基于SOFC及吸收式冷功循环的多联产系统及运行方法
本发明涉及一种基于SOFC及吸收式冷功循环的多联产系统及运行方法，系统包括供气单元，SOFC电堆，燃气轮机单元和吸收式冷功单元；燃气轮机单元包括后燃烧室、涡轮发电机组，SOFC电堆尾气进入燃气轮机单元的所述后燃烧器燃烧产生高温燃气，高温燃气依次用于驱动燃气轮机单元的涡轮发电机组发电、预热供气单元的SOFC燃料、驱动吸收式冷功单元发电、制冷、供热等；其中涡轮发电机组中涡轮机一的乏气余热依次为SOFC的燃料气、空气及吸收式冷功单元的溶液浓缩供热，实现乏气余热梯级利用。吸收式冷功单元的发电支路和制冷支路并联设置，通过控制进入两个支路蒸汽量实现多联产模式切换，更好地匹配用户负荷多样性和时变性特征。
发明专利
CN202311308119.0
2023-10-11
CN117432523A
2024-01-23
F02C3/20(2006.01)
江苏宇石能源集团有限公司%苏州清动碳零信息科技有限公司%东南大学
孙立;马振西;朱发海;郑法;董辉;刘清
226503 江苏省南通市如皋市城北街道惠民路666号氢能产业园C栋07号;;
北京德崇智捷知识产权代理有限公司
郝雅洁
江苏;32
1.一种基于SOFC及吸收式冷功循环的多联产系统，其特征在于，包括供气单元(1)，SOFC电堆(2)，燃气轮机单元(3)和吸收式冷功单元(4)； 所述供气单元(1)包括燃料管路和空气管路，所述燃料管路用于将燃料气经燃料压缩机(14)、换热器一(11)引入SOFC电堆(2)的阳极入口，所述空气管路用于将空气经空气压缩机(15)、换热器二(12)引入SOFC电堆(2)的阴极入口； 所述燃气轮机单元(3)包括后燃烧室(31)、涡轮机一(32)和与其动力传动的发电机一(33)，所述SOFC电堆(2)的阳极出口和阴极出口分别与所述后燃烧室(31)的入口连接，所述后燃烧室(31)的出口与所述涡轮机一(32)的入口连接，涡轮机一(32)的出口依次经所述换热器一(11)、换热器二(12)与吸收式冷功单元(4)的溶液循环连接，从而利用涡轮机一(32)的乏气余热依次为燃料气、空气及溶液浓缩供热，实现余热梯级利用； 所述吸收式冷功单元(4)包括所述溶液循环、发电支路和制冷支路，所述溶液循环中的吸收器(406)设有用户负载；所述制冷支路和发电支路的冷剂蒸汽入口通过三通阀(41)与所述溶液循环输出的高温高压冷剂蒸汽连接，通过调节所述三通阀(41)控制进入发电支路和制冷支路的冷剂蒸汽量，以调节吸收式冷功单元(4)的发电量和制冷量，实现吸收式冷功单元(4)供能模式的切换。 2.根据权利要求1所述的基于SOFC及吸收式冷功循环的多联产系统，其特征在于，所述溶液循环的结构包括高压发生器(401)、换热器三(408)、低压发生器(402)、换热器四(407)和所述吸收器(406)； 所述高压发生器(401)气体入口与换热器二(12)气体出口连接； 所述高压发生器(401)的溶液出口依次通过所述换热器三(408)、膨胀阀一(411)、低压发生器(402)、换热器四(407)、膨胀阀二(412)与吸收器(406)的溶液入口相连； 所述吸收器(406)的溶液出口通过溶液泵(415)依次经过所述换热器四(407)、换热器三(408)与所述高压发生器(401)的溶液入口相连； 所述低压发生器(402)的冷剂蒸汽入口通过所述三通阀(41)的第一端与所述高压发生器(401)的冷剂蒸汽出口相连，低压发生器(402)的冷剂蒸汽出口与所述制冷支路相连； 所述发电支路的结构包括涡轮机二(409)和与其动力传动的发电机二(410)，所述涡轮机二(409)的入口通过所述三通阀(41)的第二端与所述高压发生器(401)的冷剂蒸汽出口相连，涡轮机二(409)的出口与吸收器(406)相连。 3.根据权利要求2所述的基于SOFC及吸收式冷功循环的多联产系统，其特征在于，所述制冷支路的结构包括冷凝器(403)、蒸发器(405)，所述低压发生器(402)的第一冷剂蒸汽出口通过膨胀阀三(413)与所述冷凝器(403)第一冷剂入口相连，低压发生器(402)的第二冷剂蒸汽出口通过管路与所述冷凝器(403)第二冷剂入口相连，冷凝器(403)冷剂出口通过膨胀阀四(404)与蒸发器(405)冷剂入口相连，蒸发器(405)冷剂出口与所述吸收器(406)连接。 4.根据权利要求2所述的基于SOFC及吸收式冷功循环的多联产系统，其特征在于，所述高压发生器(401)气体出口与换热器五(414)连接，换热器五(414)的冷侧为用户负载。 5.根据权利要求1所述的基于SOFC及吸收式冷功循环的多联产系统，其特征在于，所述SOFC电堆(2)的阳极出口与所述后燃烧室(31)入口相连的管路上设有汽水分离器(34)，燃料压缩机(14)与换热器一(11)相连的管路上设有混合器(13)，所述汽水分离器(34)的水侧出口与所述混合器(13)相连。 6.根据权利要求1所述的基于SOFC及吸收式冷功循环的多联产系统，其特征在于，所述吸收式冷功单元(4)的溶液循环采用的溶液为溴化锂水溶液，制冷支路中的冷剂为溴化锂水溶液蒸发出的水蒸气。 7.一种如权利要求1-6任一项所述的基于SOFC及吸收式冷功循环的多联产系统的运行方法，其特征在于，包括： 启动供气单元(1)、SOFC电堆(2)和燃气轮机单元(3)： 启动吸收式冷功单元(4)，进行热电联供：启动溶液循环，调节三通阀(41)使溶液循环输出的高温高压冷剂蒸汽全部进入发电支路，即使发电支路运行、制冷支路不运行，发电支路将所述高温高压冷剂蒸汽的动能转化为电能；利用吸收器(406)吸收来自发电支路中涡轮机二(409)输出的冷剂蒸汽后所释放的热量供给用户负载； 或者，启动吸收式冷功单元(4)，进行制冷：启动溶液循环，调节三通阀(41)使溶液循环输出的高温高压冷剂蒸汽全部进入制冷支路，即使发电支路不运行、制冷支路运行，制冷支路利用所述冷剂蒸汽的相变实现制冷； 或者，启动吸收式冷功单元(4)，进行冷电联供：启动溶液循环，调节三通阀(41)使使溶液循环输出的高温高压冷剂蒸汽一部分进入制冷支路，利用冷剂蒸汽的相变实现制冷，另一部分进入发电支路，将冷剂蒸汽的动能转化为电能。 8.根据权利要求7所述的运行方法，其特征在于，还包括： 将涡轮机一(32)输出的、被所述吸收式冷功单元(4)的溶液循环利用过余热后的乏气继续输入到换热器五(414)中，通过换热器五(414)将乏气的剩余余热为用户负载供热，从而在所述冷电联供的基础上，实现冷热电联供。