CN208475729U - 电冷联供*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电冷联供***，电冷联供***包括：原料供应子***、燃料电池发电子***、燃气透平发电子***、朗肯循环发电子***、制冷子***，原料供应子***用于向燃料电池发电子***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***相连。本实用新型的电冷联供***，将制冷子***和多个发电子***耦合，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。

Description

电冷联供***

技术领域

本实用新型属于能源利用领域，具体而言，涉及一种电冷联供***。

背景技术

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***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。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种电冷联供***，所述电冷联供***燃料的利用率高，且可以调节冷电比。

根据本实用新型实施例的电冷联供***，包括：原料供应子***、燃料电池发电子***、燃气透平发电子***、朗肯循环发电子***、制冷子***，所述原料供应子***用于向所述燃料电池发电子***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***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***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***相连。

本实用新型的电冷联供***，将制冷子***和多个发电子***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。

根据本实用新型一个实施例的电冷联供***，所述燃气透平发电子***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。

根据本实用新型一个实施例的电冷联供***，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。

根据本实用新型一个实施例的电冷联供***，所述原料供应子***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。

根据本实用新型一个实施例的电冷联供***，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。

根据本实用新型一个实施例的电冷联供***，所述原料供应子***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。

根据本实用新型一个实施例的电冷联供***，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。

根据本实用新型一个实施例的电冷联供***，所述朗肯循环发电子***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。

根据本实用新型一个实施例的电冷联供***，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。

根据本实用新型一个实施例的电冷联供***，所述制冷子***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***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***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。

本实用新型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，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/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是根据本实用新型实施例的电冷联供***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

下面详细描述本实用新型的实施例，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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。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。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面参考图1描述根据本实用新型实施例的电冷联供***。

如图1所示，电冷联供***包括：原料供应子***、燃料电池发电子***、燃气透平发电子***、朗肯循环发电子***、制冷子***。

原料供应子***用于向燃料电池发电子***的燃料电池8供应原料，比如燃料电池8为固体氧化物燃料电池时，原料可以包括管道天然气、城市煤气等常见燃料、水、氧化剂等，氧化剂可以为空气，原料供应子***具有原料换热器组，原料换热器组可以包括多个子换热器，原料换热器组用于给原料加热。

燃料电池发电子***可以包括燃料电池8和逆变器9，原料供应子***提供的原料在燃料电池8内发生电化学反应，产生电能，燃料电池8可以为固体氧化物燃料电池，固体氧化物燃料电池是一种高效清洁的发电装置，属于高温燃料电池的一种，且发电效率高。

燃气透平发电子***包括燃烧室10、燃气透平11和第一发电机12，燃料电池8的燃气出口与燃烧室10的进口相连，燃料电池8排出的烟气可以进入燃烧室10内进一步燃烧，燃烧室10的出口与燃气透平11的进口相连，燃气透平11与第一发电机12动力耦合连接，燃气透平11可以带动第一发电机12发电。

燃气透平11的出口与原料换热器组的热侧进口相连，燃气透平11排出的一部分烟气用于通过原料换热器组加热原料。

朗肯循环发电子***包括余热锅炉14、蒸汽透平16和第二发电机17，燃气透平11的出口与余热锅炉14的热侧进口相连，原料换热器组的热侧出口与余热锅炉14的热侧进口相连，余热锅炉14的热侧出口可以排出废气，余热锅炉14的冷侧出口与蒸汽透平16的进口相连，余热锅炉14的冷侧出口输出的蒸汽可以驱动蒸汽透平16运动，蒸汽透平16与第二发电机17动力耦合连接，蒸汽透平16可以带动第二发电机12发电。蒸汽透平16排出的蒸汽可以循环流回余热锅炉14的冷侧进口。

也就是说，燃气透平11的出口与原料换热器组的热侧进口及余热锅炉14的热侧进口均相连，换言之，燃气透平11的排气分成两个支路，一个支路中的烟气先与原料气换热后再进入余热锅炉14，另一个支路中的烟气直接进入余热锅炉14，这样，既能保证余热锅炉14的热侧有充足的热源，又能先利用燃气透平11排出的高温烟气加热原料，再通过余热锅炉14利用原料换热器组排出的中低温烟气，可以分级高效地利用燃气透平11的排气余热。

在一些实施例中，燃气透平发电子***还包括烟气分流器13，烟气分流器13的进口与燃气透平11的出口相连，烟气分流器13的第一出口与原料换热器组的热侧进口相连，烟气分流器13的第二出口与余热锅炉14的热侧进口相连。烟气分流器13可以调节输出给原料换热器组和余热锅炉14的烟气比例。

余热锅炉14的冷侧进口和蒸汽透平的出口分别与制冷子***相连，换言之，以蒸汽透平的出口排出的蒸汽作为低位热源来驱动制冷子***制冷，这样高、中、低温热源均得到了有效地利用。

根据本实用新型实施例的电冷联供***，将制冷子***和多个发电子***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11排气的两个支路的排气量可以调节冷电比。

在一些实施例中，原料供应子***包括：原料换热器组、脱硫器2、燃料压缩机1、空压机6、水泵4，原料换热器组包括重整器3、气气换热器7、气水换热器5。

重整器3的燃料进口用于通入燃料，比如燃料压缩机1的出口与重整器3的燃料进口相连，重整器3的燃料出口与燃料电池8的阳极进口相连，脱硫器2可以连接在燃料压缩机1的出口与重整器3的燃料进口之间。

气气换热器7的冷侧进口用于通入氧化性气体，氧化性气体可以为空气或氧气等，比如空压机6的出口与气气换热器7的冷侧进口相连，空压机6的进口吸入空气，气气换热器7的冷侧出口与燃料电池8的阴极进口相连，气气换热器7的冷侧出口与燃烧室10的氧化剂进口相连。

气水换热器5的冷侧进口用于通入水，气水换热器5的冷侧出口与重整器3的水进口相连，比如水泵4的出口与气水换热器5的冷侧进口相连。

重整器3的烟气进口与燃气透平11的出口相连，重整器3的烟气出口与气气换热器7的热侧进口相连，气气换热器7的热侧出口与气水换热器5的热侧进口相连，气水换热器5的热侧出口与余热锅炉14的热侧进口相连。换言之，燃气透平11排出的高温烟气顺次给重整气、空气、水加热，这样，可以提供重整气的温度，燃料电池8的工作能效高。

气气换热器7的冷侧出口与燃烧室10的氧化剂进口相连，燃料压缩机1的出口与燃烧室10的燃料进口相连，具体地，脱硫器2的出口与燃烧室10的燃料进口相连。也就是说，燃烧室10内除了燃烧燃料电池8排出的烟气，还燃烧燃料压缩机1补充的燃料，这样燃气透平11的进气温度高、进气量大，第一发电机12的发电功率高。

燃烧室10的出口与燃气透平11的进口及原料换热器组的热侧进口相连，即燃烧室10的出口与燃气透平11的进口相连，燃烧室10的出口与烟气分流器13的第一出口相连。换言之，燃烧室10排出的一部分高温烟气直接驱动燃气透平11转动，燃烧室10排出的一部分高温烟气进入原料换热器组来加热原料气，通过调节燃烧室10排出的高温烟气在两个支路的比例，可以调节第一发电机12的功率和原料的温度，保证进入燃料电池8的原料的温度最佳。

如图1所示，朗肯循环发电子***还包括：第一冷凝器20、高压溶液泵21、蒸汽分流器15，第一冷凝器20的热侧出口通过高压溶液泵21与余热锅炉14的冷侧进口相连，蒸汽分流器15的进口与余热锅炉14的冷侧出口相连，蒸汽分流器15的第一出口与蒸汽透平16的进口相连，蒸汽分流器15的第二出口与蒸汽透平16的出口相连，蒸汽分流器15的第二出口与蒸汽透平16的出口之间设有蒸汽阀门18。通过调节余热锅炉14排出的蒸汽的分配比例，可以调节第二发电机的发电量与制冷子***的制冷量的比例。

制冷子***包括：再沸器19、第一冷凝器20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；其中再沸器19的热侧进口与蒸汽透平16的出口相连，再沸器19的热侧出口与第一冷凝器20的热侧进口相连，再沸器19冷侧出口与溶液换热器23的热侧进口相连，溶液换热器23的热侧出口通过溶液节流阀30与吸收器29的热侧进口相连，吸收器29的热侧出口通过低压溶液泵22与溶液换热器23的冷侧进口相连，溶液换热器23的冷侧出口与精馏塔24的进口相连，精馏塔24的蒸汽出口与第二冷凝器25的热侧进口相连，第二冷凝器25的热侧出口与过冷器26的热侧进口相连，过冷器26的热侧出口通过氨节流阀27与蒸发器28的冷侧进口相连，蒸发器28的冷侧出口与过冷器26的冷侧进口相连，过冷器26的冷侧出口与吸收器29的热侧进口相连。制冷子***制冷剂可以为氨水，制冷子***的结构简单，制冷效率高。

在本实用新型的一个具体的实施例中，电冷联供***，包括原料供应子***、燃料电池发电子***、燃气透平发电子***、朗肯循环发电子***和制冷子***。

原料供应子***包括燃料压缩机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，燃料电池发电子***包括燃料电池8、逆变器9，燃气透平发电子***包括燃烧室10、燃气透平11、第一发电机12、烟气分流器13，朗肯循环发电子***包括余热锅炉14、蒸汽分流器15、蒸汽透平16、第二发电机17、第一冷凝器20、高压溶液泵21，制冷子***包括蒸汽阀门18、再沸器19、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。

其中：原料供应子***与燃料电池发电子***相连，燃料电池发电子***与燃气透平发电子***相连，燃气透平发电子***分别与原料供应子***中的换热器和朗肯循环发电子***中的余热锅炉相连，朗肯循环发电子***与制冷子***相连。

上述方案中，燃料压缩机1和空压机6是气体压缩设备，分别用于对燃料气体和空气进行压缩，其中燃料压缩机1出口与脱硫器2的进口相连，空压机6出口与换热器7的空气进口相连。

上述方案中，水泵4是重整用水的加压设备，用于对进入重整器的水进行增压，其出口与换热器5的冷侧进口相连。

上述方案中，脱硫器2是气体处理设备，用于脱除燃料气中的硫组分，其出口分别与重整器3燃料进口和燃烧室10燃料进口相连。

上述方案中，重整器3是燃料重整设备，用于将燃料气体转化为适于燃料电池用的重整气，其燃料进口与脱硫器2出口相连，水进口与气水换热器5的冷侧出口相连，烟气进口与烟气分流器13第一出口相连，烟气出口与气气换热器7热侧进口相连。

上述方案中，气水换热器5、气气换热器7和余热锅炉14是流体换热设备，均用于回收燃气透平11排气余热。其中气水换热器5热侧进出口分别与气气换热器7烟气出口和余热锅炉14烟气进口相连，气气换热器7热侧进口与重整器3烟气出口相连，余热锅炉14热侧进出口分别与烟气分流器13第二出口和大气环境相连，冷侧进出口分别与高压溶液泵21出口和蒸汽分流器15进口相连。

上述方案中，燃料电池8是能量转化装置，通过燃料气体和空气的电化学反应，将燃料的化学能转化为电能，其阳极出口与燃烧室10燃料进口相连，阴极出口与燃烧室10空气进口相连。

上述方案中，逆变器9是直流、交流转换装置，用于将燃料电池8产生的直流电转换为交流电输出。

上述方案中，燃烧室10是燃料燃烧装置，用于将燃料电池8阳极排气中未充分反映的燃料气以及补燃的燃料气进行充分燃烧，其燃料进口与燃料电池燃料出口和脱硫器出口相连，空气进口与燃料电池空气出口和气气换热器7出口相连，出口与燃气透平11进口和烟气分流器第一出口相连。

上述方案中，燃气透平11和蒸汽透平16是热功转化设备，分别用于实现烟气工质以及氨水蒸汽混合工质的膨胀做功，其中燃气透平11进出口分别与燃烧室10的烟气出口和余热锅炉14热侧进口相连。蒸汽透平16进出口分别与蒸汽分流器15第一出口和再沸器19热侧进口相连。

上述方案中，烟气分流器13和蒸汽分流器15是流体分流设备，分别用于烟气和蒸汽的分流。

上述方案中，高压溶液泵21和低压溶液泵22为液体加压设备，分别用于实现对朗肯循环中氨水溶液和制冷循环中氨水溶液的加压。其中高压溶液泵21的进出口分别与第一冷凝器20热侧出口和余热锅炉14冷侧进口相连。低压溶液泵22的进出口分别与吸收器29热侧出口和溶液换热器23的冷侧进口相连。

上述方案中，第一冷凝器20和第二冷凝器25均为蒸汽冷凝设备，分别用于实现对氨水汽液混合物蒸汽和纯氨蒸汽的冷凝。其中第一冷凝器20的热侧进出口分别与再沸器19热侧出口和高压溶液泵21进口相连，冷侧为环境热阱。第二冷凝器25的热侧进出口分别与精馏塔24塔顶蒸汽出口和过冷器26热侧进口相连，冷侧为环境热阱。

上述方案中，精馏塔24和塔釜再沸器19用于对氨和水进行精馏分离。塔顶连接于第二冷凝器25热侧进口。塔釜再沸器19热侧进口与蒸汽透平16出口及蒸汽阀门18出口相连，塔釜再沸器19的稀氨水溶液出口连接于溶液换热器23热侧进口。

上述方案中，溶液换热器23和过冷器26是流体换热设备，其中溶液换热器23利用来自再沸器19的热流体预热常温的氨水溶液，其热侧进出口分别与再沸器19冷侧出口和溶液节流阀30进口相连，冷侧进出口分别与低压溶液泵22出口和精馏塔24进口相连。过冷器26利用来自蒸发器28的低温制冷工质冷却来自第二冷凝器25的液氨，其热侧进出口分别连接第二冷凝器25热侧出口和氨节流阀27进口，冷侧进出口分别连接蒸发器28冷侧出口和吸收器29热侧气体进口。

上述方案中，氨节流阀27和溶液节流阀30是节流降压装置。其中氨节流阀27进出口分别与过冷器26热侧出口和蒸发器28冷侧进口相连接。溶液节流阀30进出口分别与溶液换热器23热侧出口和吸收器29热侧液体进口相连接。

上述方案中，蒸发器28用于将制冷工质在其中吸热蒸发，实现冷量输出。其冷侧进出口分别与氨节流阀27出口和过冷器26冷侧进口相连，热侧为载冷介质。

上述方案中，吸收器29是气液混合吸收设备，用于实现稀溶液与纯氨蒸汽的混合吸收。其热侧包含纯氨蒸汽和稀氨水溶液，因此其热侧两个进口分别连接于过冷器26冷侧出口和溶液节流阀30出口，热侧出口连接于低压溶液泵22进口，冷侧为环境热阱。

上述方案中，第一发电机12和第二发电机17为发电设备，分别用于将燃气透平11和蒸汽透平16转子的机械功转化为电能。燃气透平11与第一发电机12同轴连接，蒸汽透平16和第二发电机17同轴连接。

上述方案中，蒸汽阀门18是蒸汽控制装置，用于配合蒸汽分流器15进行蒸汽分流控制。其进出口分别与蒸汽分流器15第一出口和再沸器19热侧进口相连。

上述方案中，电冷联供***具有三套发电设备和一套制冷设备，高温部分发电机理为燃料电池的电化学反应和燃气布雷顿循环，中温部分为氨水工质朗肯发电循环，低温部分为氨水工质的吸收式制冷循环。燃气布雷顿循环的中温排气热量一部分用于燃料气体、空气和水的加热，另一部分在余热锅炉14中用于加热氨水溶液产生氨水混合蒸汽，驱动蒸汽透平16做功，蒸汽透平16排汽还具有较高的温度，可用做制冷循环再沸器19的热源。通过设置烟气分流器13和蒸汽分流器15，可以实现热量利用方式的调节，进而实现对最终产品电冷的调节。

如图1所示，S1至S43表示***中各种工质，包括燃料气体、空气、水、烟气、氨水混合物及纯氨等。主要设备包括燃料压缩机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。

其中燃料压缩机1依次与脱硫器2、重整器3、燃料电池8相连，空压机6依次与气气换热器7、燃料电池8相连，水泵4依次与气水换热器5、重整器3相连。燃料电池8阳极与阴极出口均与燃烧室10相连，燃烧室10依次与燃气透平11、烟气分流器13相连，烟气分流器13第一出口依次与重整器3、气气换热器7、气水换热器6、余热锅炉14相连，第二出口直接与余热锅炉14相连。

第一冷凝器20依次与高压溶液泵21、余热锅炉14、蒸汽分流器15相连，蒸汽分流器15第一出口依次与蒸汽透平16、再沸器19相连，第二出口依次与蒸汽阀门18和再沸器19相连。吸收器29依次与低压溶液泵22、溶液换热器23、精馏塔24相连，精馏塔顶部出口依次与第二冷凝器25、过冷器26、氨节流阀27、蒸发器28、过冷器26、吸收器29相连，精馏塔底部的再沸器19出口依次与溶液换热器23、溶液节流阀30和吸收器29相连。三个发电设备中，燃料电池8与逆变器9相连，燃气透平11和蒸汽透平12分别与第一发电机12和第二发电机17相连。

具体流程为：燃料气体S1经燃料压缩机1压缩、脱硫器2脱硫后可根据需求分成比例可调的两部分，一部分S4进入燃烧室作为补燃气体，另一部分S3进入重整器3，与来自水泵4加压及气水换热器5加热后产生的水蒸汽S8混合，在燃气透平排气S18的加热下进行重整，重整气体S5进入燃料电池8阳极。

空气S9经空压机6压缩、气气换热器7预热后可分为两部分，一部分S12进入燃烧室，另一部分S11进入燃料电池8阴极。

燃料重整气S5与空气S11在燃料电池8内部发生电化学反应，阳极排气S13和阴极排气S14都进入燃烧室10进行燃烧，产生的高温高压烟气可分为两部分，一部分S15在燃气透平11中膨胀做功，带动第一发电机12发电。

燃气透平排气S17分为两部分，一部分S18依次作为燃料气体重整、空气和水加热的热源，另一部分S22作为余热锅炉14的热源，用于加热氨水朗肯循环的工质。

燃烧室10产生的另一部分高温烟气S16根据需求可直接与燃气透平排气S18混合以满足后续加热需求。

在氨水朗肯循环中，来自高压溶液泵21的氨水溶液S25经余热锅炉14加热蒸发后形成氨水混合蒸汽S26，可根据电冷需求比例来调节分流器15，进而调节用于蒸汽透平16做功的蒸汽量。

蒸汽透平排气S28进入再沸器19，将冷凝热的高温部分用于再沸器加热，然后再将低温冷凝热在第一冷凝器20中排入环境。

在氨水制冷循环中，来自吸收器29的浓溶液S32经低压溶液泵22加压、溶液换热器23预热后进入精馏塔24，精馏塔顶部产生的纯氨蒸汽S35经第二冷凝器25冷凝、过冷器26过冷、氨节流阀27节流降压后进入蒸发器28蒸发制冷，氨蒸汽S39在过冷器26中被回收冷能之后进入吸收器29。再沸器19底部出口的稀溶液S41经溶液换热器23回收热量并经溶液节流阀30节流降压后进入吸收器29，吸收氨蒸汽S40重新形成浓溶液S32，完成一个循环。

为达到上述目的，本实用新型还提供了一种基于高温燃料电池电冷联供的热力循环方法，该方法通过对燃料电池的电化学反应、燃气布雷顿循环、氨水工质朗肯循环和吸收式制冷循环进行有机结合，实现对燃气化学能的梯级利用，其中部分化学能先通过电化学反应直接转化为电能，其余化学能通过燃烧产生高温烟气，烟气热量中高品位部分用于驱动燃气布雷顿循环做功发电，中品位能量用于驱动氨水朗肯循环做功发电，低品位能量用于驱动制冷循环制冷。燃气透平排气热量通过余热锅炉传递给氨水混合工质；蒸汽透平排热通过再沸器传递给吸收式制冷工质。整个***的能量输入为燃料的化学能，能量输出为电能和冷能。

从上述技术方案可以看出，本实用新型至少具有以下有益效果：

1)本实用新型提供的电冷联供***，以燃气的化学能为驱动能源，通过电化学反应、燃气布雷顿循环、氨水朗肯循环和氨水吸收式制冷循环等多种能量转化方式的耦合，可提高对燃料的综合利用效率；

2)本实用新型提供的电冷联供***，可实现产品的多样化，满足不同需求，扩大燃料电池的应用领域，比如可以用于超市、冷库、沿海海产品加工企业、石油化工企业等对电能和较低温冷能同时具有需求的行业；

3)与已有的燃料电池-GT循环相比，本实用新型提供的电冷联供***，可以提高对低温余热的利用效率，将不易于转化为电能的低温热转化为冷能输出，实现电冷联产，提高总体效率；

4)与已有的燃料电池-热电联产相比，本实用新型提供的电冷联供***，可以提高对燃料电池排热的做功能力回收利用率，进而提高发电效率；

5)与已有的燃料电池-溴化锂吸收式制冷相比，本实用新型提供的电冷联供***及方法，可以提高对燃料电池排热的做功能力回收利用率，进而提高发电效率，并且通过氨水这种适于低温热能回收的混合工质，可以实现比溴化锂更广泛且低温的冷能输出，并且通过调节氨水朗肯循环的参与程度，来提高电冷比例的可调性；

6)本实用新型提供的电冷联供***中，所需的设备技术成熟，可工业化生产。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种电冷联供***，其特征在于，包括：原料供应子***、燃料电池发电子***、燃气透平发电子***、朗肯循环发电子***、制冷子***，所述原料供应子***用于向所述燃料电池发电子***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***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***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***相连。

2.根据权利要求1所述的电冷联供***，其特征在于，所述燃气透平发电子***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***，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。

4.根据权利要求3所述的电冷联供***，其特征在于，所述原料供应子***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。

5.根据权利要求4所述的电冷联供***，其特征在于，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。

6.根据权利要求4所述的电冷联供***，其特征在于，所述原料供应子***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。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的电冷联供***，其特征在于，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。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的电冷联供***，其特征在于，所述朗肯循环发电子***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。

9.根据权利要求8所述的电冷联供***，其特征在于，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。

10.根据权利要求1-6中任一项所述的电冷联供***，其特征在于，所述制冷子***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***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***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。