一种生物质热解重整制氢系统及方法与流程

本发明涉及生物质热解制备氢气，特别涉及一种生物质热解重整制氢系统及方法。

背景技术：

1、生物质能是理想的清洁可再生能源，具有二氧化碳零排放的特点。氢能作为清洁燃料及重要的化工原料，在化工、交通、能源等领域均有着广泛用途。目前氢气制备仍以化石燃料制备的灰氢为主，采用弃风弃光等新能源电力制备绿氢近年来虽然得到重视，但考虑到风电、光伏资源分布的区域特性和风电、光伏发电的波动性，实现由风电、光伏大规模制备绿氢仍有一定难度。

2、就生物质制氢技术而言，通常可分为热化学制氢和生物法制氢，生物法制氢又以发酵制氢、光解制氢及沼气重整制氢等为主。热化学制氢技术主要包括生物质气化制氢和生物质热解燃气重整制氢，如专利申请文件cn115678618a公开了内热式生物质气化制氢系统及其制氢方法，其中通过设置电阻式加热棒对储水槽内的水进行加热生成水蒸气，水蒸气通过混合管路连通至气化炉。

3、上述系统中不能对生物质热解重整制氢过程中产生的能量和热量进行利用，不能实现生物质热解重整制氢系统的自供热，能量利用效率低下。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述不足，本发明提供的一种生物质热解重整制氢系统及方法，能够对生物质热解过程中产生的能量和热量进行充分利用，并且能够实现生物质热解重整制氢系统的自供热，提高了能量利用效率。

2、本发明提供的生物质热解重整制氢系统，包括热解炭化炉，其顶部设置有热解气出口，底部设置有出料口，还包括：

3、重整制氢炉，其顶部与所述出料口连通，所述重整制氢炉的炉壁上设置有加热腔，所述加热腔连通有第一烟气入口和第一烟气出口，所述重整制氢炉的内部连通有反应气入口；

4、二燃室，其具有燃气入口和烟气出口，所述燃气入口和所述热解气出口连通，所述烟气出口和所述第一烟气入口连通；

5、反应气供气组件，包括加热管道，所述加热管道设置在所述二燃室内，所述加热管道的一端延伸出二燃室连接有供气管线，另外一端延伸出二燃室与所述反应气入口连通。

6、优选的，所述反应气供气组件还包括水箱，水箱外壁具有加热腔，所述加热腔具有入口和出口，所述入口和所述第一烟气出口连通，所述水箱具有蒸汽出口，所述蒸汽出口和所述供气管线连通。

7、优选的，所述蒸汽出口连接有汽水分离器，所述汽水分离器的气体出口和所述供气管线连通。

8、优选的，所述热解炭化炉具有第二烟气入口，所述热解炭化炉的一侧设置有空气换热箱，所述空气换热箱内设置有空气换热管道，所述空气换热箱的入口与所述水箱外壁加热腔的出口连通，所述空气换热箱的出口与所述第二烟气入口连通。

9、优选的，所述热解炭化炉的顶部设置有入料口，所述入料口连接有原料输送通道，所述原料输送通道外套设有加热套管，所述原料输送通道和加热套管之间设置有蓄热材料，所述空气换热管道的出口端与所述加热套管连通。

10、优选的，还包括给料箱，所述给料箱的出口连接破碎箱，所述破碎箱的出口与所述原料输送通道连通，所述给料箱和所述破碎箱均与所述空气换热管道的出口端连通。

11、在上述生物质热解重整制氢系统的基础上，还包括生物质热解重整制氢方法，该方法包括：

12、将原料输送至热解炭化炉，在热解炭化炉内进行碳化，生成热解气和生物质炭；

13、将热解气输送至二燃室燃烧产生高温烟气，高温烟气对重整制氢炉进行加热；

14、生物质炭进入重整制氢炉内；

15、反应气经过二燃室内的高温烟气加热后输送至重整制氢炉内；

16、生物质炭与加热后的反应气、催化剂进行反应，生成氢气。

17、优选的，所述高温烟气的温度为700℃～750℃，高温烟气与反应气和空气进行换热，换热后温度降至300℃～320℃的中温烟气，中温烟气对热解炭化炉进行加热。

18、优选的，所述热解炭化炉的反应温度为260℃～320℃，所述重整制氢炉的反应温度为600℃～650℃。

19、优选的，将原料输送至热解炭化炉前，与高温烟气进行换热后的空气将原料进行烘干。

20、与现有技术相比，本发明提供的一种生物质热解重整制氢系统及方法，其有益效果是：

21、1、本发明通过将热解炭化炉内的生物质原料热解反应产生的热解气输送至二燃室内进行燃烧，燃烧的高温烟气输送至重整制氢炉炉壁上的加热腔内，对重整制氢炉进行加热，燃烧的同时对反应气的加热管道进行加热，提供高温反应气的同时能够提供反应所需的高温条件，能够实现生物质热解重整制氢系统的自供热，提高了能量利用效率。

22、2、本发明利用生物质原料热解产生的可燃气燃烧作为系统的热源，通过多级利用，实现对生物质原料的多级、多段烘干，以及水蒸气制备、热解炭化炉的加热、重整制氢炉的加热保温，进一步提高了能量利用的效率。

技术特征：

1.一种生物质热解重整制氢系统，包括热解炭化炉(1)，所述热解炭化炉(1)的顶部设置有热解气出口(101)，底部设置有出料口(102)，其特征在于，还包括：

2.如权利要求1所述的生物质热解重整制氢系统，其特征在于，所述反应气供气组件还包括水箱(5)，水箱(5)外壁具有加热腔，所述加热腔具有入口和出口，所述入口和所述第一烟气出口连通，所述水箱(5)具有蒸汽出口(501)，所述蒸汽出口(501)和所述供气管线连通。

3.如权利要求2所述的生物质热解重整制氢系统，其特征在于，所述蒸汽出口(501)连接有汽水分离器(6)，所述汽水分离器(6)的气体出口和所述供气管线连通。

4.如权利要求2所述的生物质热解重整制氢系统，其特征在于，所述热解炭化炉(1)具有第二烟气入口(103)，所述热解炭化炉(1)的一侧设置有空气换热箱(7)，所述空气换热箱(7)内设置有空气换热管道(8)，所述空气换热箱(7)的入口与所述水箱(5)外壁加热腔的出口连通，所述空气换热箱(7)的出口与所述第二烟气入口(103)连通。

5.如权利要求4所述的生物质热解重整制氢系统，其特征在于，所述热解炭化炉(1)的顶部设置有入料口，所述入料口连接有原料输送通道(11)，所述原料输送通道(11)外套设有加热套管(12)，所述原料输送通道(11)和加热套管(12)之间设置有蓄热材料，所述空气换热管道(8)的出口端与所述加热套管(12)连通。

6.如权利要求5所述的生物质热解重整制氢系统，其特征在于，还包括给料箱(14)，所述给料箱(14)的出口连接破碎箱(13)，所述破碎箱(13)的出口与所述原料输送通道(11)连通，所述给料箱(14)和所述破碎箱(13)均与所述空气换热管道(8)的出口端连通。

7.生物质热解重整制氢方法，其特征在于，采用权利要求1-6任一所述的系统，所述方法包括：

8.如权利要求7所述的生物质热解重整制氢方法，其特征在于，所述高温烟气的温度为700℃～750℃，高温烟气与反应气和空气进行换热，换热后温度降至300℃～320℃的中温烟气，中温烟气对热解炭化炉(1)进行加热。

9.如权利要求8所述的生物质热解重整制氢方法，其特征在于，所述热解炭化炉(1)的反应温度为260℃～320℃，所述重整制氢炉(2)的反应温度为600℃～650℃。

10.如权利要求8所述的生物质热解重整制氢方法，其特征在于，将原料输送至热解炭化炉(1)前，与高温烟气进行换热后的空气将原料进行烘干。

技术总结本发明涉及生物质热解制备氢气技术领域，特别涉及一种生物质热解重整制氢系统及方法，生物质热解重整制氢系统包括热解炭化炉、重整制氢炉、二燃室、反应气供气组件。热解炭化炉的顶部设置有热解气出口，底部设置有出料口。重整制氢炉的炉壁上设置有加热腔，加热腔连通有第一烟气入口和第一烟气出口，重整制氢炉的内部连通有反应气入口。二燃室具有燃气入口和烟气出口，燃气入口和热解气出口连通，烟气出口和第一烟气入口连通。反应气供气组件的加热管道设置在二燃室内，加热管道的一端连接供气管线，另外一端与反应气入口连通，提供高温反应气的同时能够提供反应所需的高温条件，能够实现生物质热解重整制氢系统的自供热，提高了能量利用效率。技术研发人员：雷永智,李文涛,高徐军,马勃,贾宝,张浩,吕佼佼受保护的技术使用者：中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/6