固体氧化物燃料电池热电联供系统优化研究
发布时间:2018-03-26 10:48
本文选题:SOFC 切入点:热电联供 出处:《华东理工大学》2015年硕士论文
【摘要】:以固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)为主体的热电联供(Combine Heat and Power, CHP)系统具有高效、清洁等特点,可应用于多种场合,是当前新能源领域的研究热点。本文利用Aspen PlusTM建立SOFC电化学模型和热电联供系统流程模型,分析不同流程的优劣,并对不同燃料利用率(Uf)的SOFC-CHP系统进行应用模拟,研究不同Uf的电堆所对应的最佳系统流程。此外还设计了一个SOFC-CHP系统用的催化燃烧耦合蒸汽重整反应器,通过改变相应参数来研究耦合反应器的性能。研究结果表明:1)仅回收尾气热量系统通常因寄生功耗大而性能较差;阳极尾气回收联合尾气燃烧系统则结合了阳极尾气回收系统高电效率和尾气燃烧系统高热效率的优点,综合性能是8个流程中最佳的。2)对于Uf0.6的电堆,采用阳极尾气回收可大幅提升电效率,采用尾气燃烧可大幅提升热效率;对于Uf在0.6~0.8之间的电堆,采用阳极尾气回收联合尾气燃烧能获得较高的电效率和热效率;对于Uf0.8的电堆,采用尾气燃烧系统即可获得较高的电效率。3)催化燃烧耦合蒸汽重整反应器能够有效进行SOFC-CHP系统中的催化燃烧和蒸汽重整反应。提高燃烧气体入口温度、降低空燃比、降低电堆Uf和降低水碳比,均有利于重整反应的进行,其中电堆Uf的变化对H2浓度的影响最大。
[Abstract]:The combined Heat and (CHP) system with solid Oxide Fuel cell (SOFC) as the main body has the characteristics of high efficiency and cleanliness, so it can be used in many kinds of applications. In this paper, Aspen PlusTM is used to establish SOFC electrochemical model and heat and power system flow model, to analyze the advantages and disadvantages of different processes, and to simulate the application of SOFC-CHP system with different fuel utilization ratio. In addition, a catalytic combustion coupled steam reforming reactor for SOFC-CHP system was designed. The performance of the coupled reactor is studied by changing the corresponding parameters. The results show that the performance of the heat recovery system is usually poor because of the high parasitic power consumption. The anode tail gas recovery combined with tail gas combustion system combines the advantages of the anode tail gas recovery system with high electric efficiency and the tail gas combustion system with high thermal efficiency. The electric efficiency can be greatly improved by anode tail gas recovery, the thermal efficiency can be increased by tail gas combustion, and the high electric efficiency and thermal efficiency can be obtained by using anode tail gas recovery combined with tail gas combustion for the stack with U f between 0.6 and 0.8. For the Uf0.8 stack, a higher electric efficiency. 3) the catalytic combustion coupled steam reforming reactor can effectively carry out the catalytic combustion and steam reforming reaction in the SOFC-CHP system and raise the inlet temperature of the combustion gas. Reducing the air-fuel ratio, reducing the stack UF and reducing the water-carbon ratio are all favorable to the reforming reaction, and the change of the stack UF has the greatest influence on the H _ 2 concentration.
【学位授予单位】:华东理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM911.4
【参考文献】
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,本文编号:1667580
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