【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及燃料電池，具體涉及一種燃料電池?zé)犭娐?lián)供的余熱利用系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、燃料電池是一種通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)將貯存在氫氣和氧氣中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換裝置，反應(yīng)物基本為水、熱量和未反應(yīng)的少量氫氣及氧氣。基于燃料電池搭建的熱電聯(lián)供系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)能量的高效利用，具備較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。燃料電池?zé)犭娐?lián)供是指在能量梯級(jí)利用的基礎(chǔ)上同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶的供電和供熱，將單一的微電網(wǎng)改造成微能源網(wǎng)，對(duì)于分布較遠(yuǎn)的供熱園區(qū)，可實(shí)現(xiàn)多級(jí)式聯(lián)合組網(wǎng)。當(dāng)燃料電池僅對(duì)外供應(yīng)電能時(shí)，其系統(tǒng)能量利用率約為40-60％，其余的能量大多以熱能的形式直接排入周圍環(huán)境中，造成了嚴(yán)重的能量浪費(fèi)。
2、相關(guān)技術(shù)中，燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)只電堆產(chǎn)生的熱進(jìn)行回收利用，未對(duì)排放的尾氣(60-80℃)和電氣元件中產(chǎn)生熱進(jìn)行回收，導(dǎo)致熱回收效率低，同時(shí)在冬天尾氣排放過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)白煙，影響設(shè)備運(yùn)行的美觀性，現(xiàn)有技術(shù)熱回收效率低，綜合效率在85％左右，造成熱量的浪費(fèi)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本專利技術(shù)的實(shí)施例提出一種燃料電池?zé)犭娐?lián)供的余熱利用系統(tǒng)。該余熱利用系統(tǒng)具有提升余熱回收效率和提升電器件使用安全性的優(yōu)點(diǎn)。
2、本專利技術(shù)實(shí)施例的燃料電池?zé)犭娐?lián)供的余熱利用系統(tǒng)包括主換熱回路、輔換熱回路、尾排換熱回路和儲(chǔ)熱裝置。
3、所述主換熱回路包括循環(huán)連通的燃料電池和主換熱器；所述輔換熱回路包括循環(huán)連通的電子設(shè)備和輔換熱器，所述輔換熱
4、本專利技術(shù)實(shí)施例的燃料電池?zé)犭娐?lián)供的余熱利用系統(tǒng)，通過(guò)將所述主換熱器的冷端、所述輔換熱器的冷端和所述尾排換熱器的冷端并聯(lián)地與所述儲(chǔ)熱裝置連通換熱。可實(shí)現(xiàn)不同流道內(nèi)流體的分路降溫?fù)Q熱。一般來(lái)說(shuō)主回路的水溫＞輔回路水溫，如將主回路和輔回路換熱器冷端串聯(lián)可能導(dǎo)致主回路降溫過(guò)剩，或者輔回路超溫導(dǎo)致電子設(shè)備失效的問(wèn)題。主換熱回路和輔換熱回路并聯(lián)，可以在儲(chǔ)熱裝置內(nèi)的冷卻液(例如，水)溫度上升一定溫度時(shí)，使輔換熱回路和尾排換熱回路選擇性的不參加與儲(chǔ)熱裝置之間的換熱，避免了電子設(shè)備溫度過(guò)高造成的失效問(wèn)題。由此，該余熱利用系統(tǒng)具有使用安全性高的優(yōu)點(diǎn)。
5、此外，通過(guò)將主換熱回路、輔換熱回路、尾排換熱回路并聯(lián)設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)不同流道內(nèi)流體的分路降溫?fù)Q熱。進(jìn)而提高燃料電池的熱回收率，同時(shí)可以有效回收尾氣中的反應(yīng)水，最大程度的實(shí)現(xiàn)低成本高回收效益的尾排氣液的直接余熱回收再利用。可實(shí)現(xiàn)不同流道內(nèi)流體的分路降溫?fù)Q熱提高整體熱回收效率，從實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論來(lái)看，采用對(duì)改良的新型余熱利用技術(shù)相較于原始的熱電聯(lián)供技術(shù)在熱回收效率上提高2.3％，綜合效率可達(dá)到90％以上。
6、因此，本專利技術(shù)實(shí)施例的燃料電池?zé)犭娐?lián)供的余熱利用系統(tǒng)具有提升余熱回收效率和提升電器件使用安全性的優(yōu)點(diǎn)。
7、在一些實(shí)施例中，所述主換熱回路還包括中冷器和主回路泵，所述中冷器和所述燃料電池通過(guò)管道并聯(lián)地與所述主換熱器的熱端循環(huán)連通，所述主回路泵設(shè)置在所述管道上以便驅(qū)動(dòng)所述主換熱回路內(nèi)液體回流。
8、在一些實(shí)施例中，所述燃料電池與所述主換熱器通過(guò)主進(jìn)液管和主排液管實(shí)現(xiàn)循環(huán)連通，所述主回路泵設(shè)置在所述主進(jìn)液管上，所述主換熱回路還包括加熱器和三通閥，所述加熱器通過(guò)所述三通閥連接在所述主排液管上，以便通過(guò)所述三通閥的關(guān)閉實(shí)現(xiàn)所述加熱器、所述中冷器和所述燃料電池并聯(lián)設(shè)置，以及所述加熱器與所述燃料電池串聯(lián)設(shè)置。
9、在一些實(shí)施例中，所述的燃料電池?zé)犭娐?lián)供的余熱利用系統(tǒng)還包括主補(bǔ)液管和主膨脹水箱，所述主膨脹水箱設(shè)置在所述主補(bǔ)液管上，所述主補(bǔ)液管的一端與所述主排液管連通，所述主補(bǔ)液管的另一端連接在所述主進(jìn)液管位于所述主換熱器的熱端的排液口與所述主回路泵的進(jìn)液口之間的區(qū)域上，以形成主補(bǔ)液通道以便對(duì)所述主換熱回路內(nèi)進(jìn)行定壓和補(bǔ)水。
10、在一些實(shí)施例中，所述電子設(shè)備包括空壓機(jī)和電源模塊，所述空壓機(jī)和所述電源模塊并聯(lián)地與所述輔換熱器的熱端連通。
11、在一些實(shí)施例中，所述的燃料電池?zé)犭娐?lián)供的余熱利用系統(tǒng)還包括輔補(bǔ)液管、輔膨脹水箱和輔回路泵，所述空壓機(jī)和所述電源模塊與所述輔換熱器通過(guò)輔進(jìn)液管和輔排液管實(shí)現(xiàn)循環(huán)連通，所述輔膨脹水箱設(shè)置在所述輔補(bǔ)液管上，所述輔補(bǔ)液管的一端與所述輔排液管連通，所述輔補(bǔ)液管的另一端連接在所述輔進(jìn)液管位于所述輔換熱器的熱端的排液口與所述輔回路泵的進(jìn)液口之間的區(qū)域上，以形成輔補(bǔ)液通道以便對(duì)所述輔換熱回路內(nèi)進(jìn)行定壓和補(bǔ)水。
12、在一些實(shí)施例中，所述尾排換熱回路還包括尾液集液裝置，所述尾排排氣口與所述尾排換熱器的熱端的進(jìn)氣口連通，所述尾排換熱器的熱端的排氣口與所述尾液集液裝置連通。
13、在一些實(shí)施例中，所述尾液集液裝置包括尾排集水罐、頂蓋板和蒸汽冷凝管，所述頂蓋板蓋設(shè)在所述尾排集水罐上，所述頂蓋板具有蓋板排氣口，所述尾排換熱器的熱端的排氣口與所述尾排集水罐連通，所述蒸汽冷凝管通過(guò)所述蓋板排氣口與所述尾排集水罐連通，所述尾排集水罐的排液口與所述儲(chǔ)熱裝置連通。
14、在一些實(shí)施例中，所述尾排集水罐內(nèi)設(shè)有保溫層、液位計(jì)和單向閥，所述尾排集水罐通過(guò)回液管與所述儲(chǔ)熱裝置連通，所述單向閥設(shè)置在所述回液管上，所述單向閥與所述液位計(jì)信號(hào)相應(yīng)。
15、在一些實(shí)施例中，所述蒸汽冷凝管呈螺旋盤管，所述螺旋盤管的下端與所述尾排集水罐上端連通。
16、在一些實(shí)施例中，所述頂蓋板為弧形頂蓋。
17、在一些實(shí)施例中，所述的燃料電池?zé)犭娐?lián)供的余熱利用系統(tǒng)還包括補(bǔ)水件，所述儲(chǔ)熱裝置包括儲(chǔ)熱水罐、主冷端回路、輔冷端回路、尾排冷端回路和多個(gè)比例閥，所述儲(chǔ)熱裝置通過(guò)主冷端回路與所述主換熱器的冷端循環(huán)連通以形成主冷回路，所述儲(chǔ)熱裝置通過(guò)輔冷端回路與所述主換熱器的冷端循環(huán)連通以形成輔冷回路，所述儲(chǔ)熱裝置通過(guò)尾排冷端回路與所述主換熱器的冷端循環(huán)連通以形成尾排冷回路，所述補(bǔ)水件通過(guò)所述補(bǔ)水電磁閥與所述主冷回路、所述輔冷回路和所述尾排冷回路均連通，所述主冷回路、所述輔冷回路和所述尾排冷回路上均設(shè)置有所述比例閥。
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1.一種燃料電池?zé)犭娐?lián)供的余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池?zé)犭娐?lián)供的余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，所述主換熱回路還包括中冷器和主回路泵，所述中冷器和所述燃料電池通過(guò)管道并聯(lián)地與所述主換熱器的熱端循環(huán)連通，所述主回路泵設(shè)置在所述管道上以便驅(qū)動(dòng)所述主換熱回路內(nèi)液體回流。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料電池?zé)犭娐?lián)供的余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料電池與所述主換熱器通過(guò)主進(jìn)液管和主排液管實(shí)現(xiàn)循環(huán)連通，所述主回路泵設(shè)置在所述主進(jìn)液管上，所述主換熱回路還包括加熱器和三通閥，所述加熱器通過(guò)所述三通閥連接在所述主排液管上，以便通過(guò)所述三通閥的關(guān)閉實(shí)現(xiàn)所述加熱器、所述中冷器和所述燃料電池并聯(lián)設(shè)置，以及所述加熱器與所述燃料電池串聯(lián)設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池?zé)犭娐?lián)供的余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，還包括主補(bǔ)液管和主膨脹水箱，所述主膨脹水箱設(shè)置在所述主補(bǔ)液管上，所述主補(bǔ)液管的一端與所述主排液管連通，所述主補(bǔ)液管的另一端連接在所述主進(jìn)液管位于所述主換熱器的熱端的排液口與所述主回路泵的進(jìn)液口之間的區(qū)域上，以形成主補(bǔ)液通道以便對(duì)所述
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池?zé)犭娐?lián)供的余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，所述電子設(shè)備包括空壓機(jī)和電源模塊，所述空壓機(jī)和所述電源模塊并聯(lián)地與所述輔換熱器的熱端連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池?zé)犭娐?lián)供的余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，還包括輔補(bǔ)液管、輔膨脹水箱和輔回路泵，所述空壓機(jī)和所述電源模塊與所述輔換熱器通過(guò)輔進(jìn)液管和輔排液管實(shí)現(xiàn)循環(huán)連通，所述輔膨脹水箱設(shè)置在所述輔補(bǔ)液管上，所述輔補(bǔ)液管的一端與所述輔排液管連通，所述輔補(bǔ)液管的另一端連接在所述輔進(jìn)液管位于所述輔換熱器的熱端的排液口與所述輔回路泵的進(jìn)液口之間的區(qū)域上，以形成輔補(bǔ)液通道以便對(duì)所述輔換熱回路內(nèi)進(jìn)行定壓和補(bǔ)水。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池?zé)犭娐?lián)供的余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，所述尾排換熱回路還包括尾液集液裝置，所述尾排排氣口與所述尾排換熱器的熱端的進(jìn)氣口連通，所述尾排換熱器的熱端的排氣口與所述尾液集液裝置連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃料電池?zé)犭娐?lián)供的余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，所述尾液集液裝置包括尾排集水罐、頂蓋板和蒸汽冷凝管，所述頂蓋板蓋設(shè)在所述尾排集水罐上，所述頂蓋板具有蓋板排氣口，所述尾排換熱器的熱端的排氣口與所述尾排集水罐連通，所述蒸汽冷凝管通過(guò)所述蓋板排氣口與所述尾排集水罐連通，所述尾排集水罐的排液口與所述儲(chǔ)熱裝置連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃料電池?zé)犭娐?lián)供的余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃料電池?zé)犭娐?lián)供的余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，還包括補(bǔ)水件，所述儲(chǔ)熱裝置包括儲(chǔ)熱水罐、主冷端回路、輔冷端回路、尾排冷端回路和多個(gè)比例閥，所述儲(chǔ)熱裝置通過(guò)主冷端回路與所述主換熱器的冷端循環(huán)連通以形成主冷回路，所述儲(chǔ)熱裝置通過(guò)輔冷端回路與所述主換熱器的冷端循環(huán)連通以形成輔冷回路，所述儲(chǔ)熱裝置通過(guò)尾排冷端回路與所述主換熱器的冷端循環(huán)連通以形成尾排冷回路，所述補(bǔ)水件通過(guò)所述補(bǔ)水電磁閥與所述主冷回路、所述輔冷回路和所述尾排冷回路均連通，所述主冷回路、所述輔冷回路和所述尾排冷回路上均設(shè)置有所述比例閥。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種燃料電池?zé)犭娐?lián)供的余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池?zé)犭娐?lián)供的余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，所述主換熱回路還包括中冷器和主回路泵，所述中冷器和所述燃料電池通過(guò)管道并聯(lián)地與所述主換熱器的熱端循環(huán)連通，所述主回路泵設(shè)置在所述管道上以便驅(qū)動(dòng)所述主換熱回路內(nèi)液體回流。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料電池?zé)犭娐?lián)供的余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料電池與所述主換熱器通過(guò)主進(jìn)液管和主排液管實(shí)現(xiàn)循環(huán)連通，所述主回路泵設(shè)置在所述主進(jìn)液管上，所述主換熱回路還包括加熱器和三通閥，所述加熱器通過(guò)所述三通閥連接在所述主排液管上，以便通過(guò)所述三通閥的關(guān)閉實(shí)現(xiàn)所述加熱器、所述中冷器和所述燃料電池并聯(lián)設(shè)置，以及所述加熱器與所述燃料電池串聯(lián)設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池?zé)犭娐?lián)供的余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，還包括主補(bǔ)液管和主膨脹水箱，所述主膨脹水箱設(shè)置在所述主補(bǔ)液管上，所述主補(bǔ)液管的一端與所述主排液管連通，所述主補(bǔ)液管的另一端連接在所述主進(jìn)液管位于所述主換熱器的熱端的排液口與所述主回路泵的進(jìn)液口之間的區(qū)域上，以形成主補(bǔ)液通道以便對(duì)所述主換熱回路內(nèi)進(jìn)行定壓和補(bǔ)水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池?zé)犭娐?lián)供的余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，所述電子設(shè)備包括空壓機(jī)和電源模塊，所述空壓機(jī)和所述電源模塊并聯(lián)地與所述輔換熱器的熱端連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池?zé)犭娐?lián)供的余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，還包括輔補(bǔ)液管、輔膨脹水箱和輔回路泵，所述空壓機(jī)和所述電源模塊與所述輔換熱器通過(guò)輔進(jìn)液管和輔排液管實(shí)現(xiàn)循環(huán)連通，所述輔膨脹...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉元宇，于博洋，陸維，李秀華，馬玲玲，陳傳東，唐喆慶，竇再峰，張?jiān)鲂?/a>，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：國(guó)家電投集團(tuán)氫能科技發(fā)展有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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