一种用于SOFC系统中的天然气脱硫器技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于SOFC系统中的天然气脱硫器，包括底座以及固定设置在底座上的壳体，所述壳体为圆柱形，一端封闭，另一端开口，封闭端的外侧设有磁力驱动线圈，开口端通过壳体盖密封；所述壳体内设有一磁力转筒，其筒壁上固定嵌合有一组永磁体，通过永磁体与磁力驱动线圈之间的磁场，使得磁力转筒在壳体内转动；所述磁力转筒筒壁开有气孔，筒内设置有加氢催化剂；所述壳体盖中部贯穿有一进气管，所述进气管插入磁力转筒内的部分管壁上，开有气孔；所述壳体的侧面，垂直于进气管的方向，开有气体出口。

【技术实现步骤摘要】
一种用于SOFC系统中的天然气脱硫器
本技术涉及固态燃料电池(SOFC)领域，尤其涉及天然气脱硫设备，具体是一种用于SOFC系统中的天然气脱硫器。
技术介绍
随着天然气的开采量不断提升，其利用率也越来越高，未来在能源行业和动力驱动上，天然气将会占据非常高的比重。固体氧化物燃料电池(SOFC)作为第三代燃料电池，是一种在中高温条件下直接将燃料和氧化剂转化为电能的发电装置，天然气可作为其中的燃料，通常在高温工作条件下，SOFC阴极侧通入的空气中的O2被阴极催化裂解成O2-，在电化学势差的作用下，O2-离子穿过离子电解质膜到达阳极与天然气发生还原反应生成水和CO2并对外放出电流，反应的主要产物是CO2和水，这是一种低排放的绿色能源反应过程。由于天然气中含有硫化氢及硫的有机物，同时商业用燃料中会添加四氢噻吩(THT)臭味剂、叔丁基硫醇、异丙基硫醇等，这些硫化物会降低SOFC的电极材料的使用寿命，同时对运输管路、设备配件造成腐蚀而带来安全隐患。所以采用天然气作为SOFC燃料的前提是需要对天然气进行脱硫处理。目前国外百瓦级、千瓦级SOFC系统已经有部分产品开始应用，其应用场景主要体现在家庭用及分布式发电中，而我国相关技术则还不成熟，SOFC系统产品还未推出，前期开发出的SOFC系统样机体积都较大、结构复杂、辅助部件不紧凑，运行效果也未达到理想状态，所以在SOFC前期系统开发阶段，模块组装及系统集成是主要关键点。这就需要SOFC系统中各模块及配套辅助设备结构简单、方便操控、便于模块化布局，以便在多种应用场景实现其功能价值。天然气脱硫设备作为SOFC系统中的配套组件，如何使其结构简易化、模块化、并实现高安全性能及脱硫性能是当前首要攻克的难题。脱硫技术在石油化工、煤化工领域中十分常见，这也与本专利技术形成了相近的背景。低硫燃料的需求不断增长，催生出多种除硫工艺、设备、及相应的催化剂，技术较为成熟。已知的天然气脱硫方法有湿法和干法两种，湿法脱硫指原料气通过与液态脱硫剂接触，使气相中的含硫杂质进入到液相中。其优点是脱硫效率较高，但是工艺流程及辅助系统复杂、投资高、能耗大、且产生大量的碱液废水，造成二次污染，严重制约了它的应用，不适用于集成在SOFC系统中。干法脱硫是通过气体与脱硫剂接触，使气相中的杂质转移到固相中，适用于低含硫天然气处理，具有流程短、辅助系统简单、操作弹性大、脱除程度高、能耗小、投资低等优点，符合在SOFC系统中使用的条件。查阅国内专利技术专利可知，应用在SOFC系统的中脱硫器屈指可数，宁波索福人能源技术有限公司申请的CN206352129“用于脱除燃料电池发电系统中的天然气脱硫器”，采用了三罐式脱硫罐组装在一起，相比常规脱硫器精简不少，但距离未来发展的紧凑型、可模块化的SOFC系统，还需要进一步优化提升。韩国三星SDI株式会社申请的CN200810085758，其脱硫器是应用在聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)和直接氧化燃料电池(DOFC)发电系统中，并非用于SOFC系统中，其需要外部载气提供热源，不但温度不易控制，而且在天然气脱硫过程中其安全性存在较大隐患。日本松下电器产业株式会社申请的CN200980000278，其提及的脱硫器主要用于化石原料领域，采用的填料式脱硫剂堆积密度较大，与燃料接触度降低，脱硫剂利用率降低，更换频繁增加，易增加成本。此外，该脱硫器在吸附脱附过程中不易温控，也会降低脱硫效果。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种在SOFC系统中应用的天然气脱硫器，解决当前本领域脱硫器的安全性能低、脱硫剂利用率低等技术难题，实现结构紧凑、可模块化的需求，便于在SOFC系统中集成。为了实现上述目的，本技术采取的技术方案如下：一种用于SOFC系统中的天然气脱硫器，包括底座以及固定设置在底座上的壳体，所述壳体为圆柱形，一端封闭，另一端开口，封闭端的外侧设有磁力驱动线圈，开口端通过壳体盖密封；所述壳体内设有一磁力转筒，其筒壁上固定嵌合有一组永磁体，通过永磁体与磁力驱动线圈之间的磁场，使得磁力转筒在壳体内转动；所述磁力转筒筒壁开有气孔，筒内设置有加氢催化剂，所述的加氢催化剂负载于硅胶载体上；所述壳体盖中部贯穿有一进气管，所述进气管插入磁力转筒内的部分管壁上，开有气孔；所述壳体的侧面，垂直于进气管的方向，开有气体出口。进一步地，所述壳体内，围绕磁力转筒外围设有一组用于使得壳体内温度升高的发热电阻。进一步地，所述壳体内，位于磁力转筒外侧，还设有用于监测壳体内温度的热电偶。进一步地，所述壳体内，设有固定式填料筒，其套接在位于磁力转筒的外部；所述固定式填料筒筒壁开有气孔，筒内设置有脱硫剂，所述的脱硫剂负载于硅胶载体上。具体地，所述壳体盖与壳体的开口端通过法兰连接，连接法兰处通过贯穿螺栓进行紧固。优选地，所述壳体盖与壳体开口端的连接处之间，设有密封垫。优选地，所述壳体的侧面，以及壳体盖上，至少设有一个用于监测壳体内部压力的压力表。进一步地，所述底座上设有用于调节磁力驱动线圈上电流强度的磁力控制调节器，用于调节发热电阻上电流强度的热电阻功率调节器，以及用于显示磁力转筒转速、热电偶监测温度的显示器，以及开关；底座内部设有微处理器；所述磁力驱动线圈、磁力控制调节器、发热电阻、热电阻功率调节器、显示器、开关以及微处理器通过连接有电源的电路连接。进一步地，所述壳体内还设有压力变送器，其与底座内部的微处理器信号连接。有益效果：本技术天然气脱硫器采用磁力驱动带动内转筒，天然气与加氢催化剂、脱硫剂接触面积更充分，提高了脱硫剂的利用率。该脱硫器集加氢催化剂与脱硫剂于一体，提高了脱硫效果。通过内部热电偶，对脱硫过程中的反应温度进行控制，使其加氢催化剂及脱硫剂在其活性温度下充分反应。通过对运行过程中的温度、压力等进行监测，保证设备运行中的安全性。该脱硫器结构简单，易于控制及操作，集成在SOFC系统中占用体积小，在SOFC系统辅助设备组装中，可根据预留空间大小进行模块化定制。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本技术做更进一步的具体说明，本技术的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。图1为该天然气脱硫器的结构示意图。图2为SOFC系统简易工艺流程图。其中，各附图标记分别代表：1进气管；2发热电阻；3气体出口；4螺栓；5密封垫；6壳体；7显示器；8开关；9磁力驱动线圈；10磁力控制调节器；11热电阻功率调节器；12脱硫剂；13固定式填料筒；14加氢催化剂；15磁力转筒；16壳体盖；17压力表；18永磁体；19热电偶。具体实施方式根据下述实施例，可以更好地理解本技术。说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于SOFC系统中的天然气脱硫器，其特征在于，包括底座以及固定设置在底座上的壳体(6)，所述壳体(6)为圆柱形，一端封闭，另一端开口，封闭端的外侧设有磁力驱动线圈(9)，开口端通过壳体盖(16)密封；/n所述壳体(6)内设有一磁力转筒(15)，其筒壁上固定嵌合有一组永磁体(18)，通过永磁体(18)与磁力驱动线圈(9)之间的磁场，使得磁力转筒(15)在壳体(6)内转动；所述磁力转筒(15)筒壁开有气孔，筒内设置有加氢催化剂(14)；/n所述壳体盖(16)中部贯穿有一进气管(1)，所述进气管(1)插入磁力转筒(15)内的部分管壁上，开有气孔；/n所述壳体(6)的侧面，垂直于进气管(1)的方向，开有气体出口(3)。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于SOFC系统中的天然气脱硫器，其特征在于，包括底座以及固定设置在底座上的壳体(6)，所述壳体(6)为圆柱形，一端封闭，另一端开口，封闭端的外侧设有磁力驱动线圈(9)，开口端通过壳体盖(16)密封；
所述壳体(6)内设有一磁力转筒(15)，其筒壁上固定嵌合有一组永磁体(18)，通过永磁体(18)与磁力驱动线圈(9)之间的磁场，使得磁力转筒(15)在壳体(6)内转动；所述磁力转筒(15)筒壁开有气孔，筒内设置有加氢催化剂(14)；
所述壳体盖(16)中部贯穿有一进气管(1)，所述进气管(1)插入磁力转筒(15)内的部分管壁上，开有气孔；
所述壳体(6)的侧面，垂直于进气管(1)的方向，开有气体出口(3)。


2.根据权利要求1所述的用于SOFC系统中的天然气脱硫器，其特征在于，所述壳体(6)内，围绕磁力转筒(15)外围设有一组用于使得壳体(6)内温度升高的发热电阻(2)。


3.根据权利要求2所述的用于SOFC系统中的天然气脱硫器，其特征在于，所述壳体(6)内，位于磁力转筒(15)外侧，还设有用于监测壳体(6)内温度的热电偶(19)。


4.根据权利要求1所述的用于SOFC系统中的天然气脱硫器，其特征在于，所述壳体(6)内，设有固定式填料筒(13)，其套接在位于磁力转筒(15)的外部；所述固定式填料筒(13)筒壁开有气孔，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王绍荣，于跃，厉忠海，
申请(专利权)人：徐州普罗顿氢能储能产业研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32