[发明专利]利用生物质制取高纯度氢气的方法及装置

权利要求书

1.利用生物质制取高纯度氢气的制备方法，其特征是流程如下：

生物质（a）分别由传送带输送到下吸式固定床气化炉的封闭式连续给料器和固定床炭化炉上封闭式连续给料器；冷空气（h）经过空气预热器加热之后成为热空气（k）进入到下吸式固定床气化炉参与气化反应；气化反应生成的高温气化燃气（b）经过旋风分离器除尘之后在阀门的控制下进入固定床炭化炉中为低温慢速炭化反应提供热量，生成的灰（m）由封闭式连续出灰器排出；

高温气化燃气（b）进入固定床炭化炉后，与炉内的生物质充分接触并加热生物质；炉内的生物质在受热的情况下发生低温慢速炭化反应；慢速低温炭化过程中生成的低温炭（n）进入移动床炭化炉；慢速低温炭化过程中生成的可燃气体和剩余的气化燃气c一起经过高温防爆风机加压并分成三部分：第一部分进入燃气加热器中燃烧并为移动床炭化炉提供热量；第二部分进入内燃机发电系统中作为发电燃料，且产生的电能为整个系统的动力设备提供能量；第三部分进入水蒸气发生器中燃烧并为生产过热水蒸气提供热量；

低温炭（n）进入移动床炭化炉后，在炉内以特定的速率前进，并在燃气加热器的高温加热下发生快速高温炭化反应，并生成具有高反应活性的高温炭（p）；生成的高反应活性高温炭（p）进入流化床碳水反应炉；燃气加热器产生的高温烟气（i）进入空气预热器中，并加热冷空气（h）；

高反应活性高温炭（p）进入流化床碳水反应炉后，在炉内与水蒸气发生器生产的过热蒸汽进行充分反应并生成初级富氢气体（d）；初级富氢气体（d）分别经过旋风分离器和冷凝器之后，经由常温防爆风机加压并进入氢气提纯装置进行氢气提纯，并获得最终的产品——纯度大于99.99%的高纯氢（e）。

2.实现权利要求1的利用生物质制取高纯度氢气制备方法的装置，其特征是：由生物质固定床气化装置、生物质固定床低温慢速炭化装置、移动床快速高温深度炭化装置、碳水反应流化床装置、富氢气体冷却装置和氢气提纯装置依次相连；利用空气预热装置回收高温烟气的余热并加热冷空气，生物质燃气发电系统为整个制氢系统中的动力装置提供电能。

3.如权利要求2所述的装置，其特征是所述的生物质固定床气化装置中，封闭式连续给料器（10）位于下吸式固定床气化炉（1）的左侧上部，封闭式连续出灰器（13）位于下吸式固定床气化炉（1）的底部，下吸式固定床气化炉（1）的左侧中部连接有进气管道，右侧下部连接有出气管道，出气管道的另一端连接下吸式固定床气化炉的旋风分离器（11）后，最后连接到固定床炭化炉（2）的左侧下部位置。

4.如权利要求2所述的装置，其特征是所述的生物质固定床低温慢速炭化装置中，封闭式连续给料器（18）位于固定床炭化炉（2）的左侧上部，固定床炭化炉（2）的左侧下部位置连接上述生物质固定床气化装置系统中出气管道的末端，固定床炭化炉（2）的右侧上部位置连接出气管道，并连接高温防爆风机（12），高温防爆风机（12）后的管道分成三个支管：第一个支管连接到燃气加热器（9），第二个支管连接到内燃机发电系统（16），第三个支管连接到水蒸气发生器（7），固定床炭化炉（2）的底部连接移动床炭化炉（3）。

5.如权利要求2所述的装置，其特征是所述的移动床快速高温深度炭化装置中，移动床炭化炉（3）的起始端与固定床炭化炉（2）的底部相接，移动床炭化炉（3）的末端与流化床碳水反应炉（4）的左侧上部位置相接，移动床炭化炉（3）的外壁包裹燃气加热器（9），移动床炭化炉（3）的外壁设有泄气阀（14），燃气加热器（9）的右侧上部连接高温防爆风机（12）后的第一个支管，左侧下部通过管道连接到空气预热器（8）。

6.如权利要求2所述的装置，其特征是所述的碳水反应流化床装置中，流化床碳水反应炉（4）的左侧上部位置连接移动床炭化炉（3）的末端，右侧上部连接有出气管道，出气管道的另一端连接流化床碳水反应炉的旋风分离器（17）后，最后连接到冷凝器（5），流化床碳水反应炉（4）的底部通过管道与水蒸气发生器（7）顶部相接，水蒸气发生器（7）的右侧上部连接有进水管道，右侧下部连接有出烟管道，左侧下部与高温防爆风机（12）后的第三个支管相接，水蒸气发生器（7）的出烟管道最终连接到空气预热器（8）。

7.如权利要求2所述的装置，其特征是所述的富氢气体冷却装置为冷凝器（5）；冷凝器（5）的左侧管道与流化床碳水反应炉的旋风分离器（17）后的管道相接，右侧管道与常温防爆风机（15）连接后再连接到氢气提纯装置（6）。