一种用于生物质制氢工艺的蒸汽回热回质循环系统的制作方法

本技术属于生物质气化气高效利用领域，具体涉及一种用于生物质制氢工艺的蒸汽回热回质循环系统。

背景技术：

1、生物质是世界上最丰富的可再生资源之一，氢能源是未来理想的能源载体。以生物质为原料制氢具有节能、环保、来源丰富等优点。目前，研究较多且相对成熟的生物质制氢技术为热化学过程，主要是将生物质气化或热解，再进行重整和水气置换反应，获得高含水率的富氢气化气，再经过变压吸附制取氢气。

2、气化气的水蒸气含量高达50％以上，含有大量的蒸汽潜热。气化气在进入变压吸附工序前需要进行降温脱水，以满足进入变压吸附装置的气体含水率要求。这种工艺不仅浪费了大量的水资源和蒸汽潜热，降温工序也消耗了大量的能源。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种用于生物质制氢工艺的蒸汽回热回质循环系统，本实用新型提供的蒸汽回热回质循环系统既回收了富氢气化气中的水资源和蒸汽潜热，降低了降温工序的能耗，又为上游气化和水气置换工序提供蒸汽原料。

2、为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

3、本实用新型的第一个方面，提供一种用于生物质制氢工艺的蒸汽回热回质循环系统，包括：

4、喷淋闪蒸单元，包括喷淋装置、闪蒸装置和循环泵，喷淋装置与闪蒸装置之间通过管道连接，用于将喷淋装置内的喷淋水输送至闪蒸装置内；喷淋装置用于将生物质气化气喷淋换热得到降温后的气化气，闪蒸装置用于将喷淋装置排出的喷淋水闪蒸得到闪蒸蒸汽；循环泵的液体入口与闪蒸装置底部相连，循环泵的液体出口与喷淋装置顶部相连，用于将闪蒸装置的喷淋水送回喷淋装置，再次对气化气进行喷淋降温；

5、气体加热装置，与喷淋闪蒸单元的闪蒸蒸汽出口相连，用于对闪蒸蒸汽进一步加热升温得到高温蒸汽，并将高温蒸汽作为蒸汽原料输送至生物质制氢工艺中气化和水气置换工序。

6、本实用新型通过喷淋水回收气化气中的水蒸气及其潜热，升温后的喷淋水通过闪蒸获得闪蒸蒸汽，闪蒸蒸汽通过加热装置进行升温，生产300～1300℃的高温蒸汽，回用于气化和水气置换工序。针对生物质制氢技术中气化气降温脱水工艺存在水资源浪费和能源浪费问题，本实用新型在气化气降温脱水工序前设置蒸汽回热回质循环系统，不仅将气化气中的水资源和蒸汽潜热进行回收，同时降低了降温工序的能源消耗，又为上游气化和水气置换工序提供蒸汽原料。

7、作为进一步的技术方案，所述喷淋闪蒸单元为喷淋闪蒸一体塔，所述喷淋闪蒸一体塔为封闭式罐体结构，上部为喷淋段，下部为闪蒸段，喷淋段和闪蒸段分别为独立空间，二者由隔板分开；喷淋段设有气化气入口，喷淋段和闪蒸段通过连通管连接，用于将喷淋段的喷淋水输送至闪蒸段内；闪蒸段设有闪蒸蒸汽出口，闪蒸蒸汽出口与加热装置的蒸汽入口相连。喷淋闪蒸一体塔集喷淋和闪蒸为一体，节省占地面积。

8、作为进一步的技术方案，所述连通管液封高度满足闪蒸一体塔下部的闪蒸段的真空度要求，用于防止气化气由喷淋段通过连通管进入闪蒸段。

9、作为进一步的技术方案，所述隔板倾斜放置。倾斜放置的隔板有利于喷淋水的汇集，汇集的喷淋水经连通管直接输送至闪蒸段中。

10、作为进一步的技术方案，喷淋闪蒸单元的闪蒸蒸汽出口和气体加热装置之间的管道上设有压缩机，所述压缩机用于提高闪蒸蒸汽的温度和压力，同时为喷淋闪蒸单元的闪蒸段提供真空环境。

11、作为进一步的技术方案，所述压缩机包括离心式压缩机、罗茨式压缩风机、螺杆式压缩机或往复式压缩机中的一种。所述压缩机还可选择其他形式的气体压缩设备，只要能实现提高闪蒸蒸汽的温度和压力，同时为喷淋闪蒸单元的闪蒸段提供真空环境的目的即可。

12、作为进一步的技术方案，所述气体加热装置为加热炉。通过加热炉，闪蒸蒸汽的温度进一步升高，可生产300～1300℃的高温蒸汽。

13、作为进一步的技术方案，所述加热炉为管式加热炉、蓄热式加热炉中的一种或几种。当用于生产300-600℃蒸汽时，可以采用管式加热器(炉)，也可以采用蓄热式加热炉。当用于生产600-1300℃蒸汽时，可以采用蓄热式加热炉，也可以采用管式加热器(炉)+蓄热式加热炉的形式。加热炉的种类可调节，能获得目的温度的高温蒸汽即可。

14、作为进一步的技术方案，所述喷淋闪蒸单元包括：

15、喷淋塔，用于将生物质气化气喷淋换热得到低温气化气；

16、闪蒸塔，用于将喷淋塔排出的喷淋水闪蒸得到闪蒸蒸汽，所述喷淋塔排出的喷淋水用作所述闪蒸塔的水源。此喷淋闪蒸单元为分体式的，由相连的喷淋塔和闪蒸塔组成。

17、作为进一步的技术方案，喷淋塔的喷淋水出口与闪蒸塔之间的管道上设有水泵，用于将喷淋水提升至闪蒸塔内。

18、本实用新型的有益效果为：

19、本实用新型解决了高含水率的富氢气化气降温脱水带来的水资源和能源浪费问题。本实用新型在气化气降温脱水工序前设置蒸汽回热回质循环系统，在对气化气脱水的同时，生产出高温蒸汽回用于气化和水气置换工序，既回收了富氢气化气中的水资源和蒸汽潜热，降低了降温工序的能耗，又为上游气化和水气置换工序提供蒸汽原料。

20、本实用新型通过喷淋水回收气化气中的水蒸气及其潜热，升温后的喷淋水通过闪蒸获得闪蒸蒸汽，闪蒸蒸汽通过加热装置进行升温，可生产300～1300℃的高温蒸汽，回用于气化和水气置换工序。

技术特征：

1.一种用于生物质制氢工艺的蒸汽回热回质循环系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的用于生物质制氢工艺的蒸汽回热回质循环系统，其特征在于，所述喷淋闪蒸单元为喷淋闪蒸一体塔，所述喷淋闪蒸一体塔为封闭式罐体结构，上部为喷淋段，下部为闪蒸段，喷淋段和闪蒸段分别为独立空间，二者由隔板分开；喷淋段设有气化气入口，喷淋段和闪蒸段通过连通管连接，用于将喷淋段的喷淋水输送至闪蒸段内；闪蒸段设有闪蒸蒸汽出口，闪蒸蒸汽出口与加热装置的蒸汽入口相连。

3.如权利要求2所述的用于生物质制氢工艺的蒸汽回热回质循环系统，其特征在于，所述连通管液封高度满足闪蒸一体塔下部的闪蒸段的真空度要求，用于防止气化气由喷淋段通过连通管进入闪蒸段。

4.如权利要求2所述的用于生物质制氢工艺的蒸汽回热回质循环系统，其特征在于，所述隔板倾斜放置。

5.如权利要求1所述的用于生物质制氢工艺的蒸汽回热回质循环系统，其特征在于，喷淋闪蒸单元的闪蒸蒸汽出口和气体加热装置之间的管道上设有压缩机，所述压缩机用于提高闪蒸蒸汽的温度和压力，同时为喷淋闪蒸单元的闪蒸段提供真空环境。

6.如权利要求5所述的用于生物质制氢工艺的蒸汽回热回质循环系统，其特征在于，所述压缩机包括离心式压缩机、罗茨式压缩风机、螺杆式压缩机或往复式压缩机中的一种。

7.如权利要求1所述的用于生物质制氢工艺的蒸汽回热回质循环系统，其特征在于，所述气体加热装置为加热炉。

8.如权利要求7所述的用于生物质制氢工艺的蒸汽回热回质循环系统，其特征在于，所述加热炉为管式加热炉、蓄热式加热炉中的一种或几种。

9.如权利要求1所述的用于生物质制氢工艺的蒸汽回热回质循环系统，其特征在于，所述喷淋闪蒸单元包括：

10.如权利要求9所述的用于生物质制氢工艺的蒸汽回热回质循环系统，其特征在于，喷淋塔的喷淋水出口与闪蒸塔之间的管道上设有水泵，用于将喷淋水提升至闪蒸塔内。

技术总结本技术公开了一种用于生物质制氢工艺的蒸汽回热回质循环系统，属于生物质气化气高效利用领域。本技术在气化气降温脱水工序前设置蒸汽回热回质循环系统，利用依次相连的喷淋装置、闪蒸装置和气体加热装置，在对气化气脱水的同时，生产出300～1300℃的高温蒸汽回用于气化和水气置换工序，既回收了富氢气化气中的水资源和蒸汽潜热，降低了降温工序的能耗，又为上游气化和水气置换工序提供蒸汽原料，解决了高含水率的富氢气化气降温脱水带来的水资源和能源浪费问题。技术研发人员：李伟明,马春元,张广海,赵传宁,潘峰,宋德升,张鑫受保护的技术使用者：山东祥桓环境科技有限公司技术研发日：20230711技术公布日：2024/2/19