[发明专利]应用熔融碳酸盐燃料电池的深冷液化天然气发电系统

说明书

本发明涉及一种应用燃料电池的深冷发电系统，更具体讲是配备有CO₂分离器的利用深冷LNG（液化天然气）的发电系统。

本技术领域已知应用燃料电池的发电系统，有些系统是应用熔融碳酸盐燃料电池。常规式熔融碳酸盐燃料电池一般包括一个浸在碳酸盐中的电解质板（块），一个阴极室（氧电极），一个阳极室（燃料电极）。该电解质板是由多孔材料制成，由碳酸盐作为电解质。该电解质板是夹在阴极室和阳极室之间。将氧化性气体通入阴极室，燃料气体通入阳极室，由于阴极室与阳极室之间的电位差而发电。在常规式应用熔融碳酸盐燃料电池的发电系统中，前述的燃料电池是通过分离器而一个个叠在一起，成为多层燃料电池单元或叠层燃料电池。

在图中示出此种发电系统之一例。如图5，空气A在经由空气入料管108到达燃料电池100的阴极室之前，先用压缩机104压缩，用冷却器105冷却，再用压缩机106压缩，再用空气预热器107加热。空气入料管108中有一部分空气A经由支管109导入一个转化器110。从该阴极室排出的气体CG（亦称为“阴极废气CG”）经由入口管111进入透平112，并经空气预热器107而排出。从阳极室103排出的气体AG（亦称为“阳极废气AG”）中含有H₂O和CO₂。然后，将废气AG中的水分除掉，分下来的水分再循环至该系统。燃料电池100的阳极废气AG由热交换器113冷却，并于预热器114中与天然气NG换热，并由另一冷却器116冷却。在116中，阳极废气AG冷凝，然后送入气-液分离器117，使水分与气体组分分开。含CO₂的气体组分用鼓风机118经管路119，通过热交换器113，进入转化器110的燃烧室。其水分则用泵120加压后送入蒸发器121。水在蒸发器中变成水蒸汽，然后经过管路122再经由过热器115，送到转化器110的入口，与天然气NG混合。在转化器110中产生的燃料气通过管路123进入燃料电池100的阳极室103。从转化器110的燃烧室排出的气体含有CO₂，将之通过管路124与管路108中的空气一起送入燃料电池100的阴极室102。在预热器114和冷却器116之间设置蒸发器115，使阳极废气AG从其中流过。101是指电解质板，125是指脱硫器。

在上述使用熔融碳酸盐燃料电池的发电系统中，从阳极室103出来的阳极废气AG中的水分是由气-液分离器117所分出，并且该含CO₂的气体在转化器110的燃料室中燃烧，然后将之送入阴极室102。因此，未考虑从该气体中分离CO₂和回收CO₂。所以，这种常规式发电系统的设计中不回收CO₂，CO₂被排到大气中。

本发明的目的是提供一种应用碳酸盐燃料电池的LNG深冷发电系统，在其中提供了一个CO₂分离器，用以分离阳极废气中所含的CO₂，并且将深冷的LNG用于CO₂分离。

本发明的另一目的是提供应用熔融碳酸盐燃料电池的LNG深冷发电系统，其中分离出的CO₂是以气态回收的。

本发明目的还包括提供应用燃料电池的LNG深冷发电系统，其中以气态回收的CO₂是送入到该燃料电池的阴极室。