一种生物质气化制合成气的生产装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种生物质气化制合成气的生产装置，包括生物质气化装置、旋风分离器、水蒸汽发生装置、气体混合器、重整反应装置和产品收集装置；重整反应装置包括重整反应器，重整反应器内盛有熔盐并设置有气体分布器，气体分布器向熔盐内通入初级燃气和水蒸汽混合气体；重整反应器顶部的重整反应器出气管与产品收集装置的进气口由管路连接，重整反应产物从重整反应器出气管流出并经产品收集装置进行分离、收集。本实用新型专利技术装置对生物质原料及初级燃气组成的适应性好，可以通过改变熔盐组成和水蒸气流量调控重整所得合成气的H2/CO，实现生物质的能源化和高值化利用，为生物质气化制备合成气提供一种高效连续化生产方法。

A Production Device for Biomass Gasification to Synthetic Gas

【技术实现步骤摘要】
一种生物质气化制合成气的生产装置
本技术涉及能源转化领域，具体涉及一种生物质气化制合成气的生产装置。
技术介绍
随着人类社会的发展和进步，能源短缺和环境污染问题日益严重，采用具有低污染、可再生、CO2接近零排放、资源丰富、分布广泛等特点的生物质气化制备合成气已经成为世界上能源领域研究的热点之一。生物质气化的核心是气化炉。目前，已推广应用的生物质气化炉可分为固定床气化炉和流化床气化炉两种类型。对于固定床气化炉（如ZL96228197.2、ZL98243726.9、ZL201620710566.8和ZL201620638201.9等专利公开的技术），其所用原料不用预处理、设备结构简单紧凑、燃气中灰分含量低，但因为加料和排灰问题导致其难以实现连续化生产，且炭的转化率较低。对于流化床气化炉（如ZL201621450051.5和ZL201621387161.1等专利公开的技术），原料在气化炉内处于流化状态，使物料和气化介质能充分接触、均匀受热，气化反应速率相对较快，但生产的燃气中焦油和焦炭的含量较高，生物质的气化效率偏低些。如何脱除焦油一直是生物质气化技术的关键和难题。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述技术问题，本技术的目的在于提供一种生物质气化制合成气的生产装置，可实现生物质气化制合成气的连续化生产，提升了所得合成气的品质。本技术的技术方案如下：生物质输送到流化床气化炉内，同时由流化床气化炉底部进气口通入气化剂，生物质和气化剂在流化床气化炉内进行气化反应，得到初级燃气和未反应完全的焦炭，初级燃气携带焦炭从流化床气化炉顶部出气口流出并进入旋风分离器内进行气固分离，焦炭从旋风分离器底部出料口排出并进入流化床气化炉内进行二次气化反应，初级燃气从旋风分离器顶部出气口流出，然后和水蒸汽在气体混合器内进行混合，所得混合气进入盛有熔盐的重整反应器内，并在熔盐中进行催化重整反应，制得合成气，所述合成气含有H2和CO。所述的生物质气化制合成气的原料为木屑、秸秆、玉米芯、果壳、稻草中的一种或两种以上混合物；通入流化床气化炉内的气化剂为空气、氧气、二氧化碳、水蒸汽中的一种或两种以上混合气体。一种生物质气化制合成气的生产装置，其特征在于包括生物质气化装置、旋风分离器、水蒸汽发生装置、气体混合器、重整反应装置和产品收集装置；生物质气化装置的出气口与旋风分离器侧部进气口由管路连接，旋风分离器底部出料口与生物质气化装置连接，将排出固体物料重新返回生物质气化装置中；气体混合器的进气管分为两路，一路与旋风分离器顶部的出气管连接，另一路与水蒸汽发生装置的出气口管路连接；所述重整反应装置包括重整反应器、热电偶和用于对重整反应器进行加热的电加热炉，重整反应器顶部设有重整反应器进气口、重整反应器出气管和插孔，所述热电偶的探头穿过插孔并伸入到熔盐内部测温；重整反应器内盛有熔盐并设置有气体分布器，气体分布器的进气管通过重整反应器顶部的重整反应器进气口与气体混合器出气口由管路连接，气体分布器向熔盐内通入初级燃气和水蒸汽混合气体；重整反应器顶部的重整反应器出气管与产品收集装置的进气口由管路连接，重整反应产物从重整反应器出气管流出并经产品收集装置进行分离、收集。所述的一种生物质气化制合成气的生产装置，其特征在于生物质气化装置包括原料仓、螺旋进料器、流化床气化炉、管式加热炉和气化剂钢瓶，流化床气化炉底部设有出灰口和气化剂入口，流化床气化炉侧部设有进料口和焦炭回流入口，气化剂入口和气化剂钢瓶由管路连接，原料仓通过螺旋进料器与流化床气化炉侧部的进料口由管路连接，所述焦炭回流入口与旋风分离器底部出料口由管路连接，流化床气化炉顶部出气口和旋风分离器侧部进气口由管路连接，管式加热炉套设在流化床气化炉侧部外侧，以对流化床气化炉进行加热。所述的一种生物质气化制合成气的生产装置，其特征在于水蒸汽发生装置包括水储罐、进料泵和汽化室，水储罐通过进料泵与汽化室的液体进口由管路连接，旋风分离器顶部的出气管分为两路，一路与气体混合器的其中一路进气管连接，另一路与汽化室连接并通过汽化室与气体混合器的另一路进气管连接，汽化室内汽化得到的水蒸汽被旋风分离器顶部的出气管分流出的初级燃气携带进入气体混合器内。所述的一种生物质气化制合成气的生产装置，其特征在于所述气体分布器包括分布器进气管、气体缓冲室和若干分布管，分布器进气管设置在气体缓冲室的顶部，若干分布管均匀设置在气体缓冲室的底部，分布器进气管上端通过重整反应器顶部的重整反应器进气口与气体混合器出气口由管路连接，所述分布管下端均匀间隔设置若干气体分布孔，分布管下端伸入在熔盐内，使气体分布孔没入在熔盐液面以下。所述的一种生物质气化制合成气的生产装置，其特征在于所述气体分布器还包括上部开口的固定腔室，固定腔室底部和重整反应器底部内壁表面接触，且固定腔室侧部外壁和重整反应器侧部内壁贴触，固定腔室内壁自下而上均匀间隔固定设置若干块筛板，所述筛板位于熔盐内，筛板上均匀设置若干筛孔和分布管孔，分布管孔的数量、大小和分布管相适配，分布管下端通过分布管孔固定在筛板上；以固定腔室内最下层的一块筛板记为第一筛板，所述分布管上的气体分布孔均位于第一筛板的下方，以强化气体反应原料在熔盐内的分布效果。所述的一种生物质气化制合成气的生产装置，其特征在于产品收集装置包括冷凝器、气袋和液体产物储罐，冷凝器进气口与重整反应器顶部的重整反应器出气管连接，冷凝器的液体出口和液体产物储罐由管路连接，冷凝器的气体出口与气袋由管路连接。所述气体分布器整体可从重整反应器内取出，以便于清洗。所述催化重整采用的催化剂为碱金属的卤化盐、碳酸盐和硝酸盐中的至少一种的熔融体，熔盐在一定周期内可以循环使用。同时，可在上述基础熔盐内添加其他金属氧化物以进一步提高熔盐媒介的催化效果。所述流化床气化炉内的气化温度为：500～800℃。所述蒸汽汽化室的温度为500～600℃。所述重整反应器内的反应温度为600～850℃。本技术的优点在于：重整反应器与流化床气化炉串联耦合实现了生物质气化制合成气的高效连续化生产。初级燃气和水蒸汽通过催化重整将焦油及大分子烃类化合物等物质转化为合成气，有效缩减了生物质气化过程中的焦油脱除环节，极大提高了生物质的气化效率和合成气的浓度以及品质。同时，可改变熔盐的组成和水蒸汽的流量来调控重整所得合成气的H2/CO，以满足不同的以合成气为原料的生产工艺。气体分布器的设置改善了反应器内的物料分布，有助于待重整的混合气比较均匀的进入并分散在熔盐中，混合气在熔盐中反应并以鼓泡的形式从熔盐中逸出，起到了搅拌的作用，强化了初级燃气、水蒸汽和熔盐之间的传热和传质。附图说明图1为实施例1中的生物质气化制合成气的生产装置的结构示意图；图2为重整反应器和气体分布器的结构示意图；图3为分布器进气管、气体缓冲室和分布管的结构示意图；图4为气体缓冲室的俯视图；图5为固定腔室的结构示意图；图6为筛板的结构示意图；图中：1-气化剂钢瓶；2-原料仓；3-螺旋进料器；4-流化床气化炉；5-管式加热炉；6-出灰口；7-气化剂入口；8-旋风分离器；9-水储罐；10-进料泵；11-汽化室；12-气体混合器；13-重整反应器；14-电加热炉；15-热电偶；16-冷凝器；17-气袋；18-液体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物质气化制合成气的生产装置，其特征在于包括生物质气化装置、旋风分离器（8）、水蒸汽发生装置、气体混合器（12）、重整反应装置和产品收集装置；生物质气化装置的出气口与旋风分离器（8）侧部进气口由管路连接，旋风分离器（8）底部出料口与生物质气化装置连接，将排出固体物料重新返回生物质气化装置中；气体混合器（12）的进气管分为两路，一路与旋风分离器（8）顶部的出气管连接，另一路与水蒸汽发生装置的出气口管路连接；所述重整反应装置包括重整反应器（13）、热电偶（15）和用于对重整反应器（13）进行加热的电加热炉（14），重整反应器（13）顶部设有重整反应器进气口、重整反应器出气管（32）和插孔（33），所述热电偶（15）的探头穿过插孔（33）并伸入到熔盐内部测温；重整反应器（13）内盛有熔盐并设置有气体分布器，气体分布器的进气管通过重整反应器（13）顶部的重整反应器进气口与气体混合器（12）出气口由管路连接，气体分布器向熔盐内通入初级燃气和水蒸汽混合气体；重整反应器（13）顶部的重整反应器出气管（32）与产品收集装置的进气口由管路连接，重整反应产物从重整反应器出气管（32）流出并经产品收集装置进行分离、收集。...

【技术特征摘要】
1.一种生物质气化制合成气的生产装置，其特征在于包括生物质气化装置、旋风分离器（8）、水蒸汽发生装置、气体混合器（12）、重整反应装置和产品收集装置；生物质气化装置的出气口与旋风分离器（8）侧部进气口由管路连接，旋风分离器（8）底部出料口与生物质气化装置连接，将排出固体物料重新返回生物质气化装置中；气体混合器（12）的进气管分为两路，一路与旋风分离器（8）顶部的出气管连接，另一路与水蒸汽发生装置的出气口管路连接；所述重整反应装置包括重整反应器（13）、热电偶（15）和用于对重整反应器（13）进行加热的电加热炉（14），重整反应器（13）顶部设有重整反应器进气口、重整反应器出气管（32）和插孔（33），所述热电偶（15）的探头穿过插孔（33）并伸入到熔盐内部测温；重整反应器（13）内盛有熔盐并设置有气体分布器，气体分布器的进气管通过重整反应器（13）顶部的重整反应器进气口与气体混合器（12）出气口由管路连接，气体分布器向熔盐内通入初级燃气和水蒸汽混合气体；重整反应器（13）顶部的重整反应器出气管（32）与产品收集装置的进气口由管路连接，重整反应产物从重整反应器出气管（32）流出并经产品收集装置进行分离、收集。2.根据权利要求1所述的一种生物质气化制合成气的生产装置，其特征在于生物质气化装置包括原料仓（2）、螺旋进料器（3）、流化床气化炉（4）、管式加热炉（5）和气化剂钢瓶（1），流化床气化炉（4）底部设有出灰口（6）和气化剂入口（7），流化床气化炉（4）侧部设有进料口和焦炭回流入口，气化剂入口（7）和气化剂钢瓶（1）由管路连接，原料仓（2）通过螺旋进料器（3）与流化床气化炉（4）侧部的进料口由管路连接，所述焦炭回流入口与旋风分离器（8）底部出料口由管路连接，流化床气化炉（4）顶部出气口和旋风分离器（8）侧部进气口由管路连接，管式加热炉（5）套设在流化床气化炉（4）侧部外侧，以对流化床气化炉（4）进行加热。3.根据权利要求1所述的一种生物质气化制合成气的生产装置，其特征在于水蒸汽发生装置包括水储罐（9）、进料泵（10）和汽化室（11），水储罐（9）通过进料泵（...

【专利技术属性】
技术研发人员：姬登祥，金科，陈益飞，聂勇，韦一，计建炳，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33