六罐循環(huán)式沼氣雙路sofc陽極燃料供給系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于新能源領(lǐng)域，特別涉及用于固體氧化物燃料電池(簡稱:S0FC)的陽極燃料供給系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今世界能源問題和環(huán)境保護問題已成為“人類面臨的最大威脅”的嚴(yán)重問題，工業(yè)和農(nóng)業(yè)的發(fā)展離不開能源的開發(fā)；人類生存離不開環(huán)境保護。能源的開發(fā)與環(huán)境保護必須統(tǒng)籌考慮。SOFC發(fā)電系統(tǒng)具有發(fā)電效率高、無噪音和無污染等優(yōu)點。但是，SOFC發(fā)電系統(tǒng)中所用的陽極燃料，應(yīng)用比較成熟技術(shù)都采用天然氣、石油和煤炭中提煉的甲烷、煤氣等富氫氣體做燃料。富氫氣體燃料都來自一次性(化石)能源，不能再生。且從煤炭中制取煤氣，嚴(yán)重污染環(huán)境。
[0003]近期，有人提出以城市垃圾為原料，發(fā)酵產(chǎn)生沼氣做SOFC陽極燃料的專利技術(shù)。該專利采用單一發(fā)酵罐生成沼氣氣體，產(chǎn)生沼氣的流量和壓力都不夠穩(wěn)定。必將影響在沼氣中提取甲烷氣體的純度。甲烷氣體的純度、流量和壓力的不穩(wěn)定等因素，也將影響甲烷氣體在燃料重整裝置中的氫氣提純效果。陽極燃料帶有二氧化碳等其它氣體。導(dǎo)致SOFC碳中毒，SOFC發(fā)電效率降低。直至SOFC發(fā)電系統(tǒng)報廢。同時，由于SOFC的陽極燃料供給系統(tǒng)不穩(wěn)定，迫使SOFC發(fā)電系統(tǒng)發(fā)生停機或再啟動狀態(tài)。從而，誘發(fā)SOFC發(fā)電系統(tǒng)的故障；SOFC發(fā)電系統(tǒng)的故障也導(dǎo)致局域供電網(wǎng)故障事故的發(fā)生。
[0004]總之，背景專利由于采用單罐生成沼氣技術(shù)，并且在沼氣脫硫、甲烷提純和甲烷提取氫氣的燃料重整等技術(shù)環(huán)節(jié)，都是單路系統(tǒng)設(shè)計。在沼氣渣的清除、新的沼氣原料添加環(huán)節(jié)、在沼氣脫硫、甲烷提純和甲烷提取氫氣的燃料重整等部位，都存在原材料或易損元件更換問題。上述問題的存在，是無法保證SOFC發(fā)電系統(tǒng)連續(xù)運行的基本要求。所以，背景專利技術(shù)僅是一種概念技術(shù)，缺乏實際使用的價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)單罐生成沼氣和單路陽極燃料供給系統(tǒng)存在的缺欠，設(shè)計六罐循環(huán)式沼氣雙路SOFC陽極燃料供給系統(tǒng)，實現(xiàn)沼氣流量大和運行壓力平穩(wěn)，保證SOFC陽極燃料系統(tǒng)的不間斷供給，達到固體氧化物燃料電池(SOFC)能夠?qū)嶋H運行的目的。
[0006]我國每年產(chǎn)生作物秸桿6.5億噸，其中36.6%用作肥料；23.7%用作燃料；22.6%用作飼料；17.1%直接焚燒或棄置亂放。近幾年，隨著農(nóng)民的生活水平的提高，肥料和燃料的利用率有不斷下降趨勢，直接露天焚燒或堆置亂放的秸桿量有上升趨勢。如果將作肥料、燃料、直接焚燒或棄置亂放的秸桿資源納入本發(fā)明的原材料，本發(fā)明技術(shù)可將肥料、燃料、直接焚燒或棄置亂放的秸桿進行優(yōu)化實施處理。肥料的利用率將會提高，用電能或沼氣作燃料將更加清潔和高效。每年產(chǎn)生的6.5億噸作物秸桿中的77.4%作物秸桿作為本發(fā)明的原材料(4.644億噸)，本發(fā)明技術(shù)實施所用的作物秸桿原材料資源十分豐富。大氣環(huán)境保護的社會效益十分突出。
[0007]為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，給出具體的技術(shù)方案如下。
[0008]—種六罐循環(huán)式沼氣雙路SOFC陽極燃料供給系統(tǒng)，有沼氣產(chǎn)生系統(tǒng)和陽極燃料供給系統(tǒng)；所述的沼氣產(chǎn)生系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括產(chǎn)生沼氣的發(fā)酵罐、混合粉碎秸桿和甲烷發(fā)酵菌的攪拌機9、沼氣存儲罐66構(gòu)成；所述的陽極燃料供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)按順序包括沼氣脫硫裝置、甲烷提純裝置、燃料升溫及蒸汽發(fā)生裝置、高溫重整裝置、低溫重整裝置、氣水分離裝置，陽極燃料供給系統(tǒng)的前后裝置之間有管道連通；其特征在于，所述的沼氣產(chǎn)生系統(tǒng)有6套構(gòu)成六罐循環(huán)式沼氣產(chǎn)生系統(tǒng)；攪拌機9輸出的粉碎秸桿和甲烷發(fā)酵菌經(jīng)傳送帶10分別進入一號發(fā)酵罐1、二號發(fā)酵罐2、三號發(fā)酵罐3、四號發(fā)酵罐4、五號發(fā)酵罐5和六號發(fā)酵罐6，6個發(fā)酵罐在同一時間的工作狀態(tài)均不相同；6個發(fā)酵罐產(chǎn)生的沼氣經(jīng)輸出閥門進入沼氣存儲罐66 ;所述的陽極燃料供給系統(tǒng)是由A路陽極燃料供給系統(tǒng)和B路陽極燃料供給系統(tǒng)構(gòu)成雙路固體氧化物燃料電池陽極燃料供給系統(tǒng)；在A路陽極燃料供給系統(tǒng)和B路陽極燃料供給系統(tǒng)所對應(yīng)的相同裝置的輸入端之間都用管道相連通，A路陽極燃料供給系統(tǒng)和B路陽極燃料供給系統(tǒng)所對應(yīng)的相同裝置的輸出端之間都用管道相連通，各裝置在靠近輸入端和輸出端處均裝有閥門。
[0009]所述的6個發(fā)酵罐均與固體氧化物燃料電池(SOFC)的高溫尾氣315接通，為發(fā)酵罐提供發(fā)酵溫度。
[0010]所述的6個發(fā)酵罐的沼氣廢渣20均進入烘干裝置24 ;烘干裝置24由高溫陰極燃料尾氣317供熱；最后由包裝機25打包用作肥料。
[0011]本發(fā)明的六發(fā)酵罐循環(huán)產(chǎn)生沼氣裝置，可依次循環(huán)達到沼氣的連續(xù)生產(chǎn)的過程。能夠使SOFC陽極燃料供給系統(tǒng)具有沼氣流量和壓力運行平穩(wěn)、沼氣供給流量大且連續(xù)不間斷的特點；并且有利于發(fā)酵罐的檢修維護。
[0012]雙路燃料供給系統(tǒng)可以保證SOFC陽極燃料供給系統(tǒng)的連續(xù)運行，在A路系統(tǒng)處在工作運行狀態(tài)時，B路系統(tǒng)可以處在周期性維護保養(yǎng)或備用狀態(tài)。B路系統(tǒng)維護保養(yǎng)工作包括:沼氣脫硫裝置的脫硫劑的更換、在甲烷提純裝置和低溫重整裝置中的吸附劑達到飽和狀態(tài)時，將吸附塔進行降壓處理，再進行抽真空，使吸附劑上的二氧化碳氣體全部釋放出來。B路系統(tǒng)另一個功能是為防止A路系統(tǒng)處在工作狀態(tài)中的某一裝置出現(xiàn)突發(fā)運行故障時，通過該裝置的輸入端和輸出端與B路系統(tǒng)所對應(yīng)相同裝置的輸入端和輸出端之間的連接管道，及時將所對應(yīng)的B路系統(tǒng)備用裝置切換到A路系統(tǒng)中，保證A路系統(tǒng)的燃料不間斷供給。并隔離出故障裝置，以便及時排除故障。
[0013]SOFC發(fā)電系統(tǒng)排出陽極燃料尾氣中，氫氣含量還有30%。所以，將排出陽極燃料尾氣輸入到高溫重整裝置輸入端，再經(jīng)過高溫燃料重整和低溫燃料重整及氣水分離裝置，進入SOFC發(fā)電系統(tǒng)循環(huán)再利用。SOFC發(fā)電系統(tǒng)排出陰極燃料尾氣，其溫度高達800 °C氣體，將該氣體輸入到沼氣廢渣烘干裝置，做沼氣廢渣烘干的熱源。SOFC主體釋放的熱量和啟動燃燒器的余熱，溫度高達800°C氣體，輸入到沼氣發(fā)酵罐，做沼氣發(fā)酵的熱源。作到有效利用余熱節(jié)省能源
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是六發(fā)酵罐循環(huán)式沼氣產(chǎn)生系統(tǒng)示意圖；
[0016]圖3是A路陽極燃料供給系統(tǒng)示意圖；
[0017]圖4是B路陽極燃料供給系統(tǒng)示意圖；
[0018]圖5是SOFC發(fā)電系統(tǒng)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖進一步詳細敘述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和工作狀態(tài)。
[0020]實施例1六發(fā)酵罐循環(huán)式沼氣產(chǎn)生系統(tǒng)
[0021]如圖1和圖2所示。沼氣產(chǎn)生系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括產(chǎn)生沼氣的發(fā)酵罐共計6個，分別是一號發(fā)酵罐1、二號發(fā)酵罐2、三號發(fā)酵罐3、四號發(fā)酵罐4、五號發(fā)酵罐5和六號發(fā)酵罐6，用于粉碎秸桿7的粉碎機8，混合秸桿和甲烷發(fā)酵菌的攪拌機9、沼氣存儲罐66構(gòu)成；所述的沼氣產(chǎn)生系統(tǒng)有6套構(gòu)成六罐循環(huán)式沼氣產(chǎn)生系統(tǒng)；攪拌機9輸出的粉碎秸桿和甲烷發(fā)酵菌經(jīng)傳送帶10分別進入各發(fā)酵罐，6個發(fā)酵罐在同一時間的工作狀態(tài)均不相同；6個發(fā)酵罐產(chǎn)生的沼氣經(jīng)輸出閥門進入沼氣存儲罐66，再經(jīng)陽極燃料供給系統(tǒng)為固體氧化物燃料電池提供陽極燃料。
[0022]首先，將作物秸桿7送入粉碎機8經(jīng)過粉碎后。再送入攪拌機9將粉碎的秸桿7和甲烷菌均勻攪拌。用傳送帶10經(jīng)一號進料門19運送到一號發(fā)酵罐I內(nèi)。
[0023]此時，二號發(fā)酵罐2正在關(guān)閉密封二號進料門28，開通二號風(fēng)機30向二號發(fā)酵罐2內(nèi)注入空氣，使二號發(fā)酵罐2達到高壓狀態(tài)。SOFC發(fā)電系統(tǒng)排出的高溫尾氣315，經(jīng)二號罐升溫閥門29進入二號發(fā)酵罐2內(nèi)的地面下和罐體四周鋪設(shè)的加熱管網(wǎng)，使二號發(fā)酵罐2內(nèi)的秸桿7原材料達到沼氣發(fā)酵溫度37?42°C。甲烷菌在37?42°C繁殖速度最快。特別是我國北方的冬季，二號發(fā)酵罐2