[发明专利]一种MW级固体氧化物燃料电池发电系统的热区结构及其运行方法

权利要求书

1.一种MW级固体氧化物燃料电池发电系统的热区结构，包括密闭的隔热壳体，其特征在于，还包括两段式空气预热器、燃烧器、重整器、预转化器、蒸汽发生器和脱硫器，所述两段式空气预热器包括通过空气通道连通的空气预热器高温段和空气预热器低温段；所述隔热壳体的内部自左向右依次布设所述空气预热器高温段、所述燃烧器、所述重整器、所述预转化器、所述蒸汽发生器、所述脱硫器和所述空气预热器低温段；所述隔热壳体设有空气入口、燃料入口、脱硫燃料出口、去离子水入口、水蒸气出口、混合气入口、阳极尾气循环气入口、燃料出口、高温空气出口、高温空气回流口、烟气出口和燃烧器燃料入口；

所述空气入口与所述空气预热器低温段的空气输入通道连通，所述燃料入口与所述脱硫器的燃料输入通道连通，所述脱硫燃料出口与所述脱硫器的燃料输出通道连通；所述去离子水入口与所述蒸汽发生器的进水通道连通，所述水蒸气出口与所述蒸汽发生器的蒸汽输出通道连通；所述脱硫燃料出口和所述水蒸气出口通过管道与所述混合气入口连通，所述混合气入口与所述预转化器的气体输入通道连通；所述燃料出口的一端连通所述预转化器内部的气体输出通道，另一端连通SOFC电堆的阳极入口；所述高温空气出口的一端连通所述空气预热器高温段的空气输出通道，另一端连通SOFC电堆的阴极入口；所述阳极尾气循环气入口一端连通所述预转化器的内盘管，另一端连通SOFC电堆的阳极尾气的一个支路；所述燃烧器燃料入口的一端连通所述燃烧器，另一端连通SOFC电堆的阳极尾气的另一个支路；所述高温空气回流口位于空气预热器高温段，高温空气回流口的一端连通SOFC电堆的阴极出口，另一端与所述隔热壳体的内腔连通；所述燃烧器的烧嘴位于所述隔热壳体的内腔中，所述烟气出口位于所述空气预热器低温段并与所述隔热壳体的内腔连通；

所述预转化器包括预转化器本体，所述预转化器本体的旁侧设有管式换热器，所述预转化器本体的内外分别布置了内盘管和外盘管，且所述预转化器本体的内腔填充有预转化催化剂，所述气体输入通道穿过所述管式换热器，通过第一上横管与所述预转化器本体的内腔连通，所述预转化器本体的内腔通过竖直弯管与缠绕在所述预转化器本体外的所述外盘管连通，所述外盘管的出口与所述第二上横管连通，所述第二上横管与所述重整器的输入管连通，所述重整器的输出管通过第三上横管与所述内盘管连通，所述内盘管穿过所述预转化器本体的内腔下部通过第一下横管与所述管式换热器的内腔连通；

所述重整器包括两列并排的重整器本体，每列所述重整器本体包括两个填充有重整催化剂的U型管，远离所述预转化器的一列重整器本体的两个U型管的一端分别与所述第二上横管连通，两个U型管的另一端分别与另一列重整器本体的两个U型管的入口连通，另一列重整器本体的两个U型管的出口与所述第三上横管连通。

2.根据权利要求1所述的MW级固体氧化物燃料电池发电系统的热区结构，其特征在于，所述脱硫器内填充有高温脱硫剂，所述燃料输入通道与布置在所述脱硫器下端的盘管换热器的一端连通，所述盘管换热器的另一端通过气体流出通道与第四上横管的一端连通，所述第四上横管的另一端与所述脱硫器内腔连通，所述脱硫器内腔的下端通过第二下横管连通。

3.根据权利要求2所述的MW级固体氧化物燃料电池发电系统的热区结构，其特征在于，所述脱硫器包括四个线性排布的脱硫器本体，所述高温脱硫剂填充在所述脱硫器本体的内腔中；按照线性次序的前两个所述脱硫器本体的 内腔上部与所述第四上横管连通，其下端与所述第二下横管连通；后两个所述脱硫器本体的内腔下端与所述第二下横管连通，其上端通过第五上横管与所述燃料输出通道连通。

4.根据权利要求1所述的MW级固体氧化物燃料电池发电系统的热区结构，其特征在于，所述蒸汽发生器内盘绕有流通管道；所述流通管道的一端与所述进水通道连通，另一端与所述蒸汽输出通道连通。