[发明专利]一种利用生物质制备合成气的装置

说明书

本发明提供了一种利用生物质制备合成气的装置，属于生物质利用领域。该装置包括热解室以及套设在热解室外部的换热室和分级气化室，热解室的顶端设置有生物质进料口和挥发分出口，其底端设置有固体产物出口；换热室的上方设置有合成气出口，该换热室的下方通过气固分离器与分级气化室连接；分级气化室的两侧与气体混合器连接，同时该分级气化室的下方设置有切向布风器，气体混合器与分级气化室连接的位置位于固体产物出口的上方，以将分级气化室分为重整区和初步气化区。本发明通过三个相对独立的空间实现烘焙热解、分级气化和余热利用，并保证物体的连续性及反应的稳定性，便于对气氛和温度等反应条件进行精准控制，简化了洁净合成气的制备工艺。

技术领域

本发明属于生物质利用领域，更具体地，涉及一种利用生物质制备合成气的装置。

背景技术

生物质作为唯一含碳的可再生资源，在化石燃料枯竭及环境问题日益严峻化的背景下受到了广泛关注。实现生物质资源的有效利用是实现可持续发展的一个重要途径。通过气化的方式可以将生物质转化为高附加值的气体产物，具有取代传统化石燃料可燃气的潜力。但是焦油作为生物质气化的一种副产物，对下游合成气利用设备造成严重威胁，因此开发新的技术降低合成气中焦油的含量受到了工业界的重视。

生物炭催化焦油重整是指引入热解生物炭作为催化剂促进焦油裂解，可以显著降低气体产物中的焦油含量，因此被认为很有发展前景。虽然生物质气化过程中也会生成生物炭，但是由于通入了气化剂，使得生物炭的孔隙结构难以发展，也难以产生具有催化活性的表面官能团，无法满足生物炭催化焦油重整的需要。因此，现有生物炭催化焦油重整技术均采用的是预先制备生物炭然后将其补充到重整炉做催化剂的方法，不仅需要增添额外的制炭装置和挥发分重整炉，还造成了生物质组分的浪费和系统整体效率的降低，提高了系统的复杂度及运营维护成本。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种利用生物质制备合成气的装置，旨在解决现有的生物质气化系统整体效率低、系统复杂、维护成本高的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种利用生物质制备合成气的装置，该装置包括设置在中心的热解室以及套设在所述热解室外部的换热室和分级气化室，所述热解室的顶端设置有生物质进料口和挥发分出口，其底端设置有固体产物出口，并且该固体产物出口位于所述分级气化室的内部，用于向所述分级气化室提供生物炭；

所述换热室的上方设置有合成气出口，同时该换热室的下方通过气固分离器与分级气化室连接，以将生物质气化产生的合成气送入所述换热室并为所述热解室提供热量；

所述分级气化室的两侧与气体混合器连接，同时该分级气化室的下方设置有切向布风器，所述气体混合器与分级气化室连接的位置位于所述固体产物出口的上方，以将所述分级气化室由上至下分为重整区和初步气化区，所述切向布风器在所述初步气化区形成旋转气流，以流化所述生物炭并进行初步气化；所述气体混合器的入口分别与挥发分和水蒸气连接，以对所述生物炭进行二次气化并催化挥发分重整。

作为进一步优选的，所述切向布风管包括圆环形的布风板以及布置在所述布风板上的空气喷嘴，该空气喷嘴的数量为4个～6个。

作为进一步优选的，所述空气喷嘴与布风板的夹角为35°～45°，并利用下式确定空气喷嘴与布风板的夹角，

式中，α为空气喷嘴与布风板的夹角，M为生物质的水分，单位为％。

作为进一步优选的，所述气体混合器的数量为2个～4个，所述气体混合器的出气口与水平面夹角为-20°～20°，并利用下式确定气体混合器的出气口与水平面夹角，

β＝-20°+A×200

式中，β为气体混合器的出气口与水平面夹角，A为生物质的灰分，单位为％。