[发明专利]一种固体氧化物燃料电池热电联供系统及其运行方法

权利要求书

1.一种固体氧化物燃料电池热电联供系统，其特征在于，包括SOFC电堆、燃料供给系统、空气供给系统、阳极尾气循环系统；

所述燃料供给系统包括脱硫器、启动加湿系统、预转化器、燃料预热器，其中，燃料输入管道与所述脱硫器的入口连接，所述脱硫器的出口经所述启动加湿系统后连接于所述预转化器的入口，所述预转化器的出口与所述燃料预热器的燃料入口连接，所述燃料预热器的燃料出口与所述SOFC电堆的电堆阳极的入口连接；其中所述启动加湿系统包括设置在连通所述脱硫器和所述预转化器的燃料直通管道上的第一阀门、与所述第一阀门并联的启动加湿旁路，所述启动加湿旁路包括第二阀门、第三阀门；所述预转化器的出口端设有烟气流量调节阀；

所述空气供给系统包括鼓风机和空气预热器，所述鼓风机的出口经所述空气预热器后连接于所述SOFC电堆的电堆阴极的入口；

所述阳极尾气循环系统包括阳极尾气循环泵和尾气处理系统，所述电堆阳极的尾气经所述燃料预热器换热后分两支管，一支管与所述阳极尾气循环泵的入口连接，所述阳极尾气循环泵的出口与所述脱硫器的出口连接，另一支管与所述尾气处理系统连接；

所述尾气处理系统包括燃烧器、余热回收换热器，所述电堆阳极的尾气的另一支管经所述燃烧器后又分两支路，一支路经所述预转化器后与所述余热回收换热器的入口连接，另一支路经所述空气预热器后与所述余热回收换热器的入口连接；

还包括所述固体氧化物燃料电池热电联供系统的运行方法：

步骤一：所述固体氧化物燃料电池热电联供系统启动时，关闭所述阳极尾气循环泵、打开所述第二阀门和所述第三阀门、关闭所述第一阀门、调小所述烟气流量调节阀的开度，通入燃料和空气；其中，燃料经所述脱硫器后通过启动加湿器混入适量水蒸气，然后经所述预转化器、所述燃料预热器进入所述电堆阳极，而空气在所述鼓风机作用下经所述空气预热器进入所述电堆阴极；所述电堆阳极出口的燃料气体经所述燃料预热器之后全部与所述电堆阴极出口的空气混合，然后进入所述燃烧器燃烧；而所述燃烧器的高温烟气分成两部分，一部分进入所述空气预热器中加热空气，加热后的空气进入所述电堆阴极加热电堆，另一部分进入所述预转化器，为预转化反应提供热量，且两部分烟气最终混合后经所述余热回收换热器排出系统；

步骤二：所述固体氧化物燃料电池热电联供系统升温阶段，空气与高温烟气换热后进入所述SOFC电堆，所述SOFC电堆的温度逐渐升高，待所述SOFC电堆达到预设温度、电压后，逐步拉载电流、提高燃料进气量，然后打开所述阳极尾气循环泵、关闭所述第二阀门和所述第三阀门、打开所述第一阀门、调整所述烟气流量调节阀开度，逐渐增加所述电堆阳极的尾气循环量、高温烟气进入所述预转化器的流量，系统逐渐达到额定工作状态；

步骤三：所述固体氧化物燃料电池热电联供系统正常工作状态下，关闭所述第二阀门和所述第三阀门、打开所述第一阀门和所述阳极尾气循环泵，脱硫后的燃料与所述电堆阳极的循环尾气混合，之后进入所述预转化器，然后经所述燃料预热器进入所述电堆阳极发生电化学反应；所述电堆阳极的尾气先进入所述燃料预热器换热、降温，然后分成两部分，一部分进入所述燃烧器燃烧、为系统提供热量，另一部分通过所述阳极尾气循环泵与脱硫后的燃料混合。

2.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池热电联供系统，其特征在于，所述启动加湿旁路包括所述启动加湿器、第一旁路管道、第二旁路管道、所述第二阀门、所述第三阀门，所述第一旁路管道上设有所述第二阀门，所述第一旁路管道的一端与所述第一阀门前端的所述燃料直通管道连接，另一端与所述启动加湿器的入口连接，所述第二旁路管道上设有所述第三阀门，所述第二旁路管道的一端与所述启动加湿器的出口连接，另一端与所述第一阀门后端的所述燃料直通管道连接。

3.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池热电联供系统，其特征在于，所述鼓风机的出口还与所述燃烧器的入口通过空气旁路管道连通，所述空气旁路管道上设有空气旁路阀门。

4.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池热电联供系统，其特征在于，所述预转化器为管壳式预转化器，其管内填充有用于发生预转化反应的催化剂。

5.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池热电联供系统，其特征在于，所述脱硫器中设有脱硫剂，所述脱硫剂为常温脱硫剂。