生物质制氢高效脱焦系统的制作方法

本实用新型涉及的是一种制氢技术领域的脱焦系统，特别是一种除焦效果好的生物质制氢高效脱焦系统。

背景技术：

氢气作为高品质清洁能源，应用广泛。目前，工业生产的大多氢气主要是以天然气起始原料通过热催化和气化过程得到的，相比之下，4％是用电解水得到的，而用生物质得到氢气不足1％。传统的化学方法制氢要消耗大量的矿物资源，而且在生产过程中产生的污染物对地球环境会造成破坏。

采用生物质热化学转化制取氢气可以减少使用化石能源制备带来的环境污染，减少温室气体排放，提高可再生能源的而利用率，但目前也存在着亟待解决的问题。在所有生物质热解气化过程中，焦油的产生被认为是制约技术发展的最大难题。焦油是生物质热解气化过程中产生的有机物，是一种大分子多核芳香族碳氢化合物，主要由生物质中的纤维素、半纤维素和木质素热分解生成。焦油在高温下可以发生裂解，与气化气一起呈气体状态，但在低于200℃的情况下就开始凝结为液体。在生物质制氢过程中，产生的焦油会使催化剂结焦进而失活、在低温出冷凝堵塞管道、引起后续操作困扰等，严重影响了制氢效率。

目前采用比较多主要有物理法和热化学法，前者包括湿法(或干湿法)和干法，而后者又包括热裂解和催化裂解。干式法净化一般采用过滤网，此种除焦方式除焦效果差、易堵塞。水洗法虽同时具有除焦、除尘和降温三方面的效果，但是产生的洗焦废水会造成一定的二次污染，同时洗焦废水的净化成本昂贵。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术的不足，提出一种生物质制氢高效脱焦系统，不但解决了传统生物质化学法制氢焦油含量高、除焦效果差的问题，传统除焦催化剂失活、除焦系统堵塞的问题，而且还解决了生物质气化制得燃气中焦油处理不完全，下游设备无法应用等问题。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的，本实用新型包括气化炉、第一除焦反应器、第二除焦反应器、除尘器、换热器、焦油洗涤器、干燥塔、焦炭缓存罐、回水罐、输送泵，气化炉燃气出口布置在气化炉的上端；第一除焦反应器出口、第一除焦反应器进口分别布置在第一除焦反应器的上下端，第一除焦反应器填料布置在第一除焦反应器的中部，第一焦炭排放口布置在第一除焦反应器的底部；第二除焦反应器出口、第二除焦反应器进口分别布置在第二除焦反应器的上下端，第二除焦反应器填料布置在第二除焦反应器的中部，第二焦炭排放口布置在第二除焦反应器的底部；除尘器出口、除尘器入口分别布置在除尘器的上下端，除尘器滤袋布置在除尘器的中部，排灰口布置在除尘器的底部；换热器燃气出口、换热器燃气进口分别布置在换热器的上下端；焦油洗涤器出口、焦油洗涤器进口分别布置在焦油洗涤器的上下端，喷淋装置布置在洗涤器的中部，回流阀布置在洗涤器的底部；干燥塔出口、干燥塔进口分别布置在干燥塔的上下端，干燥剂布置在干燥塔的中部；气化炉燃气出口通过管路与第一除焦反应器进口相连接，第一除焦反应器出口通过管路与第二除焦反应器进口相连接，第二除焦反应器出口通过管路与除尘器入口相连接，除尘器出口通过管路与换热器燃气进口相连接，换热器燃气出口通过管路与焦油洗涤器进口相连接，焦油洗涤器出口通过管路与干燥塔进口相连接；焦炭缓存罐布置在第一焦炭排放口、第二焦炭排放口的下方，焦炭缓存罐通过管路分别与第一焦炭排放口、第二焦炭排放口相连接；回水罐布置在回流阀的下方，输送泵的进水端通过管路与回水罐相连接，输送泵的出水端通过管路与喷淋装置相连接。

进一步地，在本实用新型中，除尘器、焦油洗涤器的下端均为漏斗状。

更进一步地，在本实用新型中，第一除焦反应器的反应温度950℃-1100℃，第一除焦反应器填料为白云石。

更进一步地，在本实用新型中，第二除焦反应器反应温度760℃-800℃，第二除焦反应器填料为镍基催化剂，为双层布置。

更进一步地，在本实用新型中，除尘器为高温脉冲袋式除尘器，除尘器滤袋材料为金属纤维毡，清灰过程采用0.6-0.7mpa高压氮气喷吹。

更进一步地，在本实用新型中，换热器为板式换热器，燃气入口温度为450-500℃，出口温度200℃；所述焦油洗涤器为喷淋洗涤塔，为孔板式或中空式。

本实用新型的系统流程工艺如下：生物质在气化炉中富氧气化，产生的富氢燃气由气化炉燃气出口排出，进入第一除焦反应器。燃气经过第一除焦反应器填料催化裂解，裂解后燃气由第一除焦反应器燃气出口排出，进入第二除焦反应器，催化裂解产生的部分炭黑由第一焦炭排放口排至焦炭缓存罐。燃气在第二除焦反应器种进一步催化裂解后进入除尘器，经过除尘器滤袋除尘，进一步降低燃气中焦油和尘含量，气体中过滤下的尘由排灰口排出。燃气在除尘后进入换热器进行换热，换取热量可用于生物质预热、系统保温等。换热后燃气由焦油洗涤器进口进入焦油洗涤器水洗，由于此时燃气中焦油含量很低，清洗焦油的用水由回流阀排入回水罐，再由输送泵送至喷淋装置循环使用。水洗后燃气进入干燥塔，在干燥剂作用下出去水蒸气，通过干燥塔出口排出进入下一步工艺应用。此时燃气中焦油已基本除尽。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果为：本实用新型提供的生物质制氢除焦系统可操作性强、除焦效果好，在生产过程中无废水产生，设备无堵塞风险、能够实现连续化和自动化生产；本系统提供的生物质燃气除焦装置，分别通过第一除焦反应器及第二除焦反应器对燃气进行两次除焦，保证了除焦效果。第一除焦反应器和第二除焦反应器分开设置，不易堵塞除焦装置，便于在工业中长时间使用。经过整个系统运行后，燃气中焦油含量降至2.5mg/m3左右，完全满足后续工艺需要。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

其中：1、气化炉，11、气化炉燃气出口2、第一除焦反应器，21、第一除焦反应器进口，22、第一除焦反应器出口，23、第一除焦反应器填料，24、第一焦炭排放口，3、第二除焦反应器，31、第二除焦反应器进口，32、第二除焦反应器出口，33、第二除焦反应器填料，34、第二焦炭排放口，4、除尘器，41、除尘器入口，42、除尘器出口，43、排灰口，44、除尘器滤袋，5、换热器，51、换热器燃气进口，52、换热器燃气出口，6、焦油洗涤器，61、焦油洗涤器进口，62、焦油洗涤器出口，63、喷淋装置，64、回流阀7、干燥塔，71、干燥塔进口，72、干燥塔出口，73、干燥剂，8、焦炭缓存罐，9、回水罐，10、输送泵。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例以本实用新型技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

具体实施例图1所示，本实用新型包括气化炉1、第一除焦反应器2、第二除焦反应器3、除尘器4、换热器5、焦油洗涤器6、干燥塔7、焦炭缓存罐8、回水罐9、输送泵10，气化炉燃气出口11布置在气化炉1的上端；第一除焦反应器出口22、第一除焦反应器进口21分别布置在第一除焦反应器2的上下端，第一除焦反应器填料23布置在第一除焦反应器2的中部，第一焦炭排放口24布置在第一除焦反应器2的底部；第二除焦反应器出口32、第二除焦反应器进口31分别布置在第二除焦反应器3的上下端，第二除焦反应器填料33布置在第二除焦反应器3的中部，第二焦炭排放口34布置在第二除焦反应器3的底部；除尘器出口42、除尘器入口41分别布置在除尘器4的上下端，除尘器滤袋44布置在除尘器4的中部，排灰口43布置在除尘器4的底部；换热器燃气出口52、换热器燃气进口51分别布置在换热器5的上下端；焦油洗涤器出口62、焦油洗涤器进口61分别布置在焦油洗涤器6的上下端，喷淋装置63布置在洗涤器6的中部，回流阀64布置在洗涤器6的底部；干燥塔出口72、干燥塔进口71分别布置在干燥塔7的上下端，干燥剂73布置在干燥塔7的中部；气化炉燃气出口11通过管路与第一除焦反应器进口21相连接，第一除焦反应器出口22通过管路与第二除焦反应器进口31相连接，第二除焦反应器出口32通过管路与除尘器入口41相连接，除尘器出口42通过管路与换热器燃气进口51相连接，换热器燃气出口52通过管路与焦油洗涤器进口61相连接，焦油洗涤器出口62通过管路与干燥塔进口71相连接；焦炭缓存罐8布置在第一焦炭排放口24、第二焦炭排放口34的下方，焦炭缓存罐8通过管路分别与第一焦炭排放口24、第二焦炭排放口34相连接；回水罐9布置在回流阀64的下方，输送泵10的进水端通过管路与回水罐9相连接，输送泵10的出水端通过管路与喷淋装置63相连接；除尘器4、焦油洗涤器6的下端均为漏斗状。

在本实用新型的实施过程中，生物质在气化炉1中富氧气化，产生的富氢燃气由气化炉燃气出口11排出，进入第一除焦反应器2。燃气经过第一除焦反应器填料23催化裂解，裂解后燃气由第一除焦反应器燃气出口22排出，进入第二除焦反应器3，催化裂解产生的部分炭黑由第一焦炭排放口24排至焦炭缓存罐8。燃气在第二除焦反应器3中进一步催化裂解后进入除尘器4，经过除尘器滤袋44除尘，进一步降低燃气中焦油和尘含量，气体中过滤下的尘由排灰口43排出。燃气在除尘后进入换热器5进行换热，换取热量可用于生物质预热、系统保温等。换热后燃气由焦油洗涤器进口61进入焦油洗涤器6水洗，由于此时燃气中焦油含量很低，清洗焦油的用水由回流阀64排入回水罐9，再由输送泵送至喷淋装置63循环使用。水洗后燃气进入干燥塔7，在干燥剂73作用下出去水蒸气，通过干燥塔出口72排出进入下一步工艺应用。此时燃气中焦油已基本除尽。

其中：气化炉1可以是流化床气化炉、下吸式气化炉；第一除焦反应器2反应温度950℃-1100℃，填料催化剂为白云石，此类催化剂廉价易得，除焦效果好；第二除焦反应器3反应温度760℃-800℃，填料催化剂为镍基催化剂，按照双层布置，在该温度段，除焦效果最佳；除尘器4为高温脉冲袋式除尘器，滤袋材料为金属纤维毡，清灰过程采用0.6-0.7mpa高压氮气喷吹；换热器5为板式换热器，燃气入口温度为450-500℃，出口温度200℃；焦油洗涤器6为喷淋洗涤塔，可以是孔板式、中空式等结构，不需安装填料，保证气流速在2-3m/s；干燥塔填料为一般干燥剂。

在中试装置实验中，流化床气化炉出口11燃气焦油含量为50g/m3，经过整个系统运行后，干燥塔7出口燃气中焦油含量为2.5mg/m3,且燃气质量及成分无变化，完全满足后续工艺处理需要。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。