[go: up one dir, main page]

RU2017120526A - SOFC-система и способ эксплуатации SOFC-системы - Google Patents

SOFC-система и способ эксплуатации SOFC-системы Download PDF

Info

Publication number
RU2017120526A
RU2017120526A RU2017120526A RU2017120526A RU2017120526A RU 2017120526 A RU2017120526 A RU 2017120526A RU 2017120526 A RU2017120526 A RU 2017120526A RU 2017120526 A RU2017120526 A RU 2017120526A RU 2017120526 A RU2017120526 A RU 2017120526A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stream
furnace
exhaust
exhaust stream
steam
Prior art date
Application number
RU2017120526A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2698883C2 (ru
RU2017120526A3 (ru
Inventor
Мардит МАТИАН
Оливьер БУЧЕЛИ
Original Assignee
ЭйчТиСЕРАМИКС С.А.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ЭйчТиСЕРАМИКС С.А. filed Critical ЭйчТиСЕРАМИКС С.А.
Publication of RU2017120526A publication Critical patent/RU2017120526A/ru
Publication of RU2017120526A3 publication Critical patent/RU2017120526A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2698883C2 publication Critical patent/RU2698883C2/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0618—Reforming processes, e.g. autothermal, partial oxidation or steam reforming
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/48—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents followed by reaction of water vapour with carbon monoxide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • H01M8/04022—Heating by combustion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04156—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
    • H01M8/04164—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal by condensers, gas-liquid separators or filters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04291—Arrangements for managing water in solid electrolyte fuel cell systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • H01M8/04328—Temperature; Ambient temperature of anode reactants at the inlet or inside the fuel cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • H01M8/04373—Temperature; Ambient temperature of auxiliary devices, e.g. reformers, compressors, burners
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0444—Concentration; Density
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04701—Temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04701—Temperature
    • H01M8/04738—Temperature of auxiliary devices, e.g. reformer, compressor, burner
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04776—Pressure; Flow at auxiliary devices, e.g. reformer, compressor, burner
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0233—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0283—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a CO-shift step, i.e. a water gas shift step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/066—Integration with other chemical processes with fuel cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0811—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
    • C01B2203/0827—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel at least part of the fuel being a recycle stream
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0872—Methods of cooling
    • C01B2203/0888—Methods of cooling by evaporation of a fluid
    • C01B2203/0894—Generation of steam
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1288—Evaporation of one or more of the different feed components
    • C01B2203/1294—Evaporation by heat exchange with hot process stream
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/16—Controlling the process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/16—Controlling the process
    • C01B2203/1695—Adjusting the feed of the combustion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04268—Heating of fuel cells during the start-up of the fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Claims (26)

1. SOFC-система (1), содержащая:
- установку (102) реформинга топлива для преобразования потока (100) газообразного углеводорода и пара (404) в богатый водородом газ (103),
- батарею (2) твердооксидного топливного элемента, содержащую анод (4) и катод (3) для электрохимической реакции богатого водородом газа (103) и катодного воздушного потока (204) с выработкой электроэнергии, анодного выхлопного потока (104) и катодного потока (205) отработанного воздуха, причем анодный выхлопной поток (104) и катодный поток (205) отработанного воздуха разделены,
- топку (105) для сжигания смеси анодного выхлопного потока (104) и потока (300) свежего воздуха для завершения сжигания и получения тепла для установки (102) реформинга,
причем поток (300) свежего воздуха подается в топку (105), отличающаяся тем, что
- установка (102) реформинга топлива принимает только поток (100) газообразного углеводорода и пар (404),
- установка (102) реформинга топлива и топка (105) встроены в один блок для компактности, лучшей тепловой интеграции и уменьшения тепловых потерь, с получением тепла в топке (105), которое передается в установку (102) реформинга для регулирования скорости предварительного реформирования в установке (102) реформинга,
- предусмотрены блок (601) управления и нагнетатель (302), причем блок (601) управления выполнен с возможностью управления массовым расходом потока (300) свежего воздуха с помощью нагнетателя (302) так, что установка (102) реформинга обеспечена теплом для преобразования потока (100) газообразного углеводорода и пара (404), и так, что выхлопной поток (106) топки обеспечивает достаточное количество тепла для генерирования пара (404),
- по меньшей мере один теплообменник (107), представляющий собой испаритель, расположен за топкой (105) для охлаждения выхлопного потока (106) топки и нагревания водяного конденсата (403) с генерированием пара (404),
- пар (404) из теплообменника (107) подается в установку (102) реформинга топлива,
- выхлопной поток (106) топки охлаждается с получением водяного конденсата (403) так, что нет необходимости в наружном водоводе,
при этом предусмотрен температурный датчик (700) для определения температуры богатого водородом газа (103), причем блок (601) управления реагирует на температурный датчик (700) для управления нагнетателем (302) для поддержания содержания кислорода в выхлопном потоке (106) топки в пределах заданного диапазона, чтобы обеспечить достаточное количество тепла для установки (102) реформинга.
2. SOFC-система по п. 1, отличающаяся тем, что выхлопной поток (106) топки после прохождения через испаритель (107) подается по меньшей мере в один дополнительный теплообменник (109, 111) для охлаждения и конденсации выхлопного потока (106) топки с получением охлажденного выхлопного потока (114) топки, содержащего водяной конденсат (403), и при этом охлажденный выхлопной поток (114) топки подается в разделитель (113) для разделения охлажденного выхлопного потока (114) топки на водяной конденсат (403) и остаточный выхлопной газ (112).
3. SOFC-система по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что дополнительно содержит соединение второго потока (500) газообразного углеводорода с топкой (105), чтобы обеспечить дополнительное тепло во время фазы нагрева системы.
4. SOFC-система по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что за нагнетателем (302) предусмотрен клапан (800), при этом клапан (800) управляется блоком (601) управления, и причем клапан (800) разбивает воздушный поток (200) на катодный воздушный поток (202) и поток (300) свежего воздуха.
5. SOFC-система по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что предусмотрен фильтр (122) для фильтрации водяного конденсата (403).
6. Способ эксплуатации SOFC-системы (1), который включает: преобразование потока (100) газообразного углеводорода и пара (404) в богатый водородом газ (103), электрохимическую реакцию богатого водородом газа (103) и катодного воздушного потока (204) в батарее (2) твердооксидного топливного элемента с выработкой электроэнергии, анодного выхлопного потока (104) и катодного потока (205) отработанного воздуха, поддержание анодного выхлопного потока (104) и катодного потока (205) отработанного воздуха разделенными на отдельные потоки, подачу анодного выхлопного потока (104) в топку (105), подачу потока (300) свежего воздуха в топку (105) и сгорание горючей смеси анодного выхлопного потока (104) и потока (300) свежего воздуха, чтобы обеспечить тепло для установки (102) реформинга,
отличающийся тем, что предусматривают только два потока, поток (100) газообразного углеводорода и пар (404), в установку (102) реформинга для предварительного преобразования потока (100) газообразного углеводорода и пара (404), с помощью блока (601) управления управляют нагнетателем (302) для регулирования массового расхода потока (300) свежего воздуха, чтобы обеспечить достаточное количество воздуха для полного сжигания в топке (105), и при этом установка (102) реформинга обеспечена достаточным количеством тепла для преобразования потока (100) газообразного углеводорода и пара (404) и достаточным количеством тепла для получения выхлопного потока (106) топки, имеющего достаточно тепла для генерирования пара (404), охлаждают выхлопной поток (106) топки с получением водяного конденсата (403), и нагревают водяной конденсат (403) выхлопным потоком (106) топки с генерированием пара (404) так, что нет необходимости в наружном водоводе,
при этом богатый водородом газ (103) выходит из установки (102) реформинга с температурой (Th), определяют температуру (Th) богатого водородом газа (103), определяют скорость предварительного реформирования установки (102) реформинга на основе температуры Th и стандартной таблицы, на основе информации об использовании топлива в батарее (2) твердооксидного топливного элемента вычисляют количество топлива, выходящего из батареи (2), вычисляют количество воздуха, необходимого для полного сжигания в топке (105), и управляют нагнетателем (302) для регулирования массового расхода потока (300) свежего воздуха, чтобы поддерживать по меньшей мере одно из температуры пламени и содержания кислорода в выхлопном потоке (106) топки в пределах заданного диапазона.
7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что для указанного выхлопного потока (106), содержащего кислород, определяют содержание кислорода в выхлопном потоке (106) топки, обеспечивают сигнал, указывающий на содержание кислорода в выхлопном потоке (106) топки, и управляют нагнетателем (302), чтобы регулировать массовый расход потока (300) свежего воздуха для поддержания по меньшей мере одного из температуры пламени или содержания кислорода в выхлопном потоке (106) топки в пределах заданного диапазона.
8. Способ по п. 6 или 7, отличающийся тем, что выхлопной поток (106) топки проходит через испаритель (107) так, что из водяного конденсата (403) генерируется пар (404), причем после прохождения через испаритель (107) выхлопной поток (106) топки охлаждают с получением охлажденного выхлопного потока (114) топки и водяного конденсата (403), и разделяют охлажденный выхлопной поток (114) топки на водяной конденсат (403) и остаточный выхлопной газ (112).
9. Способ по одному из пп. 6-8, отличающийся тем, что содержание кислорода в объединенных потоках, подаваемых в топку (105), поддерживают в пределах соотношения компонентов воздух-топливо λ (лямбда) от 1,1 до 1,4, и наиболее предпочтительно оно составляет приблизительно 1,2.
10. Способ по одному из пп. 6-9, отличающийся тем, что выхлопной поток (106) топки предварительно нагревает катодный воздушный поток (200) для охлаждения выхлопного потока (108) топки.
11. Способ по одному из пп. 6-10, отличающийся тем, что пар (404) подают в установку (102) реформинга топлива.
12. Способ по одному из пп. 6-11, отличающийся тем, что клапан (800) с плавной характеристикой разделяет воздушный поток (200) на катодный воздушный поток (204) и свежий воздух (300).
13. Способ по одному из пп. 6-12, отличающийся тем, что водяной конденсат (403) фильтруют от загрязнителей перед введением в испаритель (107).
RU2017120526A 2014-12-01 2015-11-30 SOFC-система и способ эксплуатации SOFC-системы RU2698883C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14195621 2014-12-01
EPEP14195621.9 2014-12-01
PCT/EP2015/078097 WO2016087389A1 (en) 2014-12-01 2015-11-30 Sofc system and method of operating a sofc system

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017120526A true RU2017120526A (ru) 2019-01-09
RU2017120526A3 RU2017120526A3 (ru) 2019-02-28
RU2698883C2 RU2698883C2 (ru) 2019-08-30

Family

ID=51999327

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017120526A RU2698883C2 (ru) 2014-12-01 2015-11-30 SOFC-система и способ эксплуатации SOFC-системы

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10297847B2 (ru)
EP (1) EP3227230B1 (ru)
CN (1) CN107112560B (ru)
RU (1) RU2698883C2 (ru)
WO (1) WO2016087389A1 (ru)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3045214A1 (fr) * 2015-12-10 2017-06-16 Commissariat Energie Atomique Procede de regeneration d’une pile a combustible.
CN106299410B (zh) * 2016-09-29 2019-06-14 江苏科技大学 一种利用残余燃料自加热的固体氧化物燃料电池发电系统
DE102017200995A1 (de) * 2016-12-28 2018-06-28 Robert Bosch Gmbh Brennstoffzellenvorrichtung und Verfahren zu einem Anfahren der Brennstoffzellenvorrichtung
EP3577709B1 (en) * 2017-01-31 2020-10-21 SOLIDpower SA Method and system for producing hydrogen, electricity and co-production
DE102017001564B4 (de) * 2017-02-20 2020-01-16 Diehl Aerospace Gmbh Verfahren zum Starten einer Brennstoffzellenanordnung und Brennstoffzellenanordnung
US11367887B2 (en) * 2018-03-07 2022-06-21 Osaka Gas Co., Ltd. Fuel cell system and method for operating fuel cell system
TWI787491B (zh) * 2018-03-30 2022-12-21 日商大阪瓦斯股份有限公司 燃料電池裝置及燃料電池裝置之運作方法
EP3609006A1 (en) 2018-08-09 2020-02-12 SOLIDpower SA Sofc system with anode off-gas recirculation
AT521838B1 (de) 2018-10-22 2020-10-15 Avl List Gmbh Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Betreiben desselben
CN111193050B (zh) * 2018-11-14 2021-03-12 中国科学院大连化学物理研究所 一种重整高温燃料电池系统及其启动方法
CN109950590B (zh) * 2019-04-02 2020-11-10 中氢新能技术有限公司 燃料电池甲醇重整器
DK180361B1 (en) 2019-10-17 2021-02-04 Blue World Technologies Holding ApS Fuel cell system with a multi-stream heat exchanger, its use and method of its operation
DK180518B1 (en) 2019-10-17 2021-06-03 Blue World Technologies Holding ApS Fuel cell system with a combined fuel evaporation and cathode gas heater unit, its use and method of its operation
KR102884646B1 (ko) * 2019-12-03 2025-11-11 현대자동차주식회사 오프가스를 냉각매체로 사용하는 개질 시스템 및 개질 방법
CN112290055B (zh) * 2020-10-28 2021-12-10 中国科学技术大学 一种燃料电池系统的自加湿阳极燃料循环系统及方法
CN112599814A (zh) * 2020-11-25 2021-04-02 清华大学 燃料电池系统及燃料电池汽车
CN113540525B (zh) * 2021-07-15 2022-09-23 山东大学 一种固体氧化物燃料电池系统热部件测试装置和方法
CN114204077B (zh) * 2022-02-18 2022-05-03 浙江国氢能源科技发展有限公司 水蒸气流量振荡引起的sofc系统振荡控制与优化方法
CN115332565B (zh) * 2022-09-05 2025-07-25 中海石油气电集团有限责任公司 一种sofc高效换热系统
CN117080504B (zh) * 2023-10-13 2024-01-26 成都岷山绿氢能源有限公司 一种燃料电池系统以及控制方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4943493A (en) 1989-04-21 1990-07-24 International Fuel Cells Corporation Fuel cell power plant
US6881508B2 (en) * 2002-05-30 2005-04-19 Plug Power, Inc. Apparatus and method for controlling a fuel cell system
JP4539040B2 (ja) 2003-07-02 2010-09-08 パナソニック株式会社 燃料電池システム
US7422810B2 (en) * 2004-01-22 2008-09-09 Bloom Energy Corporation High temperature fuel cell system and method of operating same
JP4556041B2 (ja) 2004-02-27 2010-10-06 パロマ工業株式会社 ガス器具
JP2006066301A (ja) * 2004-08-27 2006-03-09 Aisin Seiki Co Ltd 燃料電池システム
DE102006042537A1 (de) * 2006-09-11 2008-03-27 Enerday Gmbh Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Starten eines Brennstoffzellensystems
EP2392544B1 (en) * 2009-01-27 2018-05-02 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Method for operating a fuel processing device
JP5408420B2 (ja) 2009-07-30 2014-02-05 日産自動車株式会社 燃料電池システムとこの燃料電池システムに用いる燃料電池の昇温方法
WO2011036886A1 (ja) 2009-09-25 2011-03-31 パナソニック株式会社 燃料電池システム、及び燃料電池システムの運転方法
EP2664562B1 (de) 2012-05-15 2015-03-18 Bühler GmbH Mitnehmer, Zugelement und Fördereinrichtung zur Förderung von Schüttgut
WO2014167764A1 (ja) * 2013-04-11 2014-10-16 パナソニック株式会社 燃料電池システム
JP5981873B2 (ja) 2013-04-18 2016-08-31 本田技研工業株式会社 燃料電池モジュール
GB201312329D0 (en) * 2013-07-09 2013-08-21 Ceres Ip Co Ltd Improved fuel cell systems and methods

Also Published As

Publication number Publication date
CN107112560A (zh) 2017-08-29
EP3227230A1 (en) 2017-10-11
EP3227230B1 (en) 2020-01-01
US20170331132A1 (en) 2017-11-16
RU2698883C2 (ru) 2019-08-30
RU2017120526A3 (ru) 2019-02-28
US10297847B2 (en) 2019-05-21
WO2016087389A1 (en) 2016-06-09
CN107112560B (zh) 2020-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2017120526A (ru) SOFC-система и способ эксплуатации SOFC-системы
CN109193009B (zh) 固体氧化物燃料电池复合系统及使用方法
US9926837B2 (en) Internal combustion engine, in particular a stationary gas engine, comprising a combustion chamber
NO330544B1 (no) Fremgangsmate for drift av et kraftverksanlegg med en hovedsakelig lukket CO2-prosess samt kraftverksanlegg med en slik prosess
US9140180B2 (en) Internal combustion engine reformer installation
WO2017110090A1 (ja) 燃料電池システム
JP6522223B1 (ja) 水素製造装置、水素製造方法、予熱制御プログラム
CA2590133C (en) Process and system employing generation of controlled furnace atmospheres without the use of separate gas supplies or stand-alone atmosphere generators
US9725662B2 (en) Method and membrane module for the energy-efficient oxygen generation during biomass gasification
KR100999878B1 (ko) 연료 전지 시스템 및 리포머의 작동 방법
KR20140038007A (ko) 연소기의 가연 한계 확장 구조를 갖는 연료전지 시스템
JP2016154067A (ja) 燃料電池モジュール及びその運転方法
JP2006318714A (ja) 燃料電池システム
KR20170136144A (ko) 복합발전 시스템
JP2017027682A (ja) 燃料電池システム
KR20180043880A (ko) 산소제조기능을 갖는 순산소 가열로 및 그의 작동방법
JP6657996B2 (ja) 燃焼ガス供給システム
JP6602941B1 (ja) 水素製造装置及び水素製造方法
JP2010168242A (ja) 水素生成装置及びそれを備える燃料電池システム
JP2021131948A (ja) 燃料電池発電システム
KR101115333B1 (ko) 연료전지 시스템
RU2008143733A (ru) Способ выделения водорода на палладиевой мембране с рекуперацией тепла
JP2006124442A (ja) 熱回収システムおよび排熱回収ボイラへの給水方法
CN103241712A (zh) 一种半水煤气处理方法
RU152752U1 (ru) Конвертор паровой органического топлива на базе нежаростойких конструкционных материалов со сниженными потерями энергии с уходящими газами