底层MCFC／MGT混合装置[火用]分析.pdf

第24卷第 10期 电 力 科 学 与 工 程 VO1．24．No．1O 34 2008年 12月 ElectricPowerScienceandEngineering Dec．。2008 底层MCFC／MGT混合装置火用分析 居 芳 (中能电力科技开发有限公司，北京 100034) 摘要：基于炯分析的理论，在 IPSEpro仿真环境下建立了底层熔融碳酸盐燃料电池／微型燃气轮机混合装置 稳态性能仿真模型。利用该模型对底层系统在额定工况和变工况下的稳态性能进行了仿真研究。仿真结果 表明，底层熔融碳酸盐燃料电池，微型燃气轮混合装置系统具有较高的,till效率，额定工况下的炯效率为55％， 并具有良好的变负荷特性，适用于分布式供能系统。 关键词：IPSEpro仿真；MCFCM／GT混合；混合装置；炯分析 中图分类号：TM911．4 文献标识码：A 燃气轮机的高温气体进行鉴别。 0 引 言 如果在混合装置热循环中燃料 电池位于燃气涡 轮流程之后，而加压的高温热交换器为燃气轮机提 燃料电池等温地按电化学方式直接将化学能转 供高温气体输入，这种燃一燃混合装置系统称为底 化成 电能。它不经过热机过程，因此不受卡诺循环 层循环。由图1所示，进入燃气轮机的高温气体是 的限制，能量转换效率高；环境友好，几乎不排放 通过高温热交换器加热，而并非由燃料电池排气再 氮氧化物和硫氢化物；二氧化碳的排放量也比常规 燃而得到。空气和燃料电池阳极的排气被送入常压 发 电厂减少 40％以上 。国际能源界预测，燃料电 催化燃烧室，通过对阳极排气中的剩余燃料进行再 池是21世纪最有吸引力的发电方法之一 [1。 燃，进一步提高燃烧室排气温度，然后利用热回收 熔融碳酸盐燃料电池 (MCFC)在 650℃-700 装置加热压缩机来的空气。常压燃烧室与热交换器 ℃运行，高品位的废热使得它可 以和其它动力装置 的联合代替了常用的内置加压燃烧室，为涡轮提供 组成各种联合系统，从而大幅度地提高装置整体效 高温气体。另一方面，热交换器的排气进入燃料 电 率 。在各种联合循环系统中，和燃气透平组成联合 池的阴极并提供在电化学反应过程中所需要的氧气 发电系统是其最佳选择。随着微型燃气轮机(MGT) 和二氧化碳。阴极的排气通过另外一个热回收装置 技术的成熟以及模块化燃料电池技术的成熟，这两 加热燃料和压缩空气。 种系统的参数相容，使其在分布式发电领域具有十 分重要的意义 忙。 本文基于炯分析的理论，建立了熔融碳酸盐燃 料电池／微型燃气轮机混合装置 (MCFC／MGT)底 层循环稳态性能仿真模型，对混合装置的额定工况 和变工况的性能进行了分析研究。 1 系统结构及描述 熔融燃料 电池与燃气轮机构成混合装置的结构 形式多种多样。一种通用的分类方法是通过对进入 图1 底层MCFC-MGT混合装置系统结构图 收稿 日期：2008—09—01． 作者简介：居芳 (1971一)，女，中能电力科技开发有限公司讲师 第 10期 居 芳 底层MCFC／MGT混合装置太甩分析 35 2 炯分析理论 = ~echem=， l∑Ix×(f)]+(一)∑ ×)×10一s+ lf=1 卢 k ] 由于热效率、热能利用系数、制冷系数等性能 R。To∑ ~lnx3I (3)