一种用于SOFC系统的再生脱硫系统及其运行方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于SOFC系统的再生脱硫系统及其运行方法，包括第一吸附/再生塔和第二吸附/再生塔，空气/烟气入口电磁阀组，空气/烟气出口电磁阀组，天然气/再生尾气电磁阀组，脱硫天然气出口，反冲管，吸附/再生塔的内部均设有再生式脱硫剂；采用再生式脱硫剂、设置第一吸附/再生塔和第二吸附/再生塔，利用了SOFC系统自身的高温烟气、常温空气，分别对再生塔中的再生式脱硫剂进行加热以实现再生式脱硫剂的升温解吸再生、对吸附塔中的再生式脱硫剂进行冷却以实现再生式脱硫剂的降温吸附脱硫；在不采用电加热的情况下实现了SOFC系统天然气的连续、高精度脱硫，有助于延长SOFC电堆和催化剂的使用寿命，同时增强了SOFC系统对不同含硫天然气的适应性。含硫天然气的适应性。含硫天然气的适应性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于SOFC系统的再生脱硫系统及其运行方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池系统
，尤其是一种用于SOFC系统的再生脱硫系统及其运行方法。

技术介绍

[0002]固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，简称“SOFC”）是一种不经过燃烧过程直接以电化学反应方式将燃料（如天然气、H2、合成气、沼气、甲醇等）的化学能直接转化为电能的高效发电装置。相对于传统发电技术，SOFC发电系统具有燃料来源广、发电效率高、无NO
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排放、可实现CO2集中排放等优点。SOFC系统作为一种高效、环保的新型发电设备，在住宅、酒店、医院、学校、办公楼宇、小区、数据中心、通讯基站等民工商业用户分布式电源领域具有广泛应用前景。
[0003]在以天然气为燃料的SOFC系统中，脱硫系统是保护SOFC系统内催化剂和电堆的关键部件，有助于延长SOFC系统使用寿命。天然气是一次能源，在开采过程中含有羰基硫、硫醇、二甲基硫、H2S等含硫组分，即使天然气开采出来后在管道运输前进行了有效的脱S，但仍有10ppm级的含S组分；此外，天然气无色无味，泄露后有巨大的安全风险，为了第一时间通过嗅觉判断泄露情况，在城市天然气管道中加入了含S组分四氢噻吩作为臭味剂，以提高管道天然气安全性，管道天然气中的这些含S组分对SOFC系统有着非常大的伤害。不同SOFC系统采用不同的工艺架构，大部分包含了重整催化剂和催化燃烧催化剂：其中，催化燃烧催化剂多采用Ni基，在合适的温度下对天然气中的CH4、C2H6及C2+组分与H2O蒸汽发生重整反应，生成能够用于SOFC电堆电化学反应的气体组分；催化燃烧催化剂主要功能是在合适的温度下将SOFC电堆阳极出口尾气中未完全反应完的可燃组分进行催化燃烧，以利用尾气中的热值、提高尾气排放的安全性。同样的，SOFC电堆的阳极材料中有Ni等催化活性金属，可以催化电堆内的电化学反应，是影响SOFC电堆工作性能的关键因素。S是一种吸附性非常强的元素，即使1ppm级的微量S也非常容易同催化剂、电堆阳极材料中的多孔催化活性物质相结合，从而抑制反应物同催化剂的结合、抑制催化过程、降低系统性能。因此，有效的脱除管道天然气中的含S组分，对于保护SOFC系统内催化剂和电堆的关键部件、延长SOFC系统使用寿命具有重要的意义。
[0004]基于不同催化剂、SOFC电堆的特性，目前大部分的SOFC系统对于系统入口天然气中含硫量的要求是0.1
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1ppm，而大部分管道天然气中各种含硫组分浓度在5
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20ppm，需要采用高精度、长寿命的脱硫剂以保证SOFC系统连续、稳定运行。目前的脱硫方式主要包括吸附脱硫、加氢脱硫，其中无机硫组分H2S比较容易通过物理吸附的方式进行脱除，羰基硫、硫醇、二甲基硫、四氢噻吩等有机硫组分很难被物理吸附，工业上通常采用加氢脱硫的方式进行脱除：将天然气和H2的混合物加热到200℃左右，天然气中的含S组分在催化剂的作用下与H2发生反应生成H2S再通过吸附的方式进行脱除；加氢脱硫需要催化剂、H2、升温，系统较复杂，在SOFC系统中常采用特殊的常温吸附剂进行含S组分的脱除，由于有机硫吸附难度大，常温脱硫剂的用量大、寿命短，且价格昂贵。目前，市面上也涌现了一些可再生式的物理
吸附脱硫剂，该脱硫剂在常温条件下对含S组分的吸附效果较好，在120℃以上时吸附效果逐渐变差，部分已经吸附的含S组分会从吸附剂中脱除实现再生。因此，可利用再生式脱硫剂的特性，结合SOFC系统中现有的常温空气、高温烟气，阶段性的对再生式脱硫剂进行冷却、加热，使其周期性的吸附S、解吸S再生，从而可以长寿命、高精度的吸附天然气中的含S组分。

技术实现思路

[0005]为了解决上述的问题，本专利技术提供了一种用于SOFC系统的再生脱硫系统及其运行方法。
[0006]为了实现以上目的，本专利技术是通过如下技术方案来实现：
[0007]本专利技术的一个目的在于提供一种用于SOFC系统的再生脱硫系统，包括第一吸附/再生塔和第二吸附/再生塔，所述第一吸附/再生塔和所述第二吸附/再生塔的内部均设有再生式脱硫剂，用于天然气的吸附脱硫或用于所述再生式脱硫剂的再生；空气/烟气入口电磁阀组，分别给予所述第一吸附/再生塔和所述第二吸附/再生塔提供SOFC系统的常温空气和高温烟气；空气/烟气出口电磁阀组，分别排出经过所述第一吸附/再生塔和所述第二吸附/再生塔的所述常温空气和所述高温烟气；天然气/再生尾气电磁阀组，用于所述第一吸附/再生塔和所述第二吸附/再生塔的天然气进入并进行脱硫和排出再生尾气；脱硫天然气出口，用于排出所述第一吸附/再生塔和所述第二吸附/再生塔中经过脱硫的天然气；反冲管，用于所述第一吸附/再生塔或所述第二吸附/再生塔内部分脱硫后的天然气反向冲洗所述第二吸附/再生塔或所述第一吸附/再生塔内的所述再生式脱硫剂。
[0008]进一步的，所述第一吸附/再生塔和所述第二吸附/再生塔都包括壳体、设置于所述壳体内部的内置套管、包裹在所述壳体外侧的保温层，所述内置套管的内部填充所述再生式脱硫剂，所述壳体与所述内置套管之间设有换热空腔，所述换热空腔分别与所述空气/烟气入口电磁阀组和所述空气/烟气出口电磁阀组连通。
[0009]进一步的，所述空气/烟气入口电磁阀组包括安装在第一管道上的第一电磁阀、安装在第二管道上的第二电磁阀、安装在第三管道上的第三电磁阀、安装在第四管道上的第四电磁阀；所述第一管道和所述第二管道的一端均与所述常温空气连通，另一端分别与所述第一吸附/再生塔和所述第二吸附/再生塔的空气/烟气入口连通；所述第三管道和所述第四管道的一端均与所述高温烟气连通，另一端分别与所述第一吸附/再生塔和所述第二吸附/再生塔的所述空气/烟气入口连通。
[0010]进一步的，所述空气/烟气出口电磁阀组包括安装在第五管道上的第五电磁阀、安装在第六管道上的第六电磁阀、安装在第七管道上的第七电磁阀、安装在第八管道上的第八电磁阀；所述第五管道和所述第六管道的一端均与所述第二吸附/再生塔的空气/烟气出口连通，所述第七管道和所述第八管道的一端均与所述第一吸附/再生塔的空气/烟气出口连通，所述第五管道、所述第六管道、所述第七管道、所述第八管道的另一端均与所述SOFC系统连通。
[0011]进一步的，所述天然气/再生尾气电磁阀组包括安装在第九管道上的第九电磁阀、安装在第十管道上的第十电磁阀、安装在第十一管道上的第十一电磁阀、安装在第十二管道上的第十二电磁阀；所述第九管道和所述第十管道的一端均与天然气连通，另一端分别
与所述第一吸附/再生塔和所述第二吸附/再生塔的天然气进口连通；所述第十一管道和所述第十二管道的一端分别与所述第一吸附/再生塔和所述第二吸附/再生塔的再生尾气出口连通，另一端均与外部的再生尾气处理系统连通。
[0012]进一步的，所述第一吸附/再生塔的所述天然气进口和所述再生尾气出口可为一个出口，所述第二吸附/再生塔的所述天然气进口和所述再生尾气出口可为一个出口。
[0013]进一步的，所述反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于SOFC系统的再生脱硫系统，其特征在于，包括第一吸附/再生塔和第二吸附/再生塔，所述第一吸附/再生塔和所述第二吸附/再生塔的内部均设有再生式脱硫剂，用于天然气的吸附脱硫或用于所述再生式脱硫剂的再生；空气/烟气入口电磁阀组，分别给予所述第一吸附/再生塔和所述第二吸附/再生塔提供SOFC系统的常温空气和高温烟气；空气/烟气出口电磁阀组，分别排出经过所述第一吸附/再生塔和所述第二吸附/再生塔的所述常温空气和所述高温烟气；天然气/再生尾气电磁阀组，用于所述第一吸附/再生塔和所述第二吸附/再生塔的天然气进入并进行脱硫和排出再生尾气；脱硫天然气出口，用于排出所述第一吸附/再生塔和所述第二吸附/再生塔中经过脱硫的天然气；反冲管，用于所述第一吸附/再生塔或所述第二吸附/再生塔内部分脱硫后的天然气反向冲洗所述第二吸附/再生塔或所述第一吸附/再生塔内的所述再生式脱硫剂。2.根据权利要求1所述的用于SOFC系统的再生脱硫系统，其特征在于，所述第一吸附/再生塔和所述第二吸附/再生塔都包括壳体、设置于所述壳体内部的内置套管、包裹在所述壳体外侧的保温层，所述内置套管的内部填充所述再生式脱硫剂，所述壳体与所述内置套管之间设有换热空腔，所述换热空腔分别与所述空气/烟气入口电磁阀组和所述空气/烟气出口电磁阀组连通。3.根据权利要求1所述的用于SOFC系统的再生脱硫系统，其特征在于，所述空气/烟气入口电磁阀组包括安装在第一管道上的第一电磁阀、安装在第二管道上的第二电磁阀、安装在第三管道上的第三电磁阀、安装在第四管道上的第四电磁阀；所述第一管道和所述第二管道的一端均与所述常温空气连通，另一端分别与所述第一吸附/再生塔和所述第二吸附/再生塔的空气/烟气入口连通；所述第三管道和所述第四管道的一端均与所述高温烟气连通，另一端分别与所述第一吸附/再生塔和所述第二吸附/再生塔的所述空气/烟气入口连通。4.根据权利要求1所述的用于SOFC系统的再生脱硫系统，其特征在于，所述空气/烟气出口电磁阀组包括安装在第五管道上的第五电磁阀、安装在第六管道上的第六电磁阀、安装在第七管道上的第七电磁阀、安装在第八管道上的第八电磁阀；所述第五管道和所述第六管道的一端均与所述第二吸附/再生塔的空气/烟气出口连通，所述第七管道和所述第八管道的一端均与所述第一吸附/再生塔的空气/烟气出口连通，所述第五管道、所述第六管道、所述第七管道、所述第八管道的另一端均与所述SOFC系统连通。5.根据权利要求1所述的用于SOFC系统的再生脱硫系统，其特征在于，所述天然气/再生尾气电磁阀组包括安装在第九管道上的第九电磁阀、安装在第十管道上的第十电磁阀、安装在第十一...

【专利技术属性】
技术研发人员：白帆飞，杨润农，王梅，林梓荣，陈锦芳，
申请(专利权)人：广东佛燃科技有限公司，
类型：发明
国别省市：