[发明专利]以褐煤和生物质为燃料制备富含氢气合成气的装置及方法

权利要求书

1.一种以褐煤和生物质为燃料制备富含氢气合成气的装置，其特征在于，该装置包括：固体进料器(I)、燃料反应器(II)、制氢反应器(III)、流动密封阀(IV)和气体调节器(V)；固体进料器(I)的出料口和燃料反应器(II)的下部第一入口连接，燃料反应器(II)的上部第一出口与气体调节器(V)的合成气入口连接，燃料反应器(II)的上部第二出口与制氢反应器(III)的上部入口连接，制氢反应器(III)的下部第一出口通过流动密封阀(IV)与燃料反应器(II)的下部第二入口连接，制氢反应器(III)的上部第二出口与气体调节器(V)的氢气入口连接；

所述的固体进料器(I)包括料仓(1)、调速电机(2)和快速电机(3)；料仓(1)下部连接调速电机(2)，调速电机(2)的螺旋转轴尾部向下连接快速电机(3)；

所述的燃料反应器(II)包括混合室(5)、提升管(6)和第一旋风分离器(7)，所述混合室(5)的下部设置第一排渣口(4)，混合室(5)底部设有惰性气体入口；混合室(5)的顶端通过提升管(6)与第一旋风分离器(7)连接，混合室(5)的下部第一入口与快速电机(3)螺旋转轴尾部垂直连接。

2.根据权利要求1所述的以褐煤和生物质为燃料制备富含氢气合成气的装置，其特征在于，所述的混合室(5)竖直设置，提升管(6)的顶端通过横向设置的管道与第一旋风分离器(7)连接。

3.根据权利要求1或2所述的以褐煤和生物质为燃料制备富含氢气合成气的装置，其特征在于，所述的制氢反应器(III)包括反应室(9)和第二旋风分离器(11)；所述反应室(9)上部设置载氧体补充口(8)，反应室(9)下部设置第二排渣口(10)；

反应室(9)的顶部和第一旋风分离器(7)的下部固体出口连通，反应室(9)的下部和第二旋风分离器(11)的下部入口连通，第二旋风分离器(11)的固体出口与反应室(9)内腔连通。

4.根据权利要求3所述的以褐煤和生物质为燃料制备富含氢气合成气的装置，其特征在于，所述的流动密封阀(IV)为通过压差控制循环量的U型阀(12)，U型阀(12)的入口与反应室(9)的下部第一出口连通，U型阀(12)的出口与混合室(5)的下部第二入口连通。

5.根据权利要求4所述的以褐煤和生物质为燃料制备富含氢气合成气的装置，其特征在于，所述的气体调节器(V)包括燃料反应器管路和制氢反应器管路，燃料反应器管路和制氢反应器管路中分别设有气体节流阀(13)，且燃料反应器管路和制氢反应器管路中分别设有一支路，支路中分别设有一防爆阀(14)；燃料反应器管路的一端和制氢反应器管路一端连接，燃料反应器管路另一端和第一旋风分离器(7)的上部气体出口连接，制氢反应器管路另一端和第二旋风分离器(11)的上部气体出口连接。

6.一种以褐煤和生物质为燃料制备富含氢气合成气的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤10)燃料的气化与载氧体的还原：将褐煤与生物质通过固体进料器(I)送入燃料反应器(II)中，使褐煤与生物质采用自身水分作为气化因子，气化产生合成气，并在气化过程中还原载氧体，将合成气通入气体节流阀(13)，将被还原的载氧体排入制氢反应器(III)中。

步骤20)被还原的载氧体与水蒸汽反应制氢：向高温的制氢反应器(III)中通入水蒸汽，水蒸汽与排入制氢反应器(III)中的被还原的载氧体发生化学反应产生氢气，重新氧化载氧体，制得的氢气通入气体节流阀(13)中，与合成气混合；将氧化后的载氧体通过流动密封阀(IV)通入混合室(5)中。

7.按照权利要求6所述的以褐煤和生物质为燃料制备富含氢气合成气的方法，其特征在于：所述的步骤20)中，向流动密封阀(IV)中通入空气，将载氧体彻底氧化为初始状态。

8.根据权利要求6或7所述的以褐煤和生物质为燃料制备富含氢气合成气的方法，其特征在于：所述燃料反应器(II)采用快速流化床反应器方式运行，气速控制在1.2-1.7m/s，温度控制在750-1000℃；所述制氢反应器(III)采用鼓泡流化床反应器方式运行，气速控制在0.2-0.5m/s，温度控制在750-950℃；所述流动密封阀(IV)中的颗粒循环量采用压差控制，压差控制在6000-10000Pa；所述的快速流化床反应器和鼓泡流化床反应器采用的载氧体为赤铁矿石，赤铁矿石主要成分为氧化铁(Fe2O3)，粒径范围在100-300μm之间。