[发明专利]质子交换膜燃料电池与燃气轮机联合供应蒸汽和热水的系统及方法

权利要求书

1.一种质子交换膜燃料电池与燃气轮机联合供应蒸汽和热水的系统，包括燃气轮机，其特征在于：还包括余热锅炉、烟气热交换器、冷凝式热交换器、烟气排出管道、低温送水管、溴化锂吸收式热泵、低温回水管、质子交换膜燃料电池、驱动热源送水管、驱动热源回水管、软化水管、中温水管、高温水管、汽水闪蒸器、低压蒸汽管道、高温热水管道、高压蒸汽管道、低温补水阀门和高温补水阀门，所述燃气轮机的烟气出口与余热锅炉的烟气进口连接，所述余热锅炉的烟气出口与烟气热交换器的烟气进口连接，所述烟气热交换器的烟气出口与冷凝式热交换器的烟气进口连接，所述冷凝式热交换器的烟气出口与烟气排出管道连接，所述冷凝式热交换器的水侧出口通过低温送水管与溴化锂吸收式热泵的低温热源进口连接，所述溴化锂吸收式热泵的低温热源出口通过低温回水管与冷凝式热交换器的水侧进口连接，所述质子交换膜燃料电池的冷却水出口通过驱动热源送水管与溴化锂吸收式热泵的驱动热源进口连接，所述溴化锂吸收式热泵的驱动热源出口通过驱动热源回水管与质子交换膜燃料电池的冷却水进口连接，所述软化水管与烟气热交换器的水侧进口连接，所述烟气热交换器的水侧出口通过中温水管与溴化锂吸收式热泵的制热进口连接，所述溴化锂吸收式热泵的制热出口通过高温水管与汽水闪蒸器的进口连接，所述汽水闪蒸器的蒸汽出口与低压蒸汽管道连接，所述汽水闪蒸器的热水出口与高温热水管道连接，所述余热锅炉的蒸汽出口与高压蒸汽管道连接，所述低温补水阀门的进口旁接在中温水管上，所述低温补水阀门的出口与余热锅炉的补水进口连接，所述高温补水阀门的进口旁接在高温水管上，所述高温补水阀门的出口与余热锅炉的补水进口连接。

2.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池与燃气轮机联合供应蒸汽和热水的系统，其特征在于：所述烟气热交换器与冷凝式热交换器均为高效防腐热交换器。

3.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池与燃气轮机联合供应蒸汽和热水的系统，其特征在于：所述低温补水阀门和高温补水阀门均为联锁控制阀门。

4.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池与燃气轮机联合供应蒸汽和热水的系统，其特征在于：所述溴化锂吸收式热泵为升温型热泵。

5.一种质子交换膜燃料电池与燃气轮机联合供应蒸汽和热水的方法，其特征在于：采用如权利要求1～4任一权利要求所述的质子交换膜燃料电池与燃气轮机联合供应蒸汽和热水的系统，所述方法的步骤如下：

（1）冬季时，低温补水阀门打开，高温补水阀门联锁关闭；燃气轮机工作后排出烟气，烟气进入余热锅炉产生蒸汽，随后中温烟气进入烟气热交换器加热软化水，二次放热后的烟气进入冷凝式热交换器继续加热热泵低温热源水，随后排出系统；低温热源水在冷凝式热交换器加热后送往溴化锂吸收式热泵工作，降温后的低温热源水返回冷凝式热交换器继续加热完成循环；中温驱动热源水从质子交换膜燃料电池中排出，进入溴化锂吸收式热泵工作，降温后的中温驱动热源水返回质子交换膜燃料电池继续加热完成循环；软化水进入烟气热交换器加热，一部分进入溴化锂吸收式热泵继续升温，然后经汽水闪蒸器汽水分离后送给所需用户，另一部分加热后的软化水则送往余热锅炉作为锅炉补水；

（2）夏季时，低温补水阀门关闭，高温补水阀门联锁打开；燃气轮机工作后排出烟气，烟气进入余热锅炉产生蒸汽，随后中温烟气进入烟气热交换器加热软化水，二次放热后的烟气进入冷凝式热交换器继续加热热泵低温热源水，随后排出系统；低温热源水在冷凝式热交换器加热后送往溴化锂吸收式热泵工作，降温后的低温热源水返回冷凝式热交换器继续加热完成循环；中温驱动热源水从质子交换膜燃料电池中排出，进入溴化锂吸收式热泵工作，降温后的中温驱动热源水返回质子交换膜燃料电池继续加热完成循环；软化水进入烟气热交换器加热，然后全部进入溴化锂吸收式热泵继续升温，随后部分高温水送往余热锅炉作为锅炉补水，剩余部分高温水经汽水闪蒸器汽水分离后分别送给所需用户。

6.根据权利要求5所述的质子交换膜燃料电池与燃气轮机联合供应蒸汽和热水的方法，其特征在于：包括以下通道：烟气从燃气轮机中排出，进入余热锅炉，随后经过烟气热交换器，最后从冷凝式热交换器排出，形成烟气余热利用通道；低温热源水从冷凝式热交换器流出，经过溴化锂吸收式热泵后返回冷凝式热交换器，形成热泵低温热源通道；中温驱动热源水从质子交换膜燃料电池中流出，经溴化锂吸收式热泵后返回质子交换膜燃料电池，形成热泵驱动热源通道；软化水先进入烟气热交换器，在经过溴化锂吸收式热泵，之后进入汽水闪蒸器后以高温热水和低品质蒸汽两种形式分别排出；软化水进入烟气热交换器，由低温补水阀门旁通进入余热锅炉，最后以高压蒸汽排出，形成冬季软化水加热通道；软化水进入烟气热交换器，由高温补水阀门旁通进入余热锅炉，最后以高压蒸汽排出，形成夏季软化水加热通道。