[实用新型]一种基于微波的双源热耦合化学链气化装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及生物质化学链气化实验装置，尤其涉及一种基于微波的双源热耦合化学链气化装置。

背景技术

在众多生物质能源化利用技术中，化学链气化(Chemical Looping Gasification，CLG)作为一种新颖的气化技术，通过氧载体中的晶格氧替代常规气化反应的介质，向燃料提供气化反应所需要的氧元素并通过控制晶格氧与燃料的热值比来获得以H2和CO为主要组分的合成气。

国际上，针对生物质化学链气化的研究大多依赖于借鉴煤化学链气化的研究经验。为获得较高热值的合成气，使得气化条件较为严苛，通常需要高温高压，这会对气化反应的能量输入提出很高的要求。如何建立一种高效，快速的气化反应装置是化学链气化技术工业应用面临的难题。

微波具有波长短(1m～1mm)频率高(300MHZ～300GHZ)、量子特性等明显特征。微波技术广泛应用于雷达、导航、多路通讯、遥感及电视等方面。20世纪60年代开始，人们逐渐将微波加热技术应用于纸类、木材、树脂挤出等物理加工过程。近年，微波钼工业的生产过程中导入微波加热技术，不仅可有效提高反应转化率、选择性，而且体现出节能环保等诸多优点，其作为实现绿色工艺的手段之一而到人们的广泛重视。

根据以往的生物质微波热解/气化研究，由于大多数生物质本身的弱微波吸收特性，微波加热无法有效地实现生物质的直接加热。通常的做法是将微波吸收剂混入生物质中，以提升微波加热效率。但这又会引发反应物过于复杂，难以对反应过程及反应产物进行有效控制。

为解决生物质化学链气化技术中面临的技术难题，本实用新型提出了一种生物质化学链气化实验装置及其方法,尤其涉及一种基于微波的双源热耦合化学链气化方法及其装置。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种基于微波的双源热耦合化学链气化装置。解决传统做法容易引发反应物过于复杂，难以对反应过程及反应产物进行有效控制的技术问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种基于微波的双源热耦合化学链气化装置，包括如下部件：

微波辐射腔13；

填充有微波吸收剂的微波吸收剂负载槽10；

置于微波辐射腔13与微波吸收剂负载槽10之间的石英管反应腔9；石英管反应腔9由电机11驱动其旋转；

所述微波辐射腔13内的中部以及对应位置的微波吸收剂负载槽10的下方设有由磁控管7构成的微波发生器；所述红外测温探头群8分别设置在磁控管7的两端；

所述微波辐射腔13的两端分别连接第一三通阀门4-1和第二三通阀门4-2；

其中，第一三通阀门4-1的A端口连通环境大气；第二三通阀门4-2的B端口连通微波辐射腔保护气充气装置1；所述第二三通阀门4-2的A端口通过管路连通第一三通阀门4-1的B端口，在管路上依次串联有保护气冷却装置2、保护气循环风机3。

所述石英管反应腔9的两端口处分别设置有微波抑制器6；

第一三通阀门4-1向左拨，微波辐射腔13与环境大气接通；

第二三通阀门4-2向右拨，联通微波辐射腔保护气充气装置1与微波辐射腔13，对微波辐射腔13进行充气；

第二三通阀门4-2向左拨，第一三通阀门4-1向右拨，使微波辐射腔13、保护气循环风机3、保护气冷却装置2形成闭合回路。

所述第一三通阀门4-1与微波辐射腔13之间的连接管路上设有气压及氧浓度检测表5。

所述微波辐射腔13还设有辐射腔锁12。

一种基于微波的双源热耦合化学链气化方法，其包括如下步骤：

步骤一：将物料置于石英管反应腔9中部，并将其左右两端分别接入惰性载气及产物收集装置，先进行预吹扫以清空石英管反应腔9内空气，并在气化过程全程保持载气供给直至反应结束；

步骤二：第一三通阀门4-1向左拨，使微波辐射腔13与环境大气接通，同时第二三通阀门4-2向右拨，联通微波辐射腔保护气充气装置1与微波辐射腔13；对微波辐射腔13进行充气，并关注气压及氧浓度检测表5显示的氧气水平与内部保护气压力；当氧浓度低于0.1％时，将第二三通阀门4-2向左拨，第一三通阀门4-1向右拨，使微波辐射腔13、气压及氧浓度检测表5、保护气循环风机3、保护气冷却装置2形成闭合回路；启动保护气循环风机3和保护气冷却装置2，使惰性气体在闭合回路内循环；整个反应过程需要维持微波辐射腔13的正压，若气压及氧浓度检测表5显示压力小于一个大气压时，应及时启动微波辐射腔保护气充气装置1来补充保护气；