[发明专利]一种基于太阳能气化反应的多类型燃料制备工艺方法

权利要求书

1.一种基于太阳能气化反应的多类型燃料制备工艺方法，其特征在于，该多类型燃料制备工艺方法包括下列步骤：

(a)将含碳物料置入太阳能气化反应系统中，调节太阳能辐射强度达到预定的气化反应温度，同时采用蒸汽发生器通入适量的水蒸气，含碳物料在一定压强条件下发生气化反应，并获得混杂有水蒸气的气体产物；

(b)所述蒸汽发生器继续通入水蒸气，与气体产物在换热器中进行热交换，并使得气体产物的温度得以降低，直至水蒸气凝结分离得到干燥的气体产物；接着，使CO₂从气体产物中分离，相应提高气体产物中CH₄、H₂和CO的含量；

(c)将气体产物中的目标产物设定为高热值气体燃料、富氢气体和高品位合成气三类，其中高热值气体燃料是低位热值高于14.0MJ/Nm³的可燃气体，富氢气体是氢气比例超过85％的气体，高品位合成气是H₂/CO高于2的气体；依照以上类别对气体产物实时检测其气体组分及参数，并将检测到的信号反馈给控制系统；

(d)所述控制系统根据实际气体产物与目标气体产物之间的参数差异，对步骤(a)中包括气化反应温度、水蒸气与含碳物料的质量比，以及气化反应压强这些条件进行实时闭环调节，由此最终获得所需的目标产物。

2.如权利要求1所述的多类型燃料制备工艺方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述含碳物料包括以下物质中的一种或组合：煤炭、生物质、石油焦、城市生活垃圾。

3.如权利要求2所述的多类型燃料制备工艺方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述水蒸气的通入速率设定为0.5L/min～5L/min。

4.如权利要求1或2所述的多类型燃料制备工艺方法，其特征在于，在步骤(b)中，采用螺旋板换热器来执行水蒸气与气体产物之间的热交换，并采用水冷式冷却器来降低气体产物的温度。

5.如权利要求4所述的多类型燃料制备工艺方法，其特征在于，在步骤(b)中，采用以钾修饰水滑石为吸附剂的变压吸附系统分离CO₂，并且去除率设定为90％以上。

6.如权利要求1或2所述的多类型燃料制备工艺方法，其特征在于，在步骤(d)中，所述控制系统具备三种工作模式也即热值气体燃料工作模式、富氢气体工作模式和高品位合成气工作模式，并且各工作模式各自预设有不同的温度、压力和水蒸气流量这些参数值，并通过将这些参数值发送给对应的温度控制模块、压力控制模块和水蒸气流量控制模块来选择性执行所述实时闭环调节过程；此外，所述温度控制模块采用PID控制，所述压力控制模块、水蒸气流量控制模块采用PI控制。

7.如权利要求6所述的多类型燃料制备工艺方法，其特征在于，对于所述温度控制模块而言，它是由辐射高温计、第一模数转换器、温度控制器和伺服电机组成的闭环控制模块；其中，所述辐射高温计测得的温度信号由所述第一模数转换器转换为数字信号输入所述温度控制器，该温度控制器根据设定好的目标温度控制所述伺服电机调整栅格开度，保证反应器内实际温度与设定温度差值在±5℃范围内。

8.如权利要求7所述的多类型燃料制备工艺方法，其特征在于，对于所述压力控制模块而言，它是由压力传感器、第二模数转换器、压力控制器和第一电磁阀组成的闭环控制模块；其中，所述压力传感器测得的压力信号由所述第二模数转换器转换为数字信号输入所述压力控制器，该压力控制器根据设定的压力值控制所述第一电磁阀的开度，保证反应器内实际压力与设定压力差值在±5kPa范围内。

9.如权利要求8所述的多类型燃料制备工艺方法，其特征在于，对于所述水蒸气流量控制模块而言，它是由流量计、第三模数转换器、流量控制器和第二电磁阀组成的闭环控制模块；其中，所述流量计测得的流量信号由所述第三模数转换器转换为数字信号输入所述流量控制器，该流量控制器根据设定的流量范围控制所述第二电磁阀开度，保证输入反应器的实际水蒸气流量与设定流量差值在±0.1L/min范围内。

10.如权利要求9所述的多类型燃料制备工艺方法，其特征在于，在所述热值气体燃料工作模式下，由在线气体分析仪输入的信号被设定为气体热值；在所述富氢气体工作模式下，由在线气体分析仪输入的信号被设定为氢气比例；而在所述高品位合成气工作模式下，由在线气体分析仪输入的信号被设定为氢气与一氧化碳的比例；当系统启动时以最低参数运行，若在线气体分析的测量值未达到期望值，则在设定范围内逐步自动提高运行参数，直至得到期望的气体产物。