CN116864754B - 一种用于sofc系统的再生脱硫系统及其运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于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。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池系统技术领域，尤其是一种用于SOFC系统的再生脱硫系统及其运行方法。
背景技术
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NOx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。
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。
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0.1-1ppm，而大部分管道天然气中各种含硫组分浓度在5-20ppm，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。
发明内容
为了解决上述的问题，本发明提供了一种用于SOFC系统的再生脱硫系统及其运行方法。
为了实现以上目的，本发明是通过如下技术方案来实现：
本发明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。
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。
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。
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。
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。
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。
进一步的，所述反冲管上设有第十三电磁阀和第十四电磁阀，所述第十三电磁阀和所述第十四电磁阀之间连通脱硫天然气出口管，且所述反冲管的两端连通所述第一吸附/再生塔和所述第二吸附/再生塔的所述脱硫天然气出口。
本发明的第二个目的在于提供一种再生脱硫系统的运行方法，所述运行方法应用于所述SOFC系统的再生脱硫系统，包括以下步骤：调整好所述天然气/再生尾气电磁阀组、所述空气/烟气入口电磁阀组、所述空气/烟气出口电磁阀组，天然气进入所述第一吸附/再生塔中，此时所述第一吸附/再生塔对天然气进行吸附脱硫，所述第二吸附/再生塔进行所述再生式脱硫剂的再生；同时所述常温空气进入所述第一吸附/再生塔中，使其温度控制在30-50℃；而所述高温烟气进入所述第二吸附/再生塔中，使其温度逐渐加热至180℃；在加热过程中，当所述第二吸附/再生塔中的所述再生式脱硫剂的温度超过120℃时，所述第一吸附/再生塔中的一部分脱硫天然气经过所述反冲管进入所述第二吸附/再生塔中反向冲洗所述再生式脱硫剂，而另一部分脱硫天然气经过所述脱硫天然气出口进入所述SOFC系统；当所述第二吸附/再生塔中的所述再生式脱硫剂被加热至180℃时，在该温度下维持一段时间使得再生式脱硫剂实现彻底解吸再生，然后重新调整所述空气/烟气入口电磁阀组、所述空气/烟气出口电磁阀组，使得所述常温空气进入到所述第二吸附/再生塔中冷却180℃的再生式脱硫剂，而所述高温烟气进入到所述第一吸附/再生塔中加热吸附脱硫后的所述再生式脱硫剂；当所述第二吸附/再生塔内的所述再生式脱硫剂的温度降低至120℃以下、所述第一吸附/再生塔内的再生式脱硫剂的温度提升至120℃以上时，重新调整好所述天然气/再生尾气电磁阀组，天然气进入所述第二吸附/再生塔，此时所述第二吸附/再生塔对天然气进行吸附脱硫，所述第一吸附/再生塔进行所述再生式脱硫剂的再生，实现吸附塔和再生塔的切换。
本发明的有益效果是：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。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中：1、第一电磁阀；2、第二电磁阀；3、第三电磁阀；4、第四电磁阀；5、第五电磁阀；6、第六电磁阀；7、第七电磁阀；8、第八电磁阀；9、第九电磁阀；10、第十电磁阀；11、第十一电磁阀；12、第十二电磁阀；13、第十三电磁阀；14、第十四电磁阀；15、第一吸附/再生塔；16、第二吸附/再生塔。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
如图1所示，一种用于SOFC系统的再生脱硫系统，包括第一吸附/再生塔15和第二吸附/再生塔16，第一吸附/再生塔15和第二吸附/再生塔16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再生式脱硫剂的再生；具体的，再生式脱硫剂采用的是物理吸附脱硫并具有高温再生功能，在本申请中再生式脱硫剂在30-50℃范围内可以有效吸收天然气中的含硫组分（包括四氢噻吩、羟基硫、硫醇、H2S等），再生式脱硫剂吸附天然气中的硫组分后，被加热升温，可进入再生过程；再生式脱硫剂被加热到120℃后就可以采用脱硫后的天然气对再生式脱硫剂进行反向冲洗，再生式脱硫剂被加热至最高180℃后再逐渐降温至120℃，并停止反向冲洗再生，并被持续降温至30-50℃，完成一次完整的再生过程，再生后可以进行新一轮的吸附脱硫；
空气/烟气入口电磁阀组，分别给予第一吸附/再生塔15和第二吸附/再生塔16提供SOFC系统的常温空气和高温烟气；具体的，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1、安装在第二管道上的第二电磁阀2、安装在第三管道上的第三电磁阀3、安装在第四管道上的第四电磁阀4；第一管道和第二管道的一端均与常温空气连通，另一端分别与第一吸附/再生塔15和第二吸附/再生塔16的空气/烟气入口连通，即可为第一吸附/再生塔15或第二吸附/再生塔16提供常温空气；第三管道和第四管道的一端均与高温烟气连通，另一端分别与第一吸附/再生塔15和第二吸附/再生塔16的空气/烟气入口连通，即可为第一吸附/再生塔15或第二吸附/再生塔16提供高温烟气；
空气/烟气出口电磁阀组，分别排出经过第一吸附/再生塔15和第二吸附/再生塔16的常温空气和高温烟气；具体的，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5、安装在第六管道上的第六电磁阀6、安装在第七管道上的第七电磁阀7、安装在第八管道上的第八电磁阀8；第五管道和第六管道的一端均与第二吸附/再生塔16的空气/烟气出口连通，第七管道和第八管道的一端均与第一吸附/再生塔15的空气/烟气出口连通，第五管道、第六管道、第七管道、第八管道的另一端均与SOFC系统连通；
即通过控制各电磁阀的开关可以定期切换常温空气、高温烟气进入到第一吸附/再生塔15和第二吸附/再生塔16，实现吸附塔和再生塔的相互切换；例如，打开第一、第四、第六、第八电磁阀，关闭第二、第三、第五、第七电磁阀，脱硫系统的常温空气可以对第一吸附/再生塔15内的再生式脱硫剂进行降温、温度维持在30-50℃，实现吸附脱硫，高温烟气可以对第二吸附/再生塔16内的再生式脱硫剂进行加热、温度维持在180℃，实现解吸再生；运行一段时间后需要切换吸附/再生塔时，关闭电磁阀第一、第四、第六、第八电磁阀，打开电磁阀第二、第三、第五、第七电磁阀，常温空气对第二吸附/再生塔16内的再生式脱硫剂进行冷却、维持在30-50℃，实现吸附脱硫；高温烟气对第一吸附/再生塔15内的再生式脱硫剂进行加热、维持在180℃，实现解吸再生；
天然气/再生尾气电磁阀组，用于第一吸附/再生塔15和第二吸附/再生塔16的天然气进入并进行脱硫和排出再生尾气；具体的，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9、安装在第十管道上的第十电磁阀10、安装在第十一管道上的第十一电磁阀11、安装在第十二管道上的第十二电磁阀12；第九管道和第十管道的一端均与天然气连通，另一端分别与第一吸附/再生塔15和第二吸附/再生塔16的天然气进口连通；第十一管道和第十二管道的一端分别与第一吸附/再生塔15和第二吸附/再生塔16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，再生尾气处理系统对该尾气进行处理并排放，为现有技术，在此不多赘言；更好的是，第一吸附/再生塔15的天然气进口和再生尾气出口可为一个出口，第二吸附/再生塔16的天然气进口和再生尾气出口可为一个出口，减少第一吸附/再生塔15或第二吸附/再生塔16的出口设置，提高了脱硫系统的气密性和紧凑性；
脱硫天然气出口，用于排出第一吸附/再生塔15和第二吸附/再生塔16中经过脱硫的天然气；反冲管，用于第一吸附/再生塔15或第二吸附/再生塔16内部分脱硫后的天然气反向冲洗第二吸附/再生塔16或第一吸附/再生塔15内的再生式脱硫剂；具体的，反冲管上设有第十三电磁阀13和第十四电磁阀14，第十三电磁阀13和第十四电磁阀14之间连通脱硫天然气出口管，且反冲管的两端连通第一吸附/再生塔15和第二吸附/再生塔16的脱硫天然气出口；
即通过控制各电磁阀的开关可以定期切换天然气进入到第一吸附/再生塔15或第二吸附/再生塔16，实现第一吸附/再生塔15和第二吸附/再生塔16功能的相互切换；例如，打开第十、第十二电磁阀、关闭第九、第十一电磁阀，天然气进入到第一吸附/再生塔15进行吸附脱硫，一部分脱硫后的脱硫天然气通过反冲管进入到第二吸附/再生塔16反向冲洗塔内的再生式脱硫剂，高含硫的再生尾气经第十二电磁阀12流出脱硫系统；当第一吸附/再生塔15和第二吸附/再生塔16需要进行切换时，打开第九、第十一电磁阀、关闭第十、第十二电磁阀，天然气经第九电磁阀9进入到第二吸附/再生塔16（此时充当吸附塔），第二吸附/再生塔16的脱硫天然气经反冲管进入第一吸附/再生塔15（此时充当再生塔）反向冲洗塔内的再生式脱硫剂，高含硫的再生尾气经第十一电磁阀11流出脱硫系统；
第一吸附/再生塔15和第二吸附/再生塔16都包括壳体、设置于壳体内部的内置套管、包裹在壳体外侧的保温层，内置套管的内部填充再生式脱硫剂，壳体与内置套管之间设有换热空腔，换热空腔分别与空气/烟气入口电磁阀组和空气/烟气出口电磁阀组连通，使得常温空气或高温烟气进入换热空腔中发生对流换热，冷却/加热再生脱硫实现再生式脱硫剂的吸附脱硫或再生；而保温层为现有技术，其减小了脱硫/再生阶段第一吸附/再生塔15和第二吸附/再生塔16与外界的换热从而提高了脱硫/再生效果。
一种再生脱硫系统的运行方法，该运行方法应用于SOFC系统的再生脱硫系统，包括以下步骤：当第一吸附/再生塔15（此时为吸附塔）内再生式脱硫剂的温度低于120℃、当第二吸附/再生塔16（此时为再生塔）内再生式脱硫剂的温度高于120℃时，打开第一、第四、第六、第八、第十、第十二、第十三、第十四电磁阀，关闭第二、第三、第五、第七、第九、第十一电磁阀，天然气经第十电磁阀10进入到第一吸附/再生塔15（此时为吸附塔）进行脱硫，脱硫后的大部分的脱硫天然气依次经脱硫天然气出口、反冲管、第十三电磁阀13、脱硫天然气出口管流出并进入到SOFC系统，少部分的脱硫天然气依次经第一吸附/再生塔15的脱硫天然气出口、反冲管、第十三电磁阀13、第十四电磁阀14、第二吸附/再生塔16的脱硫天然气出口进入到第二吸附/再生塔16（此时为再生塔）反向冲洗再生式脱硫剂，实现再生式脱硫剂的再生，而产生的高含硫再生尾气经第十二电磁阀12排出脱硫系统；在这个过程中，常温空气经第一电磁阀1进入到第一吸附/再生塔15（此时为吸附塔）将再生式脱硫剂的温度冷却、控制在30-50℃范围内保证天然气的高效脱硫，然后经过换热的常温空气经第八电磁阀8流出脱硫系统并进入SOFC系统的其他部件，同时，高温烟气经第四电磁阀4进入到第二吸附/再生塔16（此时为再生塔）将再生式脱硫剂的温度逐渐加热至180℃，加热过程中，第一吸附/再生塔15（此时为吸附塔）的少部分的脱硫天然气依次经第一吸附/再生塔15的脱硫天然气出口、反冲管、第十三电磁阀13、第十四电磁阀14、第二吸附/再生塔16的脱硫天然气出口进入到第二吸附/再生塔16（此时为再生塔）反向冲洗再生式脱硫剂，实现再生式脱硫剂的再生；当第二吸附/再生塔16（此时为再生塔）中的再生式脱硫剂温度被加热至180℃时，在该温度下维持一段时间，实现彻底解吸再生；
当第一吸附/再生塔15（此时为吸附塔）工作一段时间后，在切换吸附塔、再生塔前，先打开第二、第三、第五、第七电磁阀，关闭第一、第四、第六、第八电磁阀，使得常温空气经进入到第二吸附/再生塔16（此时为再生塔）冷却180℃的再生式脱硫剂、高温烟气进入到第一吸附/再生塔15（此时为吸附塔）加热吸附脱硫后的再生式脱硫剂，当第二吸附/再生塔16（此时为再生塔）内的再生式脱硫剂的温度降低至120℃以下、第一吸附/再生塔15（此时为吸附塔）内的再生式脱硫剂的温度提升至120℃以上时，打开第九、第十一电磁阀，关闭第十、第十二电磁阀，天然气经第九电磁阀9进入到第二吸附/再生塔16（此时为吸附塔、此前为再生塔）进行吸附，脱硫后的天然气一部分进入到第一吸附/再生塔15（此时为再生塔、此前为吸附塔）对再生式脱硫剂进行反向冲洗、解吸附再生，而大部分的脱硫天然气依次经脱硫天然气出口、反冲管、第十四电磁阀14、脱硫天然气出口管流出并进入到SOFC系统，从而实现了第一吸附/再生塔15和第二吸附/再生塔16中吸附功能和再生功能的切换；
综上，脱硫系统使用过程中根据第一吸附/再生塔15和第二吸附/再生塔16内再生式脱硫剂的温度，适当的调整空气/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，实现再生式脱硫剂的吸附脱硫、解吸再生过程，保证脱硫系统的连续工作。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
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；其中所述空气/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；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；其中所述空气/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；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。
4.根据权利要求3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。
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，所述反冲管上设有第十三电磁阀和第十四电磁阀，所述第十三电磁阀和所述第十四电磁阀之间连通脱硫天然气出口管，且所述反冲管的两端连通所述第一吸附/再生塔和所述第二吸附/再生塔的所述脱硫天然气出口。
6.一种再生脱硫系统的运行方法，其特征在于，所述运行方法应用于权利要求1所述的用于SOFC系统的再生脱硫系统，包括以下步骤：调整好所述天然气/再生尾气电磁阀组、所述空气/烟气入口电磁阀组、所述空气/烟气出口电磁阀组，天然气进入所述第一吸附/再生塔中，此时所述第一吸附/再生塔对天然气进行吸附脱硫，所述第二吸附/再生塔进行所述再生式脱硫剂的再生；同时所述常温空气进入所述第一吸附/再生塔中，使其温度控制在30-50℃；而所述高温烟气进入所述第二吸附/再生塔中，使其温度逐渐加热至180℃；在加热过程中，当所述第二吸附/再生塔中的所述再生式脱硫剂的温度超过120℃时，所述第一吸附/再生塔中的一部分脱硫天然气经过所述反冲管进入所述第二吸附/再生塔中反向冲洗所述再生式脱硫剂，而另一部分脱硫天然气经过所述脱硫天然气出口进入所述SOFC系统；当所述第二吸附/再生塔中的所述再生式脱硫剂被加热至180℃时，在该温度下维持一段时间使得再生式脱硫剂实现彻底解吸再生，然后重新调整所述空气/烟气入口电磁阀组、所述空气/烟气出口电磁阀组，使得所述常温空气进入到所述第二吸附/再生塔中冷却180℃的再生式脱硫剂，而所述高温烟气进入到所述第一吸附/再生塔中加热吸附脱硫后的所述再生式脱硫剂；当所述第二吸附/再生塔内的所述再生式脱硫剂的温度降低至120℃以下、所述第一吸附/再生塔内的再生式脱硫剂的温度提升至120℃以上时，重新调整好所述天然气/再生尾气电磁阀组，天然气进入所述第二吸附/再生塔，此时所述第二吸附/再生塔对天然气进行吸附脱硫，所述第一吸附/再生塔进行所述再生式脱硫剂的再生，实现吸附塔和再生塔的切换。
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| JPH08299741A (ja) * | 1995-05-01 | 1996-11-19 | Mw Kellogg Co:The | 収着剤再生を伴うガス脱硫法及びその装置 |
| CN202989086U (zh) * | 2012-11-13 | 2013-06-12 | 山西高碳能源低碳化利用研究设计院有限公司 | 利用原料气进行脱硫剂再生的焦炉煤气合成天然气净化装置 |
| JP2015185430A (ja) * | 2014-03-25 | 2015-10-22 | アイシン精機株式会社 | 燃料電池システム |
| CN205634971U (zh) * | 2016-05-31 | 2016-10-12 | 上海力脉环保设备有限公司 | 一种利用活性炭吸附再生塔处理有机废水的系统 |
| CN112705275A (zh) * | 2020-12-21 | 2021-04-27 | 华能陇东能源有限责任公司 | 多台超临界机组共享单套精处理再生系统 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7931707B2 (en) * | 2005-04-20 | 2011-04-26 | Delphi Technologies, Inc. | Regenerable method and system for desulfurizing reformate |
| US8697451B2 (en) * | 2010-11-22 | 2014-04-15 | Fuelcell Energy, Inc. | Sulfur breakthrough detection assembly for use in a fuel utilization system and sulfur breakthrough detection method |
-
2023
- 2023-09-04 CN CN202311126289.7A patent/CN116864754B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08299741A (ja) * | 1995-05-01 | 1996-11-19 | Mw Kellogg Co:The | 収着剤再生を伴うガス脱硫法及びその装置 |
| CN202989086U (zh) * | 2012-11-13 | 2013-06-12 | 山西高碳能源低碳化利用研究设计院有限公司 | 利用原料气进行脱硫剂再生的焦炉煤气合成天然气净化装置 |
| JP2015185430A (ja) * | 2014-03-25 | 2015-10-22 | アイシン精機株式会社 | 燃料電池システム |
| CN205634971U (zh) * | 2016-05-31 | 2016-10-12 | 上海力脉环保设备有限公司 | 一种利用活性炭吸附再生塔处理有机废水的系统 |
| CN112705275A (zh) * | 2020-12-21 | 2021-04-27 | 华能陇东能源有限责任公司 | 多台超临界机组共享单套精处理再生系统 |
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