生物质气化制取富氢气体的装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种生物质气化制取富氢气体的装置及其方法，该装置主要包括热解反应器，燃烧反应器，气化反应器，气固分离器，气体冷却器以及余热锅炉，热解反应器内置于燃烧反应器中。工艺过程中生物质首先在热解反应器中热解产生热解气体和焦炭，热解气直接燃烧为生物质热解和气化提供热量，而焦炭与水蒸气进行气化反应获得富氢气体。本发明实现了生物质的热解过程和焦炭气化过程分开，充分利用了生物质中的固定碳置换水蒸气中的氢，获得的富氢气体中主要为H2和CO2和少量CO，避免了常规气化的富氢气体产物中混有低碳烃气体和焦油，使得后续的净化和提纯利用简便经济。
【专利说明】生物质气化制取富氢气体的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种生物质制取富氢体的方法及其装置系统，涉及生物质资源利用领域。
【背景技术】
[0002]氢能是一种高品质的清洁能源，在能量转化过程中的产物是水，可真正实现污染物的零排放。由于氢能是一种二次能源，必须经过一次能源的转化获得。目前氢气主要是通过天然气、煤、石油等化石燃料的热化学转化制取，虽然技术成熟，但是转化过程能量消耗大，转换效率低，成本高 ，且转换过程伴随着大量CO2排放。随着化石能源的紧缺，生态环境的日益严峻，因此利用可再生的生物质，寻求清洁、经济、可持续发展的制氢新技术已引起世界广泛关注。
[0003]生物质热化学转化制氢是生物质制氢最具发展前景的技术途径之一，其中主要包括生物质气化制氢、生物质热解催化重整制氢、生物质超临界水气化制氢几种方式。而常规的生物质气化制氢气体产物中焦油含量高，易导致设备堵塞，为了促进焦炭气化，促进焦油裂解和重整反应的进行，通常采用催化气化和催化焦油重整以提高生物质制氢的转化效率和氢产率，但是不论热解催化重整制氢还是催化气化制氢都面临催化剂易积碳失活，以及焦油难以完全转化问题，而且获得的富氢产物气体中含有较多的CO、CO2, CH4以及小分子CnHm等多种组分，后续提纯复杂。生物质超临界水气化工艺其优势在于具有高的气化效率和氢选择性，但是也易发生焦油、焦炭的沉积，且投资大、反应条件苛刻、设备易腐蚀等缺点。近年来，研究者基于化学链技术分别提出了基于循环载氧体和载碳体的化学链气化制氢新技术。基于循环载氧体的气化技术主要是以金属氧化物为载热体和载氧体在不同的反应器之间循环实现生物质的气化制氢和化学链的燃烧，使得系统制取富氢气体的同时实现CO2的近零排放。而基于循环载碳体的化学链气化则以CaO为载热体和CO2的吸收剂，从而实现系统近零排放的生物质气化制氢。这些新工艺制备的富氢气体虽然将生物质的气化和燃烧过程分开，但是富氢气体中仍含有多种气体组分，仍存在进一步去除焦油和提纯的问题，且载氧体的制备以及操作运行的控制仍需长时间的运行验证。
[0004]基于上述生物质气化制氢仍存在的问题，而且考虑到生物质中自身H含量仅6wt.%左右，生物质热化学转化制氢主要是通过碳转换H2O中的氢获得，因此水蒸气是最有利的气化介质。由于生物质的水蒸气气化是吸热过程，因此为了提供气化所需的热量，又避免空气中惰性气体氮掺混到气体产物中影响气体品质，本发明提出了一种新的装置和方法。
【发明内容】
[0005]技术问题:本发明的目的是提供一种生物质制取富氢气体的装置及其方法，以解决现有生物质气化产物中组分多，提纯复杂，以及焦油含量高、转化脱除困难的问题，提出一种通过生物质热化学转化制取无焦油、易提纯富氢气体的生物质气化装置及其方法。[0006]
【发明内容】
:为解决上述技术问题，本发明提供了一种生物质气化制取富氢气体的装置，该装置包括热解反应器，燃烧反应器，气化反应器，第一旋风分离器，第二旋风分离器，气体冷却器，余热锅炉，给料器，床料贮仓，调节阀以及连接管路，热解反应器内置于燃烧反应器中；其中，
[0007]热解反应器包括进料口、热解气出口和焦炭出口 ；燃烧反应器包括空气/循环床料进口，二次风进口和烟气/循环床料出口 ；气化反应器包括焦炭进口，水蒸气进口，气化产物出口，第一循环床料/灰渣出口，第二循环床料/灰渣出口 ；
[0008]其中，燃烧反应器烟气/循环床料出口与第一旋风分离器进口相连，燃烧反应器的焦炭出口与给料器进口连接，给料器出口与气化反应器焦炭进口直接连接，第一旋风分离器的料腿直接插入气化反应器中，第一旋风分离器烟气出口与余热锅炉的热烟气进口相连；
[0009]气化反应器的气体产物出口连接第二旋风分离器进口，第二旋风分离器气体出口与气体冷却器的热气体进口连接，第二旋风分离器的固态灰渣出口与气化反应器的返料口连接，气化反应器的第一循环床料/灰渣出口和第二循环床料/灰渣出口由连接管路与床料贮仓进口连接，床料贮仓出口由输料管与燃烧反应器空气/循环床料进口连接；
[0010]气体冷却器给水出口与余热锅炉的给水进口连接，余热锅炉的过热蒸汽出口通过管路连接气化反应器的水蒸气进口。
[0011]优选的，热解反应器为下吸式移动床，进料口位于热解反应器的上部，热解气出口和焦炭出口均位于热解反应器下部；热解反应器置于燃烧反应器内部且两个反应器的反应物不发生掺混；
[0012]燃烧反应器为输运床，燃烧反应器空气/循环床料进口位于燃烧反应器的底部，二次风进口位于燃烧反应器的中下部；
[0013]气化反应器为鼓泡床或者喷动床，水蒸气进口位于气化反应器的底部，第一循环床料/灰渣出口位于气化反应器下部，第二循环床料/灰渣出口位于气化反应器底部，气化反应器的第一循环床料/灰渣出口，第二循环床料/灰渣出口与床料贮仓之间的连接管路上分别装有调节阀。
[0014]本发明还提供了一种生物质气化制取富氢气体的方法，该方法包括如下步骤:
[0015]步骤1:将经破碎、自然干燥的生物质由热解反应器上部的进料口送入热解反应器，在反应温度500°C~750°C，惰性/还原性气氛下发生热解，生物质转化生成热解气和焦炭;
[0016]步骤2:热解反应器产生的热解气由热解气出口直接进入燃烧反应器下部，焦炭由焦炭出口直接进入给料器，通过给料器送入气化反应器；
[0017]步骤3:热解气体进入燃烧反应器与送入的空气发生燃烧，加热燃烧反应器中的床料，并向内置热解反应器提供热量，通过一次风、二次风量调整，控制床料的循环量以及燃烧反应器温度在800°C~1000°C ;高温床料由燃烧烟气携带经第一旋风分离器的料腿送入气化反应器为焦炭气化提供热量；
[0018]步 骤4:焦炭在气化反应器内与水蒸气发生气化反应，气化反应温度控制在650°C~800°C之间，气化反应器出口的富氢气体经第二旋风除尘器除尘后进入气体冷却器将其中水蒸气冷凝分离后得到干燥的富氢气体；[0019]步骤5:气化反应器的固体灰渣和床料由下部的第一循环床料/灰渣出口和底部的第二循环床料/灰渣出口排出，通过输送管路返回床料贮仓，第二旋风除尘器分离的固体灰分由出口排出后通过气化反应器的返料口返回气化反应器或排出装置；
[0020]步骤6:空气携带床料贮仓的床料由燃烧反应器下部一起进入燃烧反应器；
[0021]步骤7:气化给水先进入气体冷却器初步加热后，进入余热锅炉进一步加热成为过热蒸汽；过热水蒸气一部分送入气化反应器，一部分向装置外供汽/供热；
[0022]步骤8:第一旋风除尘器出口的高温烟气进入余热锅炉，加热给水后排出装置。
[0023]优选的，制取的富氢气体成分:H2:60~85%、CO2:10%~35%和CO: 5%~10%。
[0024]优选的，经气体冷却器和余热锅炉加热出口水蒸气温度在400°C~600°C。
[0025]优选的，反应器的操作压力为常压，且热解反应器 > 燃烧反应器 > 气化反应器。[0026]优选的，通过返料阀控制焦炭在气化反应器中的停留时间。
[0027]优选的，所述生物质为经过自然干燥后的农业废弃物、林业废弃物和干化污泥等其它含碳废弃物中的任一种或其任意组合，破碎后的生物质粒径在Imm~10_。
[0028]优选的，所述的床料为惰性热载体和催化剂的混合物，在气化反应过程中为气化反应供热的作用，以及促进焦炭与水蒸气的气化反应。
[0029]优选的，所述的惰性热载体是Al203、Si02、灰渣中的任一种，所述的催化剂为K2C03、NiO、CaO、Fe2O3中的任意一种或者任意几种的组合。
[0030]有益效果:
[0031]本发明的方法将生物质热解过程和焦炭的气化过程分开，充分利用生物质中的固定碳置换水蒸气中的氢，获得的富氢气体中主要为H2和CO2，和少量CO，避免了常规气化的富氢气体产物中混有低碳烃气体，使得后续的提纯、利用简便。
[0032]本发明的生物质热解反应器内置于燃烧反应器中，热解气体在高温下直接进入燃烧反应器燃烧，燃烧放热又直接为热解过程提供热量，而且无需对热解气体中焦油成分进行特殊的二次处理，既充分利用了焦油的能量，又解决了热解气体中焦油冷凝带来的下游设备故障。
[0033]本发明的焦炭气化通过床料的循环将热解气体的燃烧放热提供给焦炭气化，既实现了生物质气化的自供热,又避免了生物质燃烧过程的惰性气体混入气化产物中。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1为本发明的工艺过程及系统装置示意图。
[0035]图中说明:1-热解反应器；2_燃烧反应器；3_气化反应器；4_第一旋风分离器；5-第二旋风分离器；6_气体冷却器；7_余热锅炉；8_给料器；9_床料贮仓；10_调节阀。
【具体实施方式】
[0036]下面结合附图及实施方式对本发明专利作进一步详细的说明:
[0037]本发明的生物质气化制取富氢气体的方法是将生物质的热解过程和焦炭的气化过程分开，生物质首先在内置于燃烧反应器的热解反应器中发生热裂解，其中得到的热解气体通过燃烧为生物质热解过程和焦炭的气化过程提供热量，而热解焦炭进入气化反应器中与气化介质水蒸气发生气化反应(C+H20 — CCHH2，CCHH2O — H2+C02, C+2H20 — H2+2C02),同时利用在燃烧反应器中加热的床料为气化反应提供热量。
[0038]本发明的生物质气化装置包括热解反应器1，燃烧反应器2，气化反应器3，第一旋风分离器4和第二旋风分离器5，气体冷却器6，余热锅炉7，给料器8，床料贮仓9，调节阀10以及连接管路。其中，热解反应器I包括进料口 1A、热解气出口 IB和焦炭出口 1C，且热解反应器I内置于燃烧反应器2中；燃烧反应器2包括空气/床料进口 2A，二次风进口 2B和烟气/床料出口 2C ;气化反应器3包括焦炭进口 3A，水蒸气进口 3B，气化产物出口 3C，第一循环床料/灰渣出口 3D I，第二循环床料/灰渣出口 3D2，返料口 3E ;其中燃烧反应器2烟气/循环床料出口 2C与第一旋风分离器4进口 4A相连，热解反应器I的焦炭出口 IC与给料器8进口 8A连接，给料器8出口 8B与气化反应器3进口 3A直接连接，第一旋风分离器4的料腿4B直接插入气化反应器3中，第一旋风分离器4烟气出口 4C与余热锅炉7的热烟气进口 7A相连；气化反应器3的富氢气体产物出口 3C连接第二旋风分离器5进口 5A，第二旋风分离器出口 5B与冷却器6的热气体进口 6A连接，第二旋风分离器出口 5C与气化反应器返料口 3E相连，气化反应器3的固体床料经排渣口 3D1和3D2由连接管路与床料贮仓9进口 9A连接，床料贮仓9出口 9B由输料管与燃烧反应器2进口 2A连接。
[0039]另外，热解反应器I为下吸式移动床，生物质进料口 IA位于热解反应器I的上部，热解气体出口 IB和焦炭出口均位于热解反应器I下部；热解反应器I置于燃烧反应器2内部且两个反应器的反应物不发生掺混；燃烧反应器2为输运床，燃烧反应器2的床料/ 一次风空气进口 2A位于燃烧反应器2的底部，二次风空气进口 2B位于燃烧反应器2的中下部。气化反应器3为鼓泡床或者喷动床,气化介质水蒸气进口 3B位于气化反应器3的底部,第一循环床料/灰渣出口 3D1位于气化反应器3下部，第二循环床料/灰渣出口(3D2)位于气化反应器3底部，气化反应器3的排渣出口 3D1、3D2与床料贮仓(9)之间的连接管路上装有调节阀10。
[0040]本发明提供的生物质气化制取富氢气体的方法，该方法包括如下步骤:
[0041]步骤1:将经破碎、自然干燥的生物质由热解反应器I上部的进料口 IA送入热解反应器1，在反应温度50(TC~750°C，惰性/还原性气氛下发生热解，生物质转化生成热解气和焦炭；
[0042]步骤2:热解反应器I产生的热解气由热解气出口 IB直接进入燃烧反应器2下部，焦炭由焦炭出口 IC直接进入给料器8，通过给料器8送入气化反应器3 ；
[0043]步骤3:热解气体进入燃烧反应器2与送入的空气发生燃烧，加热燃烧反应器3中的床料，并向内置热解反应器I提供热量，通过一次风、二次风量调整，控制床料的循环量以及燃烧反应器2温度在800°C~1000°C ;高温床料由燃烧烟气携带经第一旋风分离器4的料腿4B送入气化反应器3为焦炭气化提供热量；
[0044]步骤4:焦炭在气化反应器3内与水蒸气发生气化反应，气化反应温度控制在650°C~800°C之间，气化反应器3出口的富氢气体经第二旋风除尘器5除尘后进入气体冷却器6将其中水蒸气冷凝分离后得到干燥的富氢气体；
[0045]步骤5:气化反应器3的固体灰渣和床料由下部的第一循环床料/灰渣出口 3D1和底部的第二循环床料/灰渣出口 3D2排出，通过输送管路返回床料贮仓9，第二旋风除尘器5分离的固体灰分由出口 5C排出后通过气化反应器3的返料口 3E返回气化反应器3或排出装置；[0046]步骤6:空气携带床料贮仓9的床料由燃烧反应器2下部一起进入燃烧反应器2 ；
[0047]步骤7:气化给水先进入气体冷却器6初步加热后，进入余热锅炉7进一步加热成为过热蒸汽；过热水蒸气一部分送入气化反应器，一部分向装置外供汽/供热；
[0048]步骤8:第一旋风除尘器4出口 4C的高温烟气进入余热锅炉7，加热给水后排出装置。
[0049]制取的富氢气体成分:H2:60~85%、CO2:10%~35%和CO: 5%~10%。
[0050]经气体冷却器6和余热锅炉加热出口水蒸气温度在400°C~600°C。
[0051]反应器的操作压力为常压，且热解反应器1>燃烧反应器2>气化反应器3。
[0052]通过返料阀10控制焦炭在气化反应器3中的停留时间。
[0053]所述生物质为经过自然干燥后的农业废弃物、林业废弃物和干化污泥等其它含碳废弃物中的任一种或其任意组合，破碎后的生物质粒径在Imm~10_。
[0054]所述的床料为惰性热载体和催化剂的混合物，在气化反应过程中为气化反应供热的作用，以及促进焦炭与水蒸气的气化反应。
[0055]所述的惰性热载体是A1203、SiO2、灰渣中的任一种，所述的催化剂为K2C03、NiO、CaO> Fe2O3中的任意一种或者任意几种的组合。
[0056]具体的，在上述的装置中，生物质气化制取富氢气体的工艺步骤如下:首先经破碎、自然干燥的生物质由热解反应器I上部进口 IA送入热解反应器1，在惰性/还原性气氛，反应温度500°C~750°C发生热裂解，生物质转化生成热解气和焦炭；其中热解气由下部出口 IB直接进入燃烧反应器2下部，和底部2A送入的空气(一次风)，中下部2B送入的空气(二次风)发生燃烧反应，通过一次风、二次风量调整，控制床料的循环量以及燃烧反应器2温度在800°C~1000°C，由此加热燃烧反应器3中的床料，并向内置热解反应器I提供热量，显著减少热解、燃烧过程的热损失。另外热解反应器I的焦炭由下部出口 IC通过螺旋给料器8送入气化反应器3与预热到400~600°C水蒸气发生气化反应，与此同时，高温床料由燃烧烟气携带经第一旋风分离器4气固分离后，通过料腿4B送入气化反应器3为焦炭气化提供热量，通过床料循环量大小控制气化反应器3的温度在650°C~800°C之间，气化产生的富氢气体经第二旋风除尘器5除尘后进入气体冷却器6将其中水蒸气冷凝分离后得到干燥的富氢气体，气体成分:H2:60~85%、CO2:10%~35%和CO: 5%~10%。气体携带的部分灰渣经第二旋风除尘器5后返回气化反应器3或排出装置；气化反应器3的另一部分固体灰渣和床料由下部出口 3D1或底部出口 3D2排出，通过返料阀10控制气化反应器3密相床层的高度，调节焦炭气化的停留时间；床料和部分灰渣由输送管路返回床料贮仓9，然后再进入燃烧反应器3。生物质气化运行中为常压气化，反应器的操作压力保持:热解反应器1>燃烧反应器2>气化反应器3。
[0057]为了降低焦炭的气化反应温度，提高气化反应速率以及焦炭气化转化率，所采用的床料不仅有惰性热载体A1203、SiO2和灰渣，而且混合有一定比例的催化剂，催化剂为K2C03/Al203、Ni0/Al203、Ca0/Al203、Fe203/Al203中的任意一种或者任意几种的组合，催化剂与惰性床料质量比在0.2~I。通过床料在燃烧反应器2与气化反应器3之间的循环不仅实现两个反应器之间热量的传递，而且实现催化剂的煅烧和再生，并可消除积碳。
[0058]为了充分利用生物质气化过程中高温烟气和富氢气体的高温显热，通过富氢气体冷却器6和余热锅炉7将给水加热到400~600°C，其中部分水蒸气作为气化介质送入气化反应器3，剩余部分的过热蒸汽用于向外供热。
[0059]实施例1
[0060]农业废弃物玉米杆为原料,气化工艺如上所述:玉米杆破碎到Imm左右，含水率<10%,常压下热解反应温度750°c，燃烧反应温度950°C，气化温度750°C，水蒸气/玉米杆质量比2.5，循环床料为Al2O3和K2CO3，二者配比4:1，气化富氢气体经冷凝后的成分H2:63.9%, CO:8.3%, CO2:27.7%, CH4〈0.1%，气体产率:1.35Nm3/kg 玉米杆。
[0061]实施例2
[0062]农业废弃物麦杆为原料，气化工艺如上所述:麦杆破碎到Imm左右，含水率〈10%，常压下热解反应温度70(TC，燃烧反应温度950°C，气化温度70(TC，水蒸气/麦杆质量比2，循环床料为Al2O3和K2CO3, 二者配比4:1，气化富氢气体经冷凝后的成分H2:63.1%，CO:
5.8%, CO2:30.9%, CH4〈0.2%，气体产率:1.0lNmVkg0
[0063]实施例3
[0064]农业废弃物麦杆为原料，气化工艺如上所述:麦杆破碎到Imm左右，含水率〈10%，常压下热解反应温度700°C，燃烧反应温度950°C，气化温度700°C，水蒸气/麦杆质量比2，循环床料为A1203、K2C03和CaO混合物，三者配比3:1:1，气化富氢气体经冷凝后的成分H2:80.6%, CO:3.8%, CO2:15.5%, CH4〈0.1%，气体产率:0.9Nm3/kg 麦杆。
[0065]应理解上述实 施例仅用于说明本发明技术方案的【具体实施方式】，而不用于限制本发明的范围。在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等同形式的修改和替换均落于本申请权利要求所限定的保护范围。
[0066]参考文献
[0067][I]生物质热解和气化制取富氢气体的研究现状，化工进展，2013，32(7):1534-541
[0068][2]谢建军，阴秀丽，吴创之，一种由生物质制备富氢合成气的气化装置及方法，201010214480.3
[0069][3]董长青，蒋景周，杨勇平等，一种生物质气化制氢系统及方法，201010118131.1
[0070][4]王勤辉，骆仲泱，方梦祥等，近零排放的固体燃料无氧气化制氢方法，200310108667.5。
【权利要求】
1.一种生物质气化制取富氢气体的装置，其特征在于:该装置包括热解反应器(1)，燃烧反应器(2)，气化反应器(3)，第一旋风分离器(4)，第二旋风分离器(5)，气体冷却器(6)，余热锅炉(7)，给料器(8)，床料贮仓(9)，调节阀(10)以及连接管路，热解反应器(1)内置于燃烧反应器(2)中；其中， 热解反应器(1)包括进料口( 1A)、热解气出口( 1B)和焦炭出口( 1C);燃烧反应器(2)包括空气/循环床料进口(2A)，二次风进口(2B)和烟气/循环床料出口(2C);气化反应器(3)包括焦炭进口(3A)，水蒸气进口(3B)，气化产物出口(3C)，第一循环床料/灰渣出口(3D1)，第二循环床料/灰渣出口(3D2)； 其中，燃烧反应器(2)烟气/循环床料出口(2C)与第一旋风分离器(4)进口(4A)相连，燃烧反应器(2)的焦炭出口(1C)与给料器(8 )进口( 8A )连接，给料器(8 )出口( 8B )与气化反应器(3 )焦炭进口( 3A)直接连接，第一旋风分离器(4 )的料腿(4B )直接插入气化反应器(3)中，第一旋风分离器(4)烟气出口(4C)与余热锅炉(7)的热烟气进口(7A)相连； 气化反应器(3)的气体产物出口(3C)连接第二旋风分离器(5)进口(5A)，第二旋风分离器出口(5B)与气体冷却器(6)的热气体进口(6A)连接，第二旋风分离器(5)的出口(5C)与气化反应器(3)的返料口(3E)连接，气化反应器(3)的第一循环床料/灰渣出口(3D1)，第二循环床料/灰渣出口(3D2)分别由连接管路与床料贮仓(9)进口(9A)连接，床料贮仓(9)出口(9B)由输料管与燃烧反应器(2)空气/循环床料进口(2A)连接； 气体冷却器(6)给水出口(6D)与余热锅炉(7)的给水进口(7B)连接，余热锅炉(7)的过热蒸汽出口通过管路连接气化反应器(3)的水蒸气进口(3B)。
2.根据权利要求1所述的生物质气化制取富氢气体的装置，其特征在于:热解反应器(1)为下吸式移动床，进料口(1A)位于热解反应器(1)的上部，热解气出口( 1B)和焦炭出口( 1C)均位于热解反应器(1)下部；热解反应器(1)置于燃烧反应器(2)内部且两个反应器的反应物不发生掺混； 燃烧反应器(2)为输运床，燃烧反应器(2)空气/循环床料进口(2A)位于燃烧反应器(2)的底部，二次风进口(2B)位于燃烧反应器(2)的中下部； 气化反应器(3)为鼓泡床或者喷动床，水蒸气进口( 3B)位于气化反应器(3)的底部，第一循环床料/灰渣出口(3D1)和第二循环床料/灰渣出口(3D2)分别位于气化反应器(3)的下部和底部，且两个出口与床料贮仓(9)之间的连接管路上分别装有调节阀(10)。
3.—种生物质气化制取富氢气体的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤: 步骤1:将经破碎、自然干燥的生物质由热解反应器(1)上部的进料口(1A)送入热解反应器(1)，在反应温度50(TC~750°C，惰性/还原性气氛下发生热解，生物质转化生成热解气和焦炭； 步骤2:热解反应器(1)产生的热解气由热解气出口(1B)直接进入燃烧反应器(2)下部，焦炭由焦炭出口(1C)直接进入给料器(8)，通过给料器(8)送入气化反应器(3)； 步骤3:热解气体进入燃烧反应器(2)与送入的空气发生燃烧，加热燃烧反应器(3)中的床料，并向内置热解反应器(1)提供热量，通过一次风、二次风量调整，控制床料的循环量以及燃烧反应器(2)温度在800°C~1000°C ;高温床料由燃烧烟气携带经第一旋风分离器(4)的料腿(4B)送入气化反应器(3)为焦炭气化提供热量； 步骤4:焦炭在气化反应器(3)内与水蒸气发生气化反应，气化反应温度控制在650°C~800°C之间，气化反应器(3)出口的富氢气体经第二旋风除尘器(5)除尘后进入气体冷却器(6)将其中水蒸气冷凝分离后得到干燥的富氢气体； 步骤5:气化反应器(3)的固体灰渣和床料由第一循环床料/灰渣出口(3D1)和第二循环床料/灰渣出口(3D2)排出，通过输送管路返回床料贮仓(9)，第二旋风除尘器(5)分离的固体灰分由出口(5C)排出后通过气化反应器(3)的返料口(3E)返回气化反应器(3)或排出装置； 步骤6:空气携带床料贮仓(9 )的床料由燃烧反应器(2 )下部一起进入燃烧反应器(2 );步骤7:气化给水先进入气体冷却器(6)初步加热后，进入余热锅炉(7)进一步加热成为过热蒸汽；过热水蒸气一部分送入气化反应器，一部分向装置外供汽/供热； 步骤8:第一旋风除尘器(4)出口(4C)的高温烟气进入余热锅炉(7)，加热给水后排出>j-U ρ?α装直。
4.根据权利要求3所述的生物质气化制取富氢气体的方法，其特征在于，制取的富氢气体成分:H2:60 ~85%、CO2:10% ~35% 和 CO: 5% ~10%。
5.根据权利要求3所述的生物质气化制取富氢气体的方法，其特征在于，经气体冷却器(6)和余热锅炉加热出口水蒸气温度在400°C~600°C。
6.根据权利要 求3所述的生物质气化制取富氢气体的方法，其特征在于，反应器的操作压力为常压，且热解反应器(I) >燃烧反应器(2 ) >气化反应器(3 )。
7.根据权利要求3所述的生物质气化制取富氢气体的方法，其特征在于，通过返料阀(10)控制焦炭在气化反应器(3)中的停留时间。
8.根据权利要求3所述的生物质气化制取富氢气体的方法，其特征在于，所述生物质为经过自然干燥后的农业废弃物、林业废弃物和干化污泥等其它含碳废弃物中的任一种或其任意组合，破碎后的生物质粒径在Imm~10_。
9.根据权利要求3所述的生物质气化制取富氢气体的方法，其特征在于，所述的床料为惰性热载体和催化剂的混合物，在气化反应过程中为气化反应供热的作用，以及促进焦炭与水蒸气的气化反应。
10.根据权利要求9所述的生物质气化制取富氢气体的方法，其特征在于，所述的惰性热载体是A1203、SiO2、灰渣中的任一种，所述的催化剂为K2C03、NiO, CaO、Fe2O3中的任意一种或者任意几种的组合。
【文档编号】C10J3/58GK103923705SQ201410112624
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年3月25日 优先权日:2014年3月25日
【发明者】肖军, 沈来宏, 黄瑛, 李海燕, 周亚运 申请人:东南大学