一种农林废弃物耦合燃料电池的热电联用装置

1.本实用涉及农林废弃物回收利用技术领域，具体涉及一种农林废弃物耦合燃料电池的热电联用装置。


背景技术：

2.随着城市化，工业化进程的加快，环境问题也越来越突出，碳排放量增多、温室效应加剧等，如何更好的解决这些问题一直是一个关键，我国也随之发布了“双碳”政策。我国是传统的农业大国，在农业生产中产生的农林废弃物(农作物秸秆、动物粪便等)数量庞大，以往的焚烧、填埋等方式会对造成环境二次污染、资源浪费等。如何有效的处理农林废弃物，做好五化(肥料化、饲料化、基料化、原料化、气化)是一个关键性的问题。同时随着我国脱贫攻坚战的胜利，农村的发展也取得了重大的突破，如今进入到乡村振兴的战略中，如何有效的利用好农林废弃物也是一个重要的发展机遇。
3.现有技术中，农林废弃物主要由直接燃烧发电、气化发电、垃圾焚烧发电等方法进行处理，面临的问题很多。尤其是秸秆类发电行业在中国已发展十多年，但行业发展并不理想。其投资大，经济效益低，生物发电自身能耗大，导致发电成本居高不下，质量差，盈利效果差。发电技术落后，机组效率低，综合效益不明显。面对日益提高的烟气排放标准，烟气排放难以达标。
4.固体氧化物燃料电池是一种电化学转换装置，可直接通过氧化燃料来发电。燃料电池的特点是其电解质材料；固体氧化物燃料电池具有固体氧化物或陶瓷电解质。其特点是使用固体氧化物材料作为电解质。sofc使用固体氧化物电解质将负氧离子从阴极传导到阳极。因此，氧离子对氢、一氧化碳或其他有机中间体的电化学氧化发生在阳极侧。


技术实现要素：

5.本实用针对现有技术的不足，提出一种将生物质废弃物热解生成的气体再经过重整变换反应为高温燃料电池提供燃料进行发电，节能环保的农林废弃物耦合燃料电池的热电联用装置，具体技术方案如下：
6.一种农林废弃物耦合燃料电池的热电联用装置，设置有粉碎单元，该粉碎单元的输出端与热电解单元的输入物料口连通，粉碎后的物料在热电解单元中完成热解反应；
7.所述热电解单元的气体输出端与储气单元连接，固液杂质输出端与排渣装置的输入端连接；
8.所述储气单元的输出口与脱水装置的输入口连接，该脱水装置用于去除气体中的水分；
9.所述脱水装置的气体输出口经第一换热器后与脱硫脱碳装置的入口连通，该脱硫脱碳装置的输出口与阻火器的输入端连通，该阻火器的输出口与脱氧装置连通，该脱氧装置的输出口与脱氮装置的输入口连通，该脱氮装置的输出口与气体压缩装置输入口连接，该气体压缩装置的输出口与气体收集装置连通，该气体收集装置的输出端与燃料压缩机的
入口连通，该燃料压缩机的输出口经第二换热器后与固体氧化物燃料电池单元的阳极入口连通；
10.所述固体氧化物燃料电池单元的阴极入口经过第三换热器后与空气压缩机的输出端连通；
11.所述固体氧化物燃料电池单元阳极气体输出端与后燃烧室的第一输入端连通，阴极输出端与后燃烧室的第二输入端连通，该后燃烧室的第一输出端与所述第二换热的换热端连通；
12.所述固体氧化物燃料电池单元的电流输出端与逆变器模块的输入端连接。
13.作为优化：所述后燃烧室的第二输出端与第四换热器的第一换热端组连通，该第四换热器的第二换热端组通过管道与蓄热水箱连通。
14.作为优化：所述后燃烧室的剩余气体排出口与二氧化碳分离单元的输入口连通，该二氧化碳分离单元的顶部设置有进料斗和补水口，在该二氧化碳分离单元的底部设置有废弃物排出口，所述二氧化碳分离单元的气体输出口经气体分离室后与所述气体收集装置的输出端连接，将剩余可燃烧气体送入燃料压缩机继续利用。
15.作为优化：在所述二氧化碳分离单元中分离腔室的壳体外壁设置有热能回收箱，该热能回收箱串联有热水储存箱。
16.作为优化：所述排渣装置的表壁设置有热能回收装置，该热能回收装置与所述热水储存箱连通。
17.本实用的有益效果为：固体氧化物燃料电池具有高效、环保、便于模块化设计、全固态等特点，它不采用贵金属作电极，大大降低了成本，且余热利用价值高，可用于热电联用，提高固体氧化物燃料电池的发电效率。采用热电联用，可以极大的提高效率，效率可以达到85％。环保减碳，可减少碳排放40％，氮氧化物和固体颗粒物排放减少100％。通过以上的过程，可以很好的解决目前存在的效率、环境污染等问题。
附图说明
18.图1为本实用的结构示意图。
具体实施方式
19.下面结合附图对本实用的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用的保护范围做出更为清楚明确的界定。
20.如图1所示：一种农林废弃物耦合燃料电池的热电联用装置，设置有粉碎单元1，该粉碎单元1的输出端与热电解单元2的输入物料口连通，粉碎后的物料在热电解单元2中完成热解反应；热电解单元2的气体输出端与储气单元3 连接，固液杂质输出端与排渣装置4的输入端连接；所述储气单元3的输出口与脱水装置5的输入口连接，该脱水装置5用于去除气体中的水分；所述脱水装置5的气体输出口经第一换热器6后与脱硫脱碳装置7的入口连通，该脱硫脱碳装置7的输出口与阻火器8的输入端连通，该阻火器8的输出口与脱氧装置9连通，该脱氧装置9的输出口与脱氮装置10的输入口连通，该脱氮装置10 的输出口与气体压缩装置11输入口连接，该气体压缩装置11的输出口与气体收集装置12连通，该气体收集装置12的输出端与燃料压缩机13的入口连通，该燃料压缩机13的输出口经第二换热器14后
与固体氧化物燃料电池单元15的阳极入口连通；所述固体氧化物燃料电池单元15的阴极入口经过第三换热器16 后与空气压缩机17的输出端连通；所述固体氧化物燃料电池单元15阳极气体输出端与后燃烧室18的第一输入端连通，阴极输出端与后燃烧室18的第二输入端连通，该后燃烧室18的第一输出端与所述第二换热器14的换热端连通；所述固体氧化物燃料电池单元15的电流输出端与逆变器模块的输入端连接。
21.其中后燃烧室18的第二输出端与第四换热器19的第一换热端组连通，该第四换热器19的第二换热端组通过管道与蓄热水箱20连通。
22.所述后燃烧室18的剩余气体排出口与二氧化碳分离单元21的输入口连通，该二氧化碳分离单元21的顶部设置有进料斗和补水口，在该二氧化碳分离单元的底部设置有废弃物排出口22，所述二氧化碳分离单元21的气体输出口经气体分离室23后与所述气体收集装置12的输出端连接，将剩余可燃烧气体送入燃料压缩机13继续利用。
23.在所述二氧化碳分离单元21中分离腔室23的壳体外壁设置有热能回收箱 24，该热能回收箱24串联有热水储存箱。
24.所述排渣装置4的表壁设置有热能回收装置，该热能回收装置与所述热水储存箱连通。
25.上述农林废弃物耦合燃料电池的热电联用装置的方法，具体步骤为：
26.步骤一：将农林废弃物倒入粉碎单元中进行粉碎；
27.步骤二：粉碎后的物料送入热电解单元中进行热解，生成可燃气体、不可燃气体两类，和固液杂质；
28.步骤三：可燃气体和不可燃气体进入储气单元进行储存，固液杂质进入排渣装置中完成热交换后，冷却后的杂质排除；
29.步骤四：储气单元中的混合气体经过脱水装置，去除气体中水分；
30.步骤五：去除水分后的混合气体经过第一换热器降温，利用脱水装置余热进一步提高混合气体的温度；
31.步骤六：混合气体经过脱硫脱碳，去除气体中的二氧化碳和硫化氢；
32.步骤七：混合气体经过阻火器后进入脱氧装置，去除混合气体中的氧气；
33.步骤八：混合气体进入脱氮装置，去除混合气体中的氮氧化合物；
34.步骤九：混合气体经过燃料压缩机，进行压缩；
35.步骤十：将空气经过空气压缩机，进行压缩；
36.步骤十一：升压后的合成气和空气分别经过预热器后分别进入固体氧化物燃料电池单元的阳极和阴极，完成电化学反应，产生电能；
37.步骤十二：产生的直流电经过逆变器模块转换成交流电，供上网或者用电负载使用；
38.步骤十三：经过电化学反应后未完全反应的合成气和空气进入后燃室充分反应；
39.步骤十四：后燃室产生的热能一部分送入第二热交换器，另一部分送入第四换热器，加热热水进行储备；
40.步骤十五：后燃室反应释放出的余气经余气气体入口进入二氧化碳分离室，经过分离后将净化后的气体送入燃料压缩机，继续使用。