[发明专利]一种管式SOFC自热系统及工作方法

权利要求书

1.一种管式SOFC自热系统，其特征在于：包括电化学发电系统、供气系统和控制系统；

所述电化学发电系统包括电化学发电腔，在电化学发电腔的底部设置有重整气分配腔，在电化学发电腔的顶部设置有尾气汇集腔，在电化学发电腔的内部设置有若干根管式SOFC电极，所述管式SOFC电极的底端和顶端分别与重整气分配腔和尾气汇集腔相连通；

在电化学发电腔的中心设置有燃料重整反应器，在燃料重整反应器的内部填充有燃料重整催化剂，燃料重整反应器的底部重整燃料出口与重整气分配腔相连通；

在电化学发电腔的外部设置有空气分配腔，空气分配腔的下部与电化学发电腔相连通，空气分配腔的上部设置有第一空气进口；

在空气分配腔的外部设置有燃料催化燃烧反应器，燃料催化燃烧反应器包括内腔和外腔，内腔的顶部和外腔相连通，在内腔和外腔之间设置有燃料气分散腔，在燃料气分散腔的内壁上间隔设置有与内腔相连通的若干个进气孔，在燃料气分散腔的底部设置有燃料气进口；在内腔中填充有催化燃烧催化剂，在内腔的底部设置有第二空气进口；

在尾气汇集腔的顶部设置有第一尾气出口，在燃料催化燃烧反应器的外腔底部设置有第二尾气出口；

所述供气系统包括燃料储腔、去离子水储腔、压缩空气储腔和氢气储腔；所述燃料储腔通过第二燃料气输送管路与燃料气进口相连通，在第二燃料气输送管路上设置有第二控制阀，所述燃料储腔通过第一燃料气输送管路与燃料重整反应器的顶部气体进口相连通，在第一燃料气输送管路上设置有第一控制阀；所述去离子水储腔通过水蒸气输送管路与燃料重整反应器的顶部气体进口相连通，在水蒸气输送管路上设置有第三控制阀；所述压缩空气储腔通过第一空气输送管路与第一空气进口连通，在第一空气输送管路上设置有第四控制阀，所述压缩空气储腔通过第二空气输送管路与第二空气进口连通，在第二空气输送管路上设置有第五控制阀；所述氢气储腔通过氢气输送管路与燃料气进口相连通，在氢气输送管路上设置有第六控制阀；

在电化学发电腔的内部还设置有热电偶，所述热电偶、第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第五控制阀和第六控制阀均与控制系统相连接；

该自热系统还包括预热换热系统，所述预热换热系统包括壳层和内置于壳层中的若干个管层，所述第一燃料气输送管路、第二燃料气输送管路、去离子水输送管路和第一空气输送管路分别与其中一个管层相串联；所述第一尾气出口通过尾气循环管路与燃料气进口相连通，第一尾气出口还通过第一尾气排放管路与预热换热系统的壳层底部进口相连通，所述第二尾气出口通过第二尾气排放管路与预热换热系统的壳层底部进口相连通，预热换热系统的壳层顶部出口连接尾气处理装置；

在燃料催化燃烧反应器的外侧设置有保温层；

所述进气孔呈锥形，锥形进气孔的扩口端朝向燃料气分散腔。

2.根据权利要求1所述的一种管式SOFC自热系统，其特征在于：所述催化燃烧催化剂在内腔中按不同活性分级填充。