CN108313979A - 一种利用兰炭余热耦合生物质气化制氢的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用兰炭余热耦合生物质气化制氢的装置，属于兰炭厂余热利用和生物质制氢的交叉技术领域。包括熄焦池和气化炉，在熄焦池上开设有落焦口，熄焦池内部设有过热器，过热器进口设有进水系统；熄焦池通过蒸汽管与气化炉连接，气化炉由隔板分为一级气化室与二级气化室，一级气化室上设有进料口，内部设有布风装置；一级气化室与二级气化室之间通过引气管连接，二级气化室上装有排气管。所述装置利用兰炭余热、荒煤气和废弃生物质，通过简单的化学反应制得清洁的能源氢气，具有变废为宝、绿色生产的特色。而且该装置简单易行、安全可靠、成本低廉。

Description

一种利用兰炭余热耦合生物质气化制氢的装置
技术领域
本发明属于兰炭厂余热利用和生物质制氢的交叉技术领域，具体涉及一种采用兰炭余热耦合生物质气化制氢的装置。
背景技术
氢气作为一种清洁二次能源，其用量和应用范围日益增加。由于自然界中不存在纯氢,只能通过其他化学物质转化、分解和分离得到纯氢。尽管目前已有化石燃料制氢、可再生能源制氢和水电解制氢三种。化石燃料和水电解制氢具有能耗高和污染物生成量大的缺点。采用太阳能光热和高温热化学分解水制氢对材料要求苛刻，研究所需投入大，相关研究需要在国家层面组织联合攻关。由于我国生物质资源种类繁多、数量巨大，再加上生物质是能量和氢的双重载体，氢质量含量约6％。因此，生物质制氢具有巨大的发展潜力。目前，国家出台多项政策鼓励企业进行余热回收利用。兰炭企业是榆林地区的支柱产业。而大部分兰炭企业不考虑对兰炭熄焦余热的回收再利用。因此，本发明将兰炭余热回收用于生物质制氢中，使兰炭余热和废弃生物质携带的低品位能源变为优质的清洁能源氢气。
发明内容
为了将兰炭余热和废弃生物质变废为宝，本发明将提供一种利用兰炭余热耦合生物质气化制氢的装置。
本发明是通过以下技术方案来实现：
本发明公开的一种利用兰炭余热耦合生物质气化制氢的装置，包括熄焦池和气化炉，熄焦池通过蒸汽管与气化炉连接；
在熄焦池上开设有落焦口，在熄焦池内设有过热器，过热器的进口端连接进水系统；气化炉由隔板分隔为一级气化室与二级气化室，一级气化室与二级气化室之间通过引气管连接，一级气化室上设有进料口，内部设有布风装置；二级气化室上安装有排气管。
优选地，所述过热器由膜式板和固设在模式板上的管道组成。
优选地，所述过管道为弯管式管道或屏式管道。
优选地，所述蒸汽管和管道采用低碳钢或合金钢制成。
所述进水系统包括进水管、水泵和进水阀，进水阀通过进水管与水泵连接。
在蒸汽管上装有排气阀、压力表和温度计。
所述引气管上装有逆止阀。
所述布风装置由布风板和设置在一级气化室底部的进气管组成。
与现有技术相比，本发明的有益的技术效果为：
本发明公开的利用兰炭余热耦合生物质气化制氢的装置，气化炉用隔板分为两层，隔板下方为一级气化室，隔板上方为二级气化室。一级气化室的底部设有布风装置，一级气化室上安装有进料口，一级气化室和二级气化室之间有连接管。生物质块料从一级气化室的进料口落在布风装置上，400℃-500℃的高温荒煤气从布风装置进入一级气化室内，使生物质发生一次气化，产生的含氢气体通过两级气化室之间的连接管进入二级气化室中。将自来水引入过热器中，与熄焦池落焦口下落的高温半焦逆向流动。过热器具有双面受热功能，可有效利用高温兰炭余热将水变为高温高压蒸汽并送入到气化炉的二级气化室中，与生物质气化气相混合，进一步发生气化反应，提高氢气产量。本装置有效利用了兰炭废热、荒煤气和废弃生物质，具有变废为宝、绿色生产的特色。而且该装置简单易行、节能环保、安全可靠、运行便捷、成本低廉。
进一步地，过热器由膜式板和固设在模式板上的管道组成，管道可以设置为蛇形管式管道或屏式管道，因而能够高效利用高温兰炭余热将水变为高温高压蒸汽。
进一步地，蒸汽管和过热器的管道材质采用优质低碳钢或合金钢，可以增加设备的安全性和使用寿命。
进一步地，过热器进口处的进水系统设置有水泵和进水阀，可以控制进入过热器的水量大小，调节水蒸气的生产速度。
进一步地，蒸汽管上的压力表和温度计可以实时监测水蒸气的温度和压力，从而通过排气阀进行调节。
进一步地，引气管上装有逆止阀，防止二级气化室中的气体回流进一级气化室，影响反应效率。
进一步地，布风装置中的布风板和进气管，使气流均匀地分布，提高反应效率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图：
图中：1.进水管；2.水泵；3.进水阀；4.管道；5.过热器；6.熄焦池；7.落焦口；8.排气阀；9.蒸汽管；10.压力表；11.温度计；12.二级气化室；13.排气管；14.隔板；15.引气管；16.逆止阀；17.进料口；18.布风板；19.进气管；20.一级气化室。
具体实施方式
参见图1，为本发明的利用兰炭余热耦合生物质气化制氢的装置，包括熄焦池6和气化炉，熄焦池6通过蒸汽管9与气化炉连接；
在熄焦池6上开设有落焦口7，在熄焦池6内设有过热器5，过热器5的进口端连接进水系统；气化炉由隔板14分隔为一级气化室20与二级气化室12，一级气化室20与二级气化室12之间通过引气管15连接，一级气化室20上设有进料口17，内部设有布风装置；二级气化室12上安装有排气管13。在熄焦池6内设置有过热器5。
优选地，过热器5由膜式板和固设在模式板上的管道4组成，管道4的进口通过进水阀3与水泵2连接，水泵2的入口连接有进水管1。管道4的出口通过排气阀8与蒸汽管9相连，在蒸汽管9的上面安装有压力表10和温度计11，蒸汽管9的出口连接在二级气化室12上面。一级气化室20的下面安装有布风装置，布风装置由布风板18和设置在一级气化室10底部的进气管19组成，布风板18下方连接进气管19。
优选地，在引气管15上安装有逆止阀16。
优选地，过热器5由膜式板和焊接在模式板上的管道4组成，管道4为弯管式管道或屏式管道，能够高效利用高温兰炭余热将水变为高温高压蒸汽。
本发明的一种利用兰炭余热耦合生物质气化制氢的装置，在工作时：
将管道4焊接在模式板上构成过热器5，然后将过热器5放置在熄焦池6内。自来水从进水管1通过水泵2流入到过热器5的管道4中，兰炭从落焦口7落入到熄焦池6中，在兰炭辐射换热下，自来水被加热并转变为蒸汽，然后进一步过热为过热蒸汽。过热蒸汽被送入到蒸汽管9中，然后进一步送入到二级气化室12中。在蒸汽管9上安装了压力表10和温度计11，可以测知过热蒸汽的压力和温度。采用隔板14将气化炉分隔为一级气化室20和二级气化室12，在一级气化室20的下面安装有布风板18，可以让荒煤气从进气管19通过布风板18送入到一级气化室20中；同时，生物质料块从进料口17送入到一级气化室20中。在高温荒煤气的烘烤下，生物质料块开始气化，然后产生含有氢气的气化气。这些气体通过安装在一级气化室20和二级气化室12之间的引气管15进入到二级气化室12中，与被一并送入到二级气化室12中的高温高压水蒸气相互反应，发生如下化学反应，进一步增加氢气产量。
CH4+H2O→CO+3H2－Q (1)
CO+H2O→CO2+H2+Q (2)。

Claims (8)

1.一种利用兰炭余热耦合生物质气化制氢的装置，其特征在于，包括熄焦池(6)和气化炉，熄焦池(6)通过蒸汽管(9)与气化炉连接；
在熄焦池(6)上开设有落焦口(7)，在熄焦池(6)内设有过热器(5)，过热器(5)的进口端连接进水系统；气化炉由隔板(14)分隔为一级气化室(20)与二级气化室(12)，一级气化室(20)与二级气化室(12)之间通过引气管(15)连接，一级气化室(20)上设有进料口(17)，内部设有布风装置；二级气化室(12)上安装有排气管(13)。
2.如权利要求1所述的利用兰炭余热耦合生物质气化制氢的装置，其特征在于，所述过热器(5)由膜式板和固设在模式板上的管道(4)组成。
3.如权利要求2所述的利用兰炭余热耦合生物质气化制氢的装置，其特征在于，所述过管道(4)为弯管式管道或屏式管道。
4.如权利要求2或3所述的利用兰炭余热耦合生物质气化制氢的装置，其特征在于，所述蒸汽管(9)和管道(4)采用低碳钢或合金钢制成。
5.如权利要求1所述的利用兰炭余热耦合生物质气化制氢的装置，其特征在于，所述进水系统包括进水管(1)、水泵(2)和进水阀(3)，进水阀(3)通过进水管(1)与水泵(2)连接。
6.如权利要求1所述的利用兰炭余热耦合生物质气化制氢的装置，其特征在于，在蒸汽管(9)上装有排气阀(8)、压力表(10)和温度计(11)。
7.如权利要求1所述的利用兰炭余热耦合生物质气化制氢的装置，其特征在于，所述引气管(15)上装有逆止阀(16)。
8.如权利要求1所述的利用兰炭余热耦合生物质气化制氢的装置，其特征在于，所述布风装置由布风板(18)和设置在一级气化室(10)底部的进气管(19)组成。
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