六罐循環(huán)式沼氣雙路sofc陽(yáng)極燃料供給系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于新能源領(lǐng)域，特別涉及用于固體氧化物燃料電池(簡(jiǎn)稱(chēng):S0FC)的陽(yáng)極燃料供給系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今世界能源問(wèn)題和環(huán)境保護(hù)問(wèn)題已成為“人類(lèi)面臨的最大威脅”的嚴(yán)重問(wèn)題，工業(yè)和農(nóng)業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)能源的開(kāi)發(fā)；人類(lèi)生存離不開(kāi)環(huán)境保護(hù)。能源的開(kāi)發(fā)與環(huán)境保護(hù)必須統(tǒng)籌考慮。SOFC發(fā)電系統(tǒng)具有發(fā)電效率高、無(wú)噪音和無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。但是，SOFC發(fā)電系統(tǒng)中所用的陽(yáng)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(lái)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(yáng)極燃料的專(zhuān)利技術(shù)。該專(zhuān)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(yáng)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(bào)廢。同時(shí)，由于SOFC的陽(yáng)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(jī)或再啟動(dòng)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(zhuān)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(jì)。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(wèn)題。上述問(wèn)題的存在，是無(wú)法保證SOFC發(fā)電系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行的基本要求。所以，背景專(zhuān)利技術(shù)僅是一種概念技術(shù)，缺乏實(shí)際使用的價(jià)值。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)單罐生成沼氣和單路陽(yáng)極燃料供給系統(tǒng)存在的缺欠，設(shè)計(jì)六罐循環(huán)式沼氣雙路SOFC陽(yáng)極燃料供給系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)沼氣流量大和運(yùn)行壓力平穩(wěn)，保證SOFC陽(yáng)極燃料系統(tǒng)的不間斷供給，達(dá)到固體氧化物燃料電池(SOFC)能夠?qū)嶋H運(yùn)行的目的。
[0006]為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，給出具體的技術(shù)方案如下。
[0007]—種六罐循環(huán)式沼氣雙路SOFC陽(yáng)極燃料供給系統(tǒng)，有沼氣產(chǎn)生系統(tǒng)和陽(yáng)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(jī)9、沼氣存儲(chǔ)罐66構(gòu)成；所述的陽(yáng)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(yáng)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(jī)9輸出的粉碎秸桿和甲烷發(fā)酵菌經(jīng)傳送帶10分別進(jìn)入一號(hào)發(fā)酵罐1、二號(hào)發(fā)酵罐2、三號(hào)發(fā)酵罐3、四號(hào)發(fā)酵罐4、五號(hào)發(fā)酵罐5和六號(hào)發(fā)酵罐6，6個(gè)發(fā)酵罐在同一時(shí)間的工作狀態(tài)均不相同；6個(gè)發(fā)酵罐產(chǎn)生的沼氣經(jīng)輸出閥門(mén)進(jìn)入沼氣存儲(chǔ)罐66 ;所述的陽(yáng)極燃料供給系統(tǒng)是由A路陽(yáng)極燃料供給系統(tǒng)和B路陽(yáng)極燃料供給系統(tǒng)構(gòu)成雙路固體氧化物燃料電池陽(yáng)極燃料供給系統(tǒng)；在A路陽(yáng)極燃料供給系統(tǒng)和B路陽(yáng)極燃料供給系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的相同裝置的輸入端之間都用管道相連通，A路陽(yáng)極燃料供給系統(tǒng)和B路陽(yáng)極燃料供給系統(tǒng)所對(duì)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(mén)。
[0008]所述的6個(gè)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。
[0009]所述的6個(gè)發(fā)酵罐的沼氣廢渣20均進(jìn)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(jī)25打包用作肥料。
[0010]本實(shí)用新型的六發(fā)酵罐循環(huán)產(chǎn)生沼氣裝置，可依次循環(huán)達(dá)到沼氣的連續(xù)生產(chǎn)的過(guò)程。能夠使SOFC陽(yáng)極燃料供給系統(tǒng)具有沼氣流量和壓力運(yùn)行平穩(wěn)、沼氣供給流量大且連續(xù)不間斷的特點(diǎn)；并且有利于發(fā)酵罐的檢修維護(hù)。
[0011 ] 雙路燃料供給系統(tǒng)可以保證SOFC陽(yáng)極燃料供給系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行，在A路系統(tǒng)處在工作運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，B路系統(tǒng)可以處在周期性維護(hù)保養(yǎng)或備用狀態(tài)。B路系統(tǒng)維護(hù)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(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，將吸附塔進(jìn)行降壓處理，再進(jìn)行抽真空，使吸附劑上的二氧化碳?xì)怏w全部釋放出來(lái)。B路系統(tǒng)另一個(gè)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(yùn)行故障時(shí)，通過(guò)該裝置的輸入端和輸出端與B路系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)相同裝置的輸入端和輸出端之間的連接管道，及時(shí)將所對(duì)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(shí)排除故障。
[0012]SOFC發(fā)電系統(tǒng)排出陽(yáng)極燃料尾氣中，氫氣含量還有30%。所以，將排出陽(yáng)極燃料尾氣輸入到高溫重整裝置輸入端，再經(jīng)過(guò)高溫燃料重整和低溫燃料重整及氣水分離裝置，進(jìn)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(dá)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(dòng)燃燒器的余熱，溫度高達(dá)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(shuō)明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是六發(fā)酵罐循環(huán)式沼氣產(chǎn)生系統(tǒng)示意圖；
[0015]圖3是A路陽(yáng)極燃料供給系統(tǒng)示意圖；
[0016]圖4是B路陽(yáng)極燃料供給系統(tǒng)示意圖；
[0017]圖5是SOFC發(fā)電系統(tǒng)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)敘述本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)和工作狀態(tài)。
[0019]實(shí)施例1六發(fā)酵罐循環(huán)式沼氣產(chǎn)生系統(tǒng)
[0020]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(jì)6個(gè)，分別是一號(hào)發(fā)酵罐1、二號(hào)發(fā)酵罐2、三號(hào)發(fā)酵罐3、四號(hào)發(fā)酵罐4、五號(hào)發(fā)酵罐5和六號(hào)發(fā)酵罐6，用于粉碎秸桿7的粉碎機(jī)8，混合秸桿和甲烷發(fā)酵菌的攪拌機(jī)9、沼氣存儲(chǔ)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(jī)9輸出的粉碎秸桿和甲烷發(fā)酵菌經(jīng)傳送帶10分別進(jìn)入各發(fā)酵罐，6個(gè)發(fā)酵罐在同一時(shí)間的工作狀態(tài)均不相同；6個(gè)發(fā)酵罐產(chǎn)生的沼氣經(jīng)輸出閥門(mén)進(jìn)入沼氣存儲(chǔ)罐66，再經(jīng)陽(yáng)極燃料供給系統(tǒng)為固體氧化物燃料電池提供陽(yáng)極燃料。
[0021]首先，將作物秸桿7送入粉碎機(jī)8經(jīng)過(guò)粉碎后。再送入攪拌機(jī)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(hào)進(jìn)料門(mén)19運(yùn)送到一號(hào)發(fā)酵罐I內(nèi)。
[0022]此時(shí)，二號(hào)發(fā)酵罐2正在關(guān)閉密封二號(hào)進(jìn)料門(mén)28，開(kāi)通二號(hào)風(fēng)機(jī)30向二號(hào)發(fā)酵罐2內(nèi)注入空氣，使二號(hào)發(fā)酵罐2達(dá)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(hào)罐升溫閥門(mén)29進(jìn)入二號(hào)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(hào)發(fā)酵罐2內(nèi)的秸桿7原材料達(dá)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(guó)北方的冬季，二號(hào)發(fā)酵罐2完成密封后、加壓和升溫加熱環(huán)節(jié)更為重要。
[0023]此時(shí)，三號(hào)發(fā)酵罐3處在恒溫發(fā)酵過(guò)程期，三號(hào)發(fā)酵罐3溫度控制在37?42°C。甲烷菌在此溫度條件下快速的大量繁殖。其中用3?4天的好氧發(fā)酵期，當(dāng)三號(hào)發(fā)酵罐3內(nèi)的氧氣含量降至1%以下時(shí)，經(jīng)上水補(bǔ)水口 15及上水閥門(mén)14，再通過(guò)A路集水器輸出管道164及三號(hào)罐水閥門(mén)40向三號(hào)發(fā)酵罐3內(nèi)噴淋水。加快秸桿7原材料的厭氧反應(yīng)速度。開(kāi)啟三號(hào)罐放散閥門(mén)39，廢氣經(jīng)過(guò)處理后排空。使三號(hào)發(fā)酵罐3內(nèi)秸桿7