[发明专利]一种将兰炭热解余热和废气用于生物质制氢的装置

说明书

本发明属于余热利用和生物质制氢交叉技术领域，具体涉及一种将兰炭热解余热和废气用于生物质制氢的装置。采用的技术方案为：包含炭化炉、熄焦池、过热器、气化炉、生物质块料制取装置和氢气提纯室；炭化炉和熄焦池相连，过热器安装于熄焦池内，炭化炉通过荒煤气管与气化炉连接，过热器通过蒸汽管与气化炉连接；生物质块料制取装置通过生物质块料通道与气化炉相连；气化炉通过气化气管与氢气提纯室相连，氢气提纯室通过废气管与生物质块料制取装置相连。

技术领域

本发明属于余热利用和生物质制氢交叉技术领域，具体涉及一种将兰炭热解余热和废气用于生物质制氢的装置。

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，但该过程需要耗费大量能源。制氢技术有很多种，根据所使用的原料可分为化石燃料制氢、可再生能源制氢和水电解制氢三种。然而，化石燃料制氢具有能耗高，污染物生成量大的缺点。水电解制氢约占世界产氢量的4％，但是需要消耗大量电能。而采用太阳能光热和高温热化学分解水制氢涉及太阳能聚焦装置、高温反应器及产物分离等，设备复杂，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。相比较之下，我国的生物质资源种类繁多、数量巨大、绝大多数分布在郊区或农村。据统计，我国每年可利用的生物质资源约30亿吨。生物质是能量和氢的双重载体，氢质量含量约6％，生物质自身能量足以将氢气分解出来。生物质是低硫和二氧化碳零排放的洁净能源，可避免常规能源制氢过程对环境的污染，对开辟能源新领域、保持国民经济可持续性发展有重要意义。因此，生物质制氢具有巨大的发展潜力。

目前，兰炭企业是榆林地区的支柱产业。神府煤低温热解制备兰炭通常在内热式直立炭化炉中实现，煤粒干馏后形成半焦兰炭，然后从排焦口被送出，由于兰炭温度高达500℃，需要将其冷却到60℃，便于堆放装车运输。目前，部分兰炭企业生产采用水封来冷却半焦，熄焦废水中因含有大量氨根离子和酚类物质而受到严重污染，兰炭余热随废水流失。为了避免水污染，部分兰炭厂采用向高温兰炭喷射冷却水来熄灭兰炭。由于不能连续喷水，喷孔容易发生堵塞，需要投入较多现场维护耗工。在现有熄焦工艺中，均没有考虑兰炭的余热回收。因此，有必要提出一种将兰炭热解余热和废气用于生物质制氢的装置。

发明内容

为了合理的利用兰炭热解余热和产生的废气，本发明将提供一种将兰炭热解余热和废气用于生物质制氢的装置。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种将兰炭热解余热和废气用于生物质制氢的装置，包含炭化炉、熄焦池、过热器、气化炉、生物质块料制取装置、氢气提纯室；

炭化炉和熄焦池相连，过热器安装于熄焦池内，炭化炉通过荒煤气管与气化炉连接，过热器通过蒸汽管与气化炉连接；生物质块料制取装置通过生物质块料通道与气化炉相连；气化炉通过气化气管与氢气提纯室相连，氢气提纯室通过废气管与生物质块料制取装置相连。

优选地，炭化炉与熄焦池位于同一个容器中，用可以打开的活动隔板隔开；炭化炉上装有空气管和加炭口。

优选地，气化炉由固定隔板分为一级气化炉和二级气化炉；荒煤气管与一级气化炉相连，蒸汽管与二级气化炉相连；一级气化炉和二级气化炉通过连接管相连；一级气化炉底部装有多孔板，生物质块料通道的一端开口位于多孔板上方。

优选地，连接管上安装有转换阀。

优选地，生物质块料制取装置上开有生物质进口，生物质块料制取装置内部装有制块料机。

优选地，氢气提纯室内部装有炭分子筛、沸石分子筛和Al₂O₃分子筛。

优选地，过热器为蛇形管式或屏式。

优选地，过热器进水端设置有水泵和进水阀。