一种光热陶粒加热生物质制合成气系统及其制备方法技术方案

本发明专利技术提供一种光热陶粒加热生物质制合成气系统及其制备方法，包括：集热器以及周向环绕集热器分布用于将太阳光反射至集热器上的镜面阵列，集热器内部装载有陶粒；气化炉，所述气化炉分别设置有生物质入料口、陶粒入料口，气化剂入口及合成气出口，气化炉用于接收生物质、气化剂以及来自于所述集热器的升温陶粒，使得生物质在气化炉内部反应，生成合成气。气化炉内部还设置有物料分布器，用于将陶粒和生物质在进入气化炉时混合，使得陶粒的热量将生物质预热；本发明专利技术系统可实现太阳能与生物质能的综合高效利用，能量来源清洁，减少了生物质气化的能耗。高温陶粒与生物质颗粒及气化剂的接触混合，实现了高温区域的稳定，利于气化炉的稳定运行。炉的稳定运行。炉的稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种光热陶粒加热生物质制合成气系统及其制备方法


[0001]本专利技术涉及能源利用
，具体而言，涉及一种光热陶粒加热生物质制合成气系统及其制备方法。

技术介绍

[0002]我国地域广阔、生物质资源丰富，生物质的合理利用能够改善我国能源结构，有效减少对传统化石能源的依赖，实现多能互补。西部地区丰富的太阳能资源和生物质能分布为发展生物质耦合光热制氢提供了基础，生物质耦合光热制氢的基本原理为利用光热技术提供能量促进生物质的气化，进而产生出富氢合成气，为下游工业生产提原料。目前我国的生物质能源利用率很低，造成了太多的能源浪费，如果能妥善处理，不仅能够节约能源，创造效益，还能减少环境污染。
[0003]目前光热技术已在发电领域实现了商业化运营，并取得了不错的效益，例如常规槽式光热发电系统，以及CN201821037848.1提供的一种光热发电装置均涉及太阳能光热发电技术，即利用太阳能收集设备收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的；而光热技术在热化学反应方面的应用还有欠缺，现有的技术还未见工程实施案例。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种光热陶粒加热生物质制合成气系统及其制备方法，利用光热技术产生的能量作为生物质气化所需能量来源，能有效降低能量消耗，提高资源利用率。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种光热陶粒加热生物质制合成气系统，包括：
[0006]集热器以及周向环绕所述集热器分布用于将太阳光反射至所述集热器上的镜面阵列，所述集热器内部装载有陶粒，集热器收集到的太阳光能量使得其内部的陶粒升温；
[0007]气化炉，所述气化炉分别设置有生物质入料口、陶粒入料口，气化剂入口以及合成气出口，所述气化炉用于接收生物质、气化剂以及来自于所述集热器的升温陶粒，使得生物质在气化炉内部反应，生成合成气；
[0008]其中，所述气化炉内部还设置有物料分布器，用于将陶粒和生物质在进入气化炉时混合，使得陶粒的热量将生物质预热；所述物料分布器包括基板以及在基板上分散固定的多个三角锥型构件，相邻的三角锥型构件形成空隙以供混合后的生物质及陶粒通过；所述基板的至少一侧与所述气化炉内壁连接，并采取与下料方向一致的方向固定于所述气化炉内腔，使得生物质及陶粒经三角锥型构件分散后下落。
[0009]由此，生物质与陶粒颗粒进入气化炉在下落过程中受到不同部位布置的三角锥型构件影响进而改变下落路径，实现均匀分布。高温陶粒与生物质的稳定混合将影响气化炉的稳定运行及气化效率。文中所述与下料方向一致可以理解为由上至下的物料下落方向。
[0010]根据本专利技术的系统，所述基板上设置多个点位以固定安放各个三角锥型构件。优选地，一个点位固定设置一个三角锥型构件，相邻点位之间的间隔距离为3
‑
6cm，优选5cm；另外，所述三角锥型构件由两块板状元件连接呈夹角为40
‑
50度组成，优选45度；三角锥型构件的上述参数设置即保证了生物质及陶粒物料颗粒能够及时下落，又能够防止物料堵塞。
[0011]根据本专利技术的系统，优选地，所述基板的相对两侧分别固定于气化炉内壁。
[0012]根据本专利技术的系统，所述基板为耐高温材料，例如耐高温陶瓷。
[0013]根据本专利技术的系统，所述镜面阵列可选择聚焦型凹槽镜面。
[0014]根据本专利技术的系统，所述生物质的颗粒粒径为30
‑
100μm，例如选自30μm，40μm，50μm，60μm，70μm，80μm，90μm及100μm中的一种或多种粒径；优选40
‑
60μm，更优选50μm。
[0015]根据本专利技术的系统，所述陶粒的颗粒粒径为≤200μm。优选的上述粒径的生物质颗粒及陶粒经上述优选参数设置的三角锥型构件分散后，保证了物料颗粒能够及时下落，最大程度地避免了物料颗粒在三角锥型构件中的停留。
[0016]根据本专利技术的系统，吸收太阳光的热量后，所述集热器内腔温度为700℃
‑
900℃，例如800℃。
[0017]根据本专利技术的系统，优选地，在所述气化炉顶部分别设置生物质入料口及陶粒入料口，在具体的实施方案中，可设置螺杆输送机构将生物质颗粒输送至气化炉顶部，本领域技术人员知悉，该螺杆输送机构为常规设备，根据需求完成物料的输送，不再赘述。
[0018]根据本专利技术的系统，所述气化剂入口设置在气化炉的底部，优选为气化剂喷射口。
[0019]根据本专利技术的系统，所述合成气出口设置在气化炉的中部，以供产生的合成气排出。
[0020]根据本专利技术的系统，所述气化炉还设置有排渣口，优选在气化炉底部；以供生物质颗粒气化中形成的灰分以及陶粒排出。
[0021]根据本专利技术的系统，还设置有与陶粒入料口连通的陶粒储罐以及与生物质入料口连通的生物质储罐，均优选在气化炉的顶部，陶粒储罐用于储存经集热器加热后的陶粒。
[0022]根据本专利技术的系统，所述气化炉为固定床反应器，生物质及陶粒颗粒下落与下方喷射的气化剂混合反应，此时为下落床反应，部分未反应的颗粒继续进入气化炉底部以固定床模式继续进行反应，最终生成的合成气经合成气出口排出。
[0023]另一方面，本专利技术还提供了利用上述系统制备合成气的方法，包括如下步骤：
[0024]1)将集热器内陶粒加热至700
‑
900℃；
[0025]2)生物质以及加热后的陶粒由气化炉顶部进入，气化剂由所述气化炉底部进入，生物质与陶粒先经物料分布器混合换热后下落，生物质与气化剂反应生成合成气。
[0026]根据本专利技术的方法，所述陶粒与生物质的重量比例为1
‑
3：1，优选2：1。
[0027]根据本专利技术的方法，还包括步骤3)，反应后的生物质和陶粒经排渣口排出，并经过离心分离并洗涤后回收重复利用陶粒。优选地，回收的陶粒再次加入所述集热器中。
[0028]本专利技术提供的技术方案具有如下有益效果：
[0029]本专利技术利用塔式太阳能光热技术将太阳能通过镜面反射加热集热器，集热器内陶粒受热产生高温，高温陶粒和生物质颗粒在进入气化炉的过程中，利用陶粒的热量预热生物质，同时由于物料分布器的设置，高温陶粒与生物质颗粒在分布器内呈现正态分布，两流
股相互混合，能更好的接触传热，加热生物质颗粒，生物质颗粒预热后与高温陶粒继续朝气化炉底部继续下落，在此过程中与气化剂反应，产生合成气，反应过程中产生的热量可促进生物质颗粒的继续反应，合成气从气化炉溢出，而反应后的颗粒落入气化炉底部，最终生成的生物质灰与陶粒一起排出，由于生物质灰较轻，陶粒可经过离心分离并洗涤后回收重复利用。
[0030]但是太阳能是一种不稳定的能源，如何保证气化的稳定输出是本专利技术的关键。本专利技术气化炉能够保证工况的连续性运行，本专利技术系统设置的陶粒储罐储存着多余的高温陶粒，可保证镜场能量不足时备用的高温陶粒也能满足本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光热陶粒加热生物质制合成气系统，其特征在于：包括：集热器以及周向环绕所述集热器分布用于将太阳光反射至所述集热器上的镜面阵列，所述集热器内部装载有陶粒，集热器收集到的太阳光能量使得其内部的陶粒升温；气化炉，所述气化炉分别设置有生物质入料口、陶粒入料口，气化剂入口以及合成气出口，所述气化炉用于接收生物质、气化剂以及来自于所述集热器的升温陶粒，使得生物质在气化炉内部反应，生成合成气；其中，所述气化炉内部还设置有物料分布器，用于将陶粒和生物质在进入气化炉时混合，使得陶粒的热量将生物质预热；所述物料分布器包括基板以及在基板上分散固定的多个三角锥型构件，相邻的三角锥型构件形成空隙以供混合后的生物质及陶粒通过；所述基板的至少一侧与所述气化炉内壁连接，并采取与下料方向一致的方向固定于所述气化炉内腔，使得生物质及陶粒经三角锥型构件分散后下落。2.根据权利要求1所述的光热陶粒加热生物质制合成气系统，其特征在于：所述基板上设置多个点位以固定安放各个三角锥型构件，优选地，一个点位固定设置一个三角锥型构件，相邻点位之间的间隔距离为3
‑
6cm；和/或，所述三角锥型构件由两块板状元件连接呈夹角为40
‑
50度组成。3.根据权利要求1或2所述的光热陶粒加热生物质制合成气系统，其特征在于：所述基板的相对两侧分别固定于气化炉内壁，和/或，所述基板为耐高温材料。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的光热陶粒加热生物质制合成气系统，其特征在于：所述镜面阵列为聚焦型凹槽镜面。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的光热陶粒加热生物质制合成气系统，其特征在于：所述生物质的颗粒粒径为30
‑
100μm，优选40
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80μm；和/或，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋旭东，李金云，吕鹏，王焦飞，于广锁，白永辉，苏暐光，
申请(专利权)人：宁夏大学，
类型：发明
国别省市：