[发明专利]高温冶金渣颗粒催化气化生物质制取富氢气体装置及方法

权利要求书

1.高温冶金渣颗粒催化气化生物质制取富氢气体装置，其特征在于：包括熔渣旋转粒化装置（1）、高温渣粒贮存室（5）、下降管反应器（11）、蒸汽发生器（10）、生物质原料螺旋给料器（13）、富氢气体收集器（17）分离器和富氢气体收集器（17）；

所述高温渣粒贮存室（5）和生物质原料螺旋给料器（13）分别位于下降管反应器（11）的上方，所述分离器位于下降管反应器（11）的下方，所述蒸汽发生器（10）和富氢气体收集器（17）分别位于下降管反应器（11）的两侧；

所述熔渣旋转粒化装置（1）内设有粒化渣粒筛（2），所述粒化渣粒筛（2）将熔渣旋转粒化装置（1）分成两个部分，位于粒化渣粒筛（2）下方的为渣粒收集器（3），位于粒化渣粒筛（2）上方的部分与高温渣粒贮存室（5）的顶部连通；

所述高温渣粒贮存室（5）的底部通过高温渣粒进口（7）与下降管反应器（11）的顶部连通， 

所述生物质原料螺旋给料器（13）的生物质原料出口与下降管反应器（11）的顶部连通，生物质原料螺旋给料器（13）的生物质原料进口与生物质原料贮存室12的底部连通；

所述蒸汽发生器（10）的水蒸气出口与下降管反应器（11）的下方连通，所述富氢气体收集器（17）的进气口与下降管反应器（11）的上方连通；

所述分离器内设有冷却渣粒生物质残炭分离器（19），所述冷却渣粒生物质残炭分离器（19）将分离器分成上下两个部分，其中上部分为冷却渣粒收集器（18），下部分为热解生物质残炭收集器（20），所述冷却渣粒收集器（18）的顶部与下降管反应器（11）的下方连通。

2.如权利要求1所述的高温冶金渣颗粒催化气化生物质制取富氢气体装置，其特征在于：所述高温渣粒贮存室（5）的底部与高温渣粒进口（7）的连通处设有流量控制板（6）。

3.如权利要求1或2所述的高温冶金渣颗粒催化气化生物质制取富氢气体装置，其特征在于：所述下降管反应器（11）的上方具有水蒸气进口，所述蒸汽发生器（10）的水蒸气出口通过水蒸气进气管（8）与下降管反应器（11）的下方的水蒸气进口连通，所述水蒸气进气管（8）设有流量计（9）。

4.如权利要求3所述的高温冶金渣颗粒催化气化生物质制取富氢气体装置，其特征在于：

所述下降管反应器（11）的上方还具有富氢气体出口，所述富氢气体收集器（17）的进气口通过富氢气体出气管（15）与下降管反应器（11）的上方的富氢气体出口连通，在所述富氢气体出气管（15）上设有气体净化器（16）。

5.高温冶金渣颗粒催化气化生物质制取富氢气体方法，其特征在于：采用权利要求3所述的高温冶金渣颗粒催化气化生物质制取富氢气体装置，具体步骤如下：

将生物质原料进行充分的预处理，包括干燥和粉碎，使生物质原料含水率低于10%，生物质颗粒粒度小于1mm，然后将生物质原料放入生物质原料贮存室12内；

将经过熔渣旋转粒化装置（1）的处理，粒径位于2~7mm之间的高温冶金渣粒进入高温渣粒贮存室（5）；

通过调整设置在高温渣粒贮存室（5）的底部与高温渣粒进口（7）的连通处的流量控制板（6）调节高温冶金渣粒进入下降管反应器（11）的流量，高温冶金渣粒稳定、均匀地进入下降管反应器（11）；

开启生物质原料螺旋给料器（13），使生物质原料均匀地落入下降管反应器（11）内，生物质原料在下降过程中与下落的高温冶金渣粒碰撞进行热交换，生物质原料被加热发生热解；

打开蒸汽发生器（10），调制流量计（9）的流量，进入下降管反应器（11）的水蒸气在上升过程中被高温冶金渣粒加热，与生物质原料热解产生的气体混合发生气化反应；

气化反应产生的富氢气体通过富氢气体出气管（15）和安装在富氢气体出气管（15）上的气体净化器（16）进行净化处理后进入富氢气体收集器（17），被回收起来；

冷却后的高温冶金渣粒与热解反应后的生物质残炭混合物进入分离器内，在冷却渣粒生物质残炭分离器（19）的作用下将二者分离，所述生物质残炭进入热解生物质残炭收集器（20），冷却后的高温冶金渣粒进入冷却渣粒收集器（18）。

6.如权利要求5所述的高温冶金渣颗粒催化气化生物质制取富氢气体方法，其特征在于：所述步骤4）中生物质原料螺旋给料器（13）的给生物质原料速度与高温冶金渣粒的流速按3~5：1的比例调整。

7.如权利要求5所述的高温冶金渣颗粒催化气化生物质制取富氢气体方法，其特征在于：所述生物质快速热解过程的气体产量约为40-60%时，步骤5）所述水蒸气的流量与生物质原料的给料速度按1：2的比例通入。