等离子体裂解水制氢耦合生物质热解气制一氧化碳系统的制作方法

本发明涉及生物质热解，具体涉及一种生物质热解耦合等离子体湿重整热解油气制氢系统。

背景技术：

1、随着国内风电、光伏发电的装机日益增多，因其发电的间歇性，波动不连续使其入网变得相对困难，有时候电网无法及时调整负荷而不得已使具备发电能力的风能及光被放弃。目前国内弃风，弃光率很高，为了尽可能多的利用这些绿色能源，国家已开展了抽水蓄能的尝试，并开展了多处试点。该种蓄能方式投资巨大，而且对项目选址有着多种要求，因此无法大规模推广。另外，随着国内化石能源的消耗日益增加，碳排放对环境的压力也日益增加，因此，国家提出氢能战略，以降低对化石能源的依赖。目前电能制氢主要路线是电解水制氢，且成熟的技术是碱性电解水制氢(alk)，这种技术主要的设备是电解槽，由于该技术使用的是碱性水，设备腐蚀性大，且大型化难度大，另外也存在安全性问题，因此其大规模推广一直存在障碍。

2、公开号为cn117326525a的名为《一种煤和生物质共等离子气化耦合化学链制氢工艺》的专利申请给出了利用等离子气化炉将生物质与气化剂水蒸汽反应产生一氧化碳和氢气 ，然后利用一氧化碳和氢气还原氧化铁，最后利用还原铁与水反应制得纯氢的技术方案，该方案的工艺路线太长，不利于工业制备。而且制备过程能源全靠电能提供，制备还原铁时能耗非常高，同时要求一氧化碳和氢气总含量要达到90%以上，这对前端气化工艺要求非常严苛。

技术实现思路

1、为了简化工业上基于生物质制氢的生产工艺，并提供更高的氢元素的转化率和提供更高的能源利用率，本发明提供一种等离子体裂解水制氢耦合生物质热解气制一氧化碳系统。

2、本发明提供一种等离子体裂解水制氢耦合生物质热解气制一氧化碳系统，包括热解系统、重整系统以及提氢系统；

3、热解系统将输入的生物质热解为热解油气，并向重整系统供应热解油气；

4、重整系统基于等离子重整技术将热解油气重整为重整气，并向提氢系统供应重整气；

5、提氢系统将重整气冷却后提取其中的氢气。

6、优选地，所述热解系统包括热解炉，未经干燥的生物质在热解炉中闪速热解产生富含水蒸气的热解油气。

7、优选地，所述热解系统利用加热的金属颗粒在所述热解炉 中与所述生物质混合并加热所述生物质。

8、优选地，还包括电加热装置以及金属颗粒分离装置，金属颗粒首先在电加热装置中被加热，然后输送至热解炉中并在热解炉中与生物质之间充分混合并换热；热解炉中的固体物料输送至金属颗粒分离装置中筛分重新得到金属颗粒。

9、优选地，所述金属颗粒分离装置中筛分重新得到金属颗粒循环至所述电加热装置中重新加热。

10、优选地，所述电加热装置设置具有坡度的下落床，金属颗粒以及生物质在下落床上受重力作用一边下落一边翻滚，完成互相之间的混合与热传递。

11、优选地，所述重整系统包括等离子加热炉，所述等离子加热炉在两电极之间引发高压电弧，并将炉内温度维持在1050℃以上，富含水蒸气的热解油气重整为重整气，重整气中富含氢气。

12、优选地，所述提氢系统包括换热系统以及氢分离系统；重整气首先进入换热系统中换热降温，然后进入氢分离系统中分离出氢气并收集。

13、优选地，所述重整气分离出氢气后得到乏气，所述乏气输送至燃气轮机发电。

14、优选地，所述重整气分离出氢气后得到乏气，所述乏气回送至所述换热系统中用于与所述重整气换热，换热升温后的所述乏气输送至燃气轮机发电。本发明利用生物质热解油气经等离子重整制氢，利用等离子裂解热解油气中的水蒸汽产生氧气和氢气，同时利用热解油气中的碳去夺取等离子裂解水蒸汽产生的氧气，实现等离子裂解水蒸汽制氢的稳定输出的同时不需要其他原料投入。氢的来源主要是生物质自身携带的水份在等离子体重整炉内裂解产生，氢气产量大。

技术特征：

1.一种等离子体裂解水制氢耦合生物质热解气制一氧化碳系统，其特征在于，包括热解系统(1)、重整系统(2)以及提氢系统(3)；

2.如权利要求1所述的等离子体裂解水制氢耦合生物质热解气制一氧化碳系统，其特征在于，所述热解系统(1)包括热解炉(11)，未经干燥的生物质在热解炉(11)中闪速热解产生富含水蒸气的热解油气。

3. 如权利要求2所述的等离子体裂解水制氢耦合生物质热解气制一氧化碳系统，其特征在于，所述热解系统(1)利用加热的金属颗粒在所述热解炉(11) 中与所述生物质混合并加热所述生物质。

4.如权利要求3所述的等离子体裂解水制氢耦合生物质热解气制一氧化碳系统，其特征在于，还包括电加热装置(12)以及金属颗粒分离装置(13)，金属颗粒首先在电加热装置(12)中被加热，然后输送至热解炉(11)中并在热解炉(11)中与生物质之间充分混合并换热；热解炉(11)中的固体物料输送至金属颗粒分离装置(13)中筛分重新得到金属颗粒。

5.如权利要求4所述的等离子体裂解水制氢耦合生物质热解气制一氧化碳系统，其特征在于，所述金属颗粒分离装置(13)中筛分重新得到金属颗粒循环至所述电加热装置(12)中重新加热。

6.如权利要求4所述的等离子体裂解水制氢耦合生物质热解气制一氧化碳系统，其特征在于，所述电加热装置(12)设置具有坡度的下落床，金属颗粒以及生物质在下落床上受重力作用一边下落一边翻滚，完成互相之间的混合与热传递。

7.如权利要求1所述的等离子体裂解水制氢耦合生物质热解气制一氧化碳系统，其特征在于，所述重整系统(2)包括等离子加热炉(21)，所述等离子加热炉(21)在两电极之间引发高压电弧，并将炉内温度维持在1050℃以上，富含水蒸气的热解油气重整为重整气，重整气中富含氢气。

8.如权利要求1所述的等离子体裂解水制氢耦合生物质热解气制一氧化碳系统，其特征在于，所述提氢系统(3)包括换热系统(31)以及氢分离系统(32)；重整气首先进入换热系统(31)中换热降温，然后进入氢分离系统(32)中分离出氢气并收集。

9.如权利要求8所述的等离子体裂解水制氢耦合生物质热解气制一氧化碳系统，其特征在于，所述重整气分离出氢气后得到乏气，所述乏气输送至燃气轮机发电。

10.如权利要求8所述的等离子体裂解水制氢耦合生物质热解气制一氧化碳系统，其特征在于，所述重整气分离出氢气后得到乏气，所述乏气含一氧化碳，所述乏气回送至所述换热系统(31)中用于与所述重整气换热，换热升温后的所述乏气输送至燃气轮机发电。

技术总结本发明提供生物质热解耦合等离子体湿重整热解油气制氢系统。生物质热解耦合等离子体湿重整热解油气制氢系统，包括热解系统、重整系统以及提氢系统；热解系统将输入的生物质热解为热解油气，并向重整系统供应热解油气；重整系统基于等离子重整技术将热解油气重整为重整气，并向提氢系统供应重整气；提氢系统将重整气冷却后提取其中的氢气。该技术方案利用生物质热解油气经等离子重整制氢，利用等离子裂解热解油气中的水蒸汽产生氧气和氢气，同时利用热解油气中的碳去夺取等离子裂解水蒸汽产生的氧气，实现等离子裂解水蒸汽制氢的稳定输出的同时不需要其他原料投入。氢的来源主要是生物质自身携带的水份在等离子体重整炉内裂解产生，氢气产量大。技术研发人员：娄文昊,娄建军,黄杨柳,杨年龙,张秋民受保护的技术使用者：新疆乾海环保科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17