本发明涉及lng动力船碳减排，尤其涉及使用sofc的lng动力船碳减排系统和使用sofc的lng动力船碳减排方法。
背景技术：
1、在国际排放控制政策以及碳减排趋势的影响下，lng动力已经成为船舶的重要动力选择，全球lng动力船舶正进入快速发展期。
2、然而，lng在满足对硫排放和氮排放的要求之外，只能部分满足碳排放的要求；而如果使用一些能够完全满足碳排放要求的燃料，比如甲醇、氨、氢等燃料，又面临着绿色燃料供应难以满足要求、成本过高等一系列难题。
3、目前，lng本身具备一定的碳减排能力，只是还未达到国际海事组织到2030年左右预期达到的碳减排目标，因此遭到了一定的质疑，认为其只是一种过渡性燃料。
4、因此，如何使lng动力船满足碳排放的要求，同时降低碳减排成本，是当下亟待解决的问题之一。
技术实现思路
1、本发明的一个优势在于提供一种使用sofc的lng动力船碳减排系统和方法，其中在lng燃料供应系统的基础上，利用sofc燃料电池阴极反应气体和阳极反应气体相互隔离的特点，可以有效排除不参与反应的氮气，而集中处理生成的碳氧化物，这样能大幅降低分离、收集、液化co2的能耗，同时sofc燃料电池的高效率可以进一步提高系统效率，在满足碳减排要求的前提下，大幅降低运行成本。
2、本发明的一个优势在于提供一种使用sofc的lng动力船碳减排系统和方法，其中利用lng燃料所蕴含的冷能，把sofc燃料电池反应后所排放的co2收集和处理，进一步节约了能耗，降低了系统整体的运行成本。
3、本发明的一个优势在于提供一种使用sofc的lng动力船碳减排系统和方法，其中碳减排系统整体结构简单、占用空间小、减少了不必要的设备投资，具有较大的发展潜力。只需要船舶安装sofc燃料电池的功率达到船舶发动机功率的25％～30％，就可以满足近、中期船舶碳减排的要求，使lng动力船更易于实现碳减排的要求，有效弥补了lng燃料在碳排放问题上的不足，具有极高的应用价值。
4、本发明的一个优势在于提供一种使用sofc的lng动力船碳减排系统和方法，其中不仅可以充分利用sofc燃料电池排气的余热和能量，还可以利用船舶发动机的废热给天然气加热器提供所需热量，并利用海水给所需气体进行降温，故而能够尽最大可能的减少燃料消耗，提高系统的整体能效，降低运行成本。
5、为达到本发明以上至少一个优势，第一方面，本发明提供一种使用sofc的lng动力船碳减排系统，包括：
6、lng燃料供应系统，其中所述lng燃料供应系统包括依次连接的lng储罐、co2冷凝器、天然气加热器、船舶用气设备和烟气排放设备，其中所述lng储罐内储存有lng燃料，其中所述船舶用气设备包括船舶发动机和sofc燃料电池，所述sofc燃料电池的阴极排气口连接所述烟气排放设备；和
7、碳回收系统，其中所述碳回收系统包括依次连接的第一冷却器、水分脱除装置以及co2液化和存储装置，其中所述第一冷却器的进口连接所述sofc燃料电池的后燃烧室排气口，所述水分脱除装置的气体出口连接所述co2液化和存储装置。
8、根据本发明一实施例，所述sofc燃料电池还设置有相对所述阴极排气口分别处理排气的阳极排气口，其中所述阳极排气口连接所述后燃烧室；
9、所述sofc燃料电池还设置有用于通入空气的空气进口，所述后燃烧室设置有用于连接纯氧供气设备的纯氧供气接口。
10、根据本发明一实施例，所述co2液化和存储装置包括依次连接的压缩机、第二冷却器、所述co2冷凝器和液态co2储罐，其中所述第二冷却器的出口连接所述co2冷凝器的气态co2进口，所述co2冷凝器的液态co2出口连接所述液态co2储罐，所述co2冷凝器于所述液态co2出口的一侧还设置有排气口；
11、所述第二冷却器设置有用于换热的冷却介质进口和冷却介质出口，用于形成冷却介质循环。
12、根据本发明一实施例，所述lng储罐通过lng调节阀一路连接所述co2冷凝器的lng进口，另一路直接连接所述co2冷凝器后的所述天然气加热器的进口，所述co2冷凝器的天然气出口连接所述天然气加热器的进口。
13、根据本发明一实施例，所述天然气加热器设置有用于形成热循环的换热介质进口和换热介质出口，其中所述热循环的热源为所述船舶用气设备产生的废热。
14、根据本发明一实施例，所述第一冷却器包括余热利用设备和海水冷却器，其中所述余热利用设备位于所述海水冷却器的上游，以充分利用余热；
15、其中所述海水冷却器设置有用于换热的海水进口和海水出口。
16、根据本发明一实施例，所述液态co2储罐设置有co2出液口，用以将液态co2过驳到其它储运容器。
17、第二方面，本发明还提供了一种使用sofc的lng动力船碳减排方法，依次包括以下步骤：
18、(a)依次通过co2冷凝器的换热和天然气加热器的加热，使lng燃料达到船舶用气设备使用所需的预定温度；
19、(b)所述船舶用气设备包括sofc燃料电池，所述sofc燃料电池反应后的阳极排气和阴极排气分开处理，其中阳极排气通往所述sofc燃料电池的后燃烧室，进行富氧燃烧，燃烧最终产物为co2和h2o，所述sofc燃料电池的后燃烧室排气通往余热利用设备，进行余热利用，其中阴极排气通过烟气排放设备排出；
20、(c)利用海水进一步冷却余热利用后的后燃烧室排气的温度至海水温度；
21、(d)通过水分脱除装置脱除所述排气中的水分；
22、(e)压缩脱除水分后的所述排气；
23、(f)冷却被压缩后的所述排气；
24、(g)将被压缩和冷却的所述排气通入所述co2冷凝器，同时通过lng调节阀调节步骤(a)中进入所述co2冷凝器的lng燃料的流量，以保持由所述co2冷凝器的液态co2出口流出的液态co2的温度为设定的所需温度；
25、(h)输送冷凝的液态co2至液态co2储罐进行存储，并在需要时将存储在所述液态co2储罐内的液态co2过驳到船舶以外的容器内，达到船舶碳减排的目的。
26、根据本发明一实施例，步骤(e)中，被压缩气体的压力范围为0.6mpa～1mpa。
27、根据本发明一实施例，步骤(g)中，在所述lng调节阀的调节作用下，所述co2冷凝器流出的液态co2的温度范围为-65℃～-55℃。
28、本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，得以充分体现。
1.使用sofc的lng动力船碳减排系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述使用sofc的lng动力船碳减排系统，其特征在于，所述sofc燃料电池还设置有相对所述阴极排气口分别处理排气的阳极排气口，其中所述阳极排气口连接所述后燃烧室；
3.如权利要求2所述使用sofc的lng动力船碳减排系统，其特征在于，所述co2液化和存储装置包括依次连接的压缩机、第二冷却器、所述co2冷凝器和液态co2储罐，其中所述第二冷却器的出口连接所述co2冷凝器的气态co2进口，所述co2冷凝器的液态co2出口连接所述液态co2储罐，所述co2冷凝器于所述液态co2出口的一侧还设置有排气口；
4.如权利要求3所述使用sofc的lng动力船碳减排系统，其特征在于，所述lng储罐通过lng调节阀一路连接所述co2冷凝器的lng进口，另一路直接连接所述co2冷凝器后的所述天然气加热器的进口，所述co2冷凝器的天然气出口连接所述天然气加热器的进口。
5.如权利要求4所述使用sofc的lng动力船碳减排系统，其特征在于，所述天然气加热器设置有用于形成热循环的换热介质进口和换热介质出口，其中所述热循环的热源为所述船舶用气设备产生的废热。
6.如权利要求5所述使用sofc的lng动力船碳减排系统，其特征在于，所述第一冷却器包括余热利用设备和海水冷却器，其中所述余热利用设备位于所述海水冷却器的上游，以充分利用余热；
7.如权利要求6所述使用sofc的lng动力船碳减排系统，其特征在于，所述液态co2储罐设置有co2出液口，用以将液态co2过驳到其它储运容器。
8.使用sofc的lng动力船碳减排方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
9.如权利要求8所述使用sofc的lng动力船碳减排方法，其特征在于，步骤(e)中，被压缩气体的压力范围为0.6mpa～1mpa。
10.如权利要求9所述使用sofc的lng动力船碳减排方法，其特征在于，步骤(g)中，在所述lng调节阀的调节作用下，所述co2冷凝器流出的液态co2的温度范围为-65℃～-55℃。