[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

说明书

本发明公开了一种以褐煤和生物质为燃料制备富含氢气合成气的装置，该装置包括：固体进料器、燃料反应器、制氢反应器、流动密封阀和气体调节器；固体进料器的出料口和燃料反应器的下部第一入口连接，燃料反应器的上部第一出口与气体调节器的合成气入口连接，燃料反应器的上部第二出口与制氢反应器的上部入口连接，制氢反应器的下部第一出口通过流动密封阀与燃料反应器的下部第二入口连接，制氢反应器的上部第二出口与气体调节器的氢气入口连接。还提供了制备富含氢气合成气的方法。利用该装置和方法可连续制备富含不同比例氢气的合成气。

技术领域

本发明属于固体燃料热解、气化和制氢领域，具体来说，涉及一种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。

背景技术

褐煤是煤化程度最浅的煤种，具有高水分和低热值的特性，使得应用范围受到很大限制。生物质同样因其含氧量高，含水量大使其难以进行有效的洁净利用。褐煤和生物质共同的高挥发性与高反应性使它们成为气化的优质原料，并且，由于褐煤和生物质自身含有较高的水分，如果采用这些水分作为褐煤与生物质气化的气化因子，能有效减少能耗，降低生产成本。

气化技术是一种将固体低热值燃料转化为高热值，且可灵活使用的气体燃料的先进技术。现有的煤或生物质气化的反应器主要有固定床、鼓泡流化床和气流床。固定床结构简单，成本低，但气化效率不高，污染严重；鼓泡流化床的传热传质效率高，但由于气固流动特性复杂，产生合成气品质低，氢气含量少；气流床有污染较低、碳转化率高的优点，但同时存在气化条件苛刻、成本高和操作难等缺点。

赤铁矿石是炼钢的原料，价格低，产量丰富。由于它的机械强度好，耐磨性强，是流化床反应器的理想床料。此外，研究表明，低价态的铁氧化合物（如FeO）与铁单质在高温下具有很强的还原性，能与水蒸汽发生化学反应生成氢气（H2），如果采用赤铁矿石作为床料用于气化技术，能实现低成本、高利用率地制备高品质的合成气。

因此，利用褐煤与生物质的燃料特性，采用赤铁矿石作为床料在进行气化反应，开发新的装置与方法克服现有技术的缺点，制备富含氢气的合成气，十分迫切。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种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，利用该装置可连续制备富含不同比例氢气的合成气。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明实施例采用如下的技术方案：

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

作为优选例，所述的固体进料器包括料仓、调速电机和快速电机；料仓下部连接调速电机，调速电机的螺旋转轴尾部向下连接快速电机。

作为优选例，所述的燃料反应器包括混合室、提升管和第一旋风分离器，所述混合室的下部设置第一排渣口，混合室底部设有惰性气体入口；混合室的顶端通过提升管与第一旋风分离器连接，混合室的下部第一入口与快速电机螺旋转轴尾部垂直连接。

作为优选例，所述的混合室竖直设置，提升管的顶端通过横向设置的管道与第一旋风分离器连接。

作为优选例，所述的制氢反应器包括反应室和第二旋风分离器；所述反应室上部设置载氧体补充口，反应室下部设置第二排渣口；

反应室的顶部和第一旋风分离器的下部固体出口连通，反应室的下部和第二旋风分离器的下部入口连通，第二旋风分离器的固体出口与反应室内腔连通。