[发明专利]多碟太阳能聚热耦合生物质超临界水气化制氢系统及方法

权利要求书

1.一种多碟太阳能聚热耦合生物质超临界水气化制氢系统，包括用于生物质浆料高压连续输送的物料高压输送系统，用于吸收聚集太阳能热量驱动生物质超临界水气化制氢反应的腔式太阳能吸收超临界水反应器，用于为所述腔式太阳能吸收超临界水反应器提供热源的多碟自动跟踪太阳聚光集热器(30)以及气水分离装置；所述物料高压输送系统的物料输出端连接至腔式太阳能吸收超临界水反应器的物料输入端，所述腔式太阳能吸收超临界水反应器的输出端连接至气水分离装置的输入端；所述腔式太阳能吸收超临界水反应器置于多碟聚光器(30)焦点位置，其腔口入射窗与太阳光焦斑平面同轴重合布置；所述腔式太阳能吸收超临界水反应器还连接有去离子水供给装置。

2.根据权利要求1所述的多碟太阳能聚热耦合生物质超临界水气化制氢系统，其特征在于：所述腔式太阳能吸收超临界水反应器包括有腔式太阳能吸收反应器以及第一、二冷却器(8、9)，所述腔式太阳能吸收反应器由处于上部的吸热反应腔和处于下部的预热水加热腔组成，两个腔体内壁均采用不锈钢冲孔网内衬(203)；所述吸热反应腔和预热水加热腔的内腔壁均设有保温层(217)；所述吸热反应腔的上端敞口处由石英玻璃(202)密封，在吸热反应腔内设有吸热反应器(5)，所述吸热反应腔的底部设有物料预热器(4)；所述预热水加热腔采用履带式电加热器(209)加热；在所述预热水加热腔内还设有预热水加热器(7)；所述预热水加热腔外盘绕有螺旋套管式的高压换热器(6)。

3.根据权利要求2所述的多碟太阳能聚热耦合生物质超临界水气化制氢系统，其特征在于：所述物料预热器(4)的物料进口通过第一冷却器(8)与所述物料高压输送系统的物料输出端连接，物料预热器(4)的物料出口端和预热水电加热器(7)的预热水出口端分别连接至所述吸热反应器(5)的入口端，所述吸热反应器(5)的出口端与高压换热器(6)的内管入口连通，高压换热器(6)的内管出口端与第二冷却器(9)的入口端连通，高压换热器(6)的外管出口端与预热水电加热器(7)的入口端连通，高压换热器(6)的外管进口端与所述去离子水供给装置的出口端连接；所述第二冷却器(9)的出口端连接至气水分离装置的气水混合物入口端。

4.根据权利要求1、2或3所述的多碟太阳能聚热耦合生物质超临界水气化制氢系统，其特征在于：所述腔式太阳能吸收超临界水反应器与物料高压输送系统、去离子水供给装置以及气水分离装置之间分别连接有第一高压软管(10)、第二高压软管(11)和第三高压软管(12)。

5.根据权利要求1、2或3所述的多碟太阳能聚热耦合生物质超临界水气化制氢系统，其特征在于：物料高压输送系统的物料出口和去离子水供给装置的出水端之间还通过管道和截止阀(28)连接。

6.一种基于权利要求3所述系统的多碟太阳能聚热耦合生物质超临界水气化制氢方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)首先，采用物料高压输送系统将物料输送至腔式太阳能吸收超临界水反应器；

2)在腔式太阳能吸收超临界水反应器中，先采用物料预热器(4)将物料预热至180～240℃后，再与通过预热水加热器(7)的高温预热水按照1∶(1～10)的比例在吸热反应器(5)的入口处混合，实现物料快速升温至超临界状态进行气化生成富氢气体；将以上所述高温预热水的温度控制在550～650℃，吸热反应器(5)的工作压力为24～30Mpa；

3)将由吸热反应器(5)排出的气水混合物通过高压换热器(6)进行换热处理，再经过第二冷却器(9)冷却后通入气液分离器装置进行气液分离。

7.根据权利要求6所述的多碟太阳能聚热耦合生物质超临界水气化制氢方法，其特征在于，所述物料为生物质模型化合物、高含湿量的原生生物质废弃物或有机废液。

8.根据权利要求7所述的多碟太阳能聚热耦合生物质超临界水气化制氢方法，其特征在于，所述生物质模型化合物是甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇、乙酸、葡萄糖、山梨糖醇、苯酚、纤维素、半纤维素或木质素的一种或多种混合物。

9.根据权利要求7所述的多碟太阳能聚热耦合生物质超临界水气化制氢方法，其特征在于，所述高含湿量的原生生物质废弃物是农作物秸秆、海藻、锯木屑或甘蔗渣的一种或多种混合物。

10.根据权利要求7所述的多碟太阳能聚热耦合生物质超临界水气化制氢方法，其特征在于，所述有机废液是造纸黑液、发酵废液或生物乙醇废液。