[实用新型]基于生物质和煤复合串行气化的制氢装置

说明书

本实用新型公开了一种基于生物质和煤复合串行气化的制氢装置，包括一级旋风分离器的中部通过管路与汽化炉上部的侧面连通；焦油裂解器的合成气进口与一级旋风分离器的顶部连通；余热锅炉顶部的进口与焦油裂解器的合成气出口连通；二级旋风分离器上部的粗合成气进口与余热锅炉下部冷却的粗合成气出口连接；过滤器与二级旋风分离器的顶部出口连通；第一洗涤塔下部的合成气入口通过烟气阀与过滤器的出口连通；第二洗涤塔下部的合成气入口通过燃气阀与过滤器的出口连通；变换单元与第二洗涤塔上部的合成气出口连通；变压吸附单元与变换单元连通；储气装置与变压吸附单元连通，储气装置用以储存终产物氢气。可解决能耗高、品质低、焦油难处理等问题。

技术领域

本实用新型是关于生物质和煤清洁利用领域，特别是关于一种基于生物质和煤复合串行气化的制氢装置。

背景技术

由CO₂等温室气体排放引起的全球气候变化已经成为全人类需要面对的重大挑战之一，到21世纪中叶实现碳中和是全球应对气候变化最根本的举措。生物质作为一种清洁、可再生资源，从整个生命周期而言，其转化利用过程释放的CO₂量等于其生长过程通过光合作用吸收的CO₂量，对环境的CO₂净排放量为零。在组成和结构方面，生物质属于含碳、氢等元素的固体燃料，而气化技术是目前世界范围内高效利用碳氢能源的核心研究方向，生物质气化制氢技术已经引起国际社会的普遍关注。

生物质气化制氢主要是指在一定的条件下生物质与气化剂进行反应生成富氢气体的过程。首先，生物质随着温度升高发生热解反应，产生烃类气体，随后焦炭和产物与气化剂发生反应，生产富氢气体。我国生物质资源的种类多、资源量大且分布广泛，制作氢气的燃料包括但不限于能源植物、农作物秸秆、禽畜粪便等。

目前，生物质气化制氢技术大规模发展还存在以下尚未解决的难题：

1.缺少合理的加热源。为提高生物质碳转化率，气化温度一般设置在800℃以上，这导致外加热源温度至少保持在1000℃以上，目前燃烧燃气、燃油能够满足温度需求，但成本较高，经济效益差。

2.气化合成气中所含杂质较多，目标产物氢气浓度较低，须经后续处理才能进一步利用。另一方面，对于合成气的除尘通常采用旋风分离器结合传统的布袋除尘器，此工艺受限于操作温度及合成气中水分含量，同时布袋除尘效率相对高温陶瓷或金属过滤器而言除尘效率较低。

3.气化产生的焦油处理较难。现有的生物质气化制氢过程会产生大量的焦油，容易堵塞管道，致使工艺系统不能高效持久地运行。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于生物质和煤复合串行气化的制氢装置，其能够解决现有生物质气化制氢技术中能耗高、产气品质低、焦油难处理等问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种基于生物质和煤复合串行气化的制氢装置，包括汽化炉、一级旋风分离器、焦油裂解器、余热锅炉、二级旋风分离器、过滤器、第一洗涤塔、第二洗涤塔、变换单元、变压吸附单元以及储气装置；汽化炉包括：生物质射流进料管设置在汽化炉的底部；V形气体分布器设置在汽化炉炉膛的下部；分布器进气管设置在汽化炉的下部；及气化炉风室设置在汽化炉炉膛的底部，且位于V形气体分布器的下部，气化炉风室与分布器进气管连通；一级旋风分离器的中部通过管路与汽化炉上部的侧面连通；焦油裂解器的合成气进口与一级旋风分离器的顶部连通；余热锅炉顶部的进口与焦油裂解器的合成气出口连通；二级旋风分离器上部的粗合成气进口与余热锅炉下部冷却的粗合成气出口连接；过滤器与二级旋风分离器的顶部出口连通；第一洗涤塔下部的合成气入口通过烟气阀与过滤器的出口连通；第二洗涤塔下部的合成气入口通过燃气阀与过滤器的出口连通；变换单元与第二洗涤塔上部的合成气出口连通；变压吸附单元与变换单元连通；储气装置与变压吸附单元连通，储气装置用以储存终产物氢气。