[发明专利]一种太阳能驱动的煤热解耦合半焦气化的反应器及方法

权利要求书

1.一种太阳能驱动煤热解耦合半焦气化反应器，其特征在于，包括提升管(1)、旋风分离器(2)、环空内循环流化床(3)、提升管布风板(4)、给煤管(5)、透光窗口(9)，其中所述环空内循环流化床(3)内竖直设置有提升管(1)，并且提升管(1)的外壁通过挡板(17)与环空内循环流化床(3)的内壁相连接；提升管(1)的上端设置有旋风分离器(2)，并且提升管(1)与旋风分离器(2)相连通，旋风分离器(2)的顶部设置有穿出环空内循环流化床(3)的导流管；提升管(1)的下端伸出环空内循环流化床(3)底部，提升管(1)的侧壁上安装有给煤管(5)；环空内循环流化床(3)的顶部开设有能够透过太阳光的透光窗口(9)。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能驱动煤热解耦合半焦气化反应器，其特征在于，所述环空内循环流化床(3)外壁包覆有保温层(11)。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能驱动煤热解耦合半焦气化反应器，其特征在于，所述环空内循环流化床(3)底部布置有环形布风板(12)。

4.根据权利要求3所述的一种太阳能驱动煤热解耦合半焦气化反应器，其特征在于，所述挡板(17)底端高于环形布风板(12)布置。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能驱动煤热解耦合半焦气化反应器，其特征在于，在透光窗口(9)处通入避免透光窗口(9)被玷污的惰性吹扫气体(10)。

6.根据权利要求1所述的一种太阳能驱动煤热解耦合半焦气化反应器，其特征在于，所述提升管(1)竖直设置在环空内循环流化床(3)的中心。

7.根据权利要求1所述的一种太阳能驱动煤热解耦合半焦气化反应器，其特征在于，所述提升管(1)内设置有提升管布风板(4)，且提升管布风板(4)设置在提升管(1)的底部。

8.根据权利要求1所述的一种太阳能驱动煤热解耦合半焦气化反应器，其特征在于，所述提升管的直径小于环空内循环流化床。

9.一种基于权利要求3所述的反应器的太阳能驱动的煤热解耦合半焦气化方法，其特征在于，太阳光聚焦后从透光窗口(9)照射环空内循环流化床(3)床层上的惰性蓄热颗粒(13)，惰性蓄热颗粒(13)的循环运动，使得环空内循环流化床(3)的床层温度均匀分布，惰性蓄热颗粒(13)储存太阳能为气化反应提供能量来源；惰性气体(6)从提升管(1)底部进入后流化来自给煤管(5)的煤粉颗粒，发生热解反应，热解所需能量来自惰性蓄热颗粒(13)与提升管(1)侧壁的对流传热，煤粉颗粒热解产生热解气态产物(7)及半焦颗粒(8)，其中，热解气态产物(7)通过旋风分离器(2)顶部导流管流出，半焦颗粒(8)从旋风分离器(2)底部流出进入环空内循环流化床(3)；环形布风板(12)两侧分别通入高于1.5倍最小流化速度的水蒸气(14)和流速为最小流化速度的水蒸气(15)，在不同速度的水蒸气作用下，环空内循环流化床(3)的床层上的惰性蓄热颗粒(13)开始进行在床层内部循环运动，并携带半焦颗粒(8)运动，惰性蓄热颗粒(13)和半焦颗粒(8)的相互碰撞、摩擦使得半焦颗粒(8)快速升温到气化温度，达到气化温度的半焦颗粒(8)与高于1.5倍最小流化速度的水蒸气(14)、流速为最小流化速度的水蒸气(15)进行气化反应，产生富氢合成气(16)。

10.根据权利要求9所述的一种太阳能驱动的煤热解耦合半焦气化方法，其特征在于，所述惰性蓄热颗粒为二氧化硅；所述惰性气体为氮气。