1:利用天然氣的發電系統
MCFC需要供給的燃料氣體是H2,它可由天然氣中的CH4改質生成,其反應在改質器中進行。改質器出口的溫度為600℃,符合MCFC的工作溫度,可以原樣直接輸送到燃料極側。
另一方面,空氣極側需要的O2通過空氣壓縮機供給。另一個反應因素CO2,空氣極側反應等量地再利用發電時燃料極產生的CO2。除了有CO2外,燃料極排出氣體還含有未反應的可燃成份,一起輸送到改質器的燃燒器側,天然氣改質所必需的熱量就由該燃燒熱供給。這種情況下,排出的燃料氣體會含有過多的H2O,將影響發熱量,為此通常是先將排出燃料氣體冷卻,將水份濾去后再輸送到改質器的燃燒側。從改質器燃燒側出來的氣體與來自壓縮機的空氣相混合后供給空氣極側。
實際的電池因內部存在電阻會發熱,故通過在空氣極側中流過的大量氧化氣體(陰極氣體,即含有O2、CO2的氣體)來除去其發生的熱。通常是按600℃供給的氣體在700℃下排出,這一指標可通過在空氣極側進行流量調整來控制,為此采用陰極氣體的再循環,即,空氣極側供給的氣體為以改質器燃燒排氣與部分空氣極側排出氣體的混合體,為了保持電池入口和出口的溫度為最佳溫度,可將再循環流量與外部供給的空氣流量一起調整。
來自空氣極側的排氣為高溫,送入最終的膨脹式透平,進行動力回收,作為空氣壓縮動力而應用。剩余的動力,由發電機發電回收,從而可以提高整套系統的效率。另外,天然氣改質所必需的H2O(水蒸汽)可從排出的燃料氣體中回收的H2O來供給。
這種系統的效率可達55~60%。在整套出力中MCFC發電量份額占90%。絕大部分的發電量是由MCFC生產的。如果考慮到排氣形成的動力回收和若干的附加發電,廣義上也可以稱為聯合發電。
在使用PAFC的情況下,若以煤炭為燃料發電時就不容易了,采用天然氣時,其構成類似于MCFC機組,基本上是由電池本體發電。原因是PAFC排出氣體溫度較低,與其進行附加發電不如作為熱電聯產電源。
SOFC能和較高溫度的排氣體構成附加發電系統,由于SOFC不需要CO2的再循環等,結構簡單,其發電效率可以達到50-60%。
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