氣體送入到蒸發(fā)器中加熱蒸發(fā)器中的工質(zhì)后排放到空氣中。Kalina循環(huán)中回?zé)崞饔糜诠幔?/p>

從SOFC陽極排出的氣體進(jìn)入燃燒室與純氧發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生的煙氣通過管路進(jìn)入CO₂捕集結(jié)構(gòu)，CO₂捕集結(jié)構(gòu)對煙氣進(jìn)行降溫除水，以回收高濃度的CO₂氣體，實(shí)現(xiàn)CO₂零排放。

該方案中SOFC結(jié)構(gòu)與Kalina循環(huán)結(jié)合充分利用能源。

Kalina循環(huán)中蒸發(fā)器與透平連接，透平連接到回?zé)崞鳎責(zé)崞饔糜诠?；進(jìn)入回?zé)崞鲀?nèi)氣體再通過混合器M1、凝汽器CON1、分離器、混合器M2、凝汽器CON2再回到蒸發(fā)器內(nèi)；回?zé)崞鲀?nèi)被換熱的介質(zhì)依次經(jīng)過整流器、混合器M2。整流器與混合器M1連接，如圖9所示。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不是本發(fā)明的全部實(shí)施例，不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

除說明書所述技術(shù)特征外，其余技術(shù)特征均為本領(lǐng)域技術(shù)人員已知技術(shù)，為了突出本發(fā)明的創(chuàng)新特點(diǎn)，上述技術(shù)特征在此不再贅述。