本发明专利技术公开了一种新型生物质制氢的装置，包括水煤气活性炭生产部分、变换反应部分、燃烧室、高温辐射管、传动部件和过渡管，水煤气活性炭生产部分包括水煤气活性炭生产筒体，水煤气活性炭生产筒体的内部设有生物质炭反应室，所述水煤气活性炭生产筒体通过过渡管与变换反应部分的变换反应筒体连通。本发明专利技术装置可以将生物质炭作为制氢气的原料，使得原料标准化，保证了氢气生产原料的稳定性；且本发明专利技术装置在制备氢气过程中不会产生对变换反应过程中的催化剂造成污染的物质，催化剂更加稳定。催化剂更加稳定。催化剂更加稳定。
【技术实现步骤摘要】
新型生物质制氢的装置
[0001]本专利技术属于氢能生产
，具体是一种新型生物质制氢的装置。
技术介绍
[0002]氢能作为一种可实现零排放的可再生清洁能源，在其燃烧过程中产生的热值约142.3MJ/kg，约为同质量汽油燃烧产生热值的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍，并且其燃烧产物为水。目前，常见的制氢方法有化石燃料制氢法、电解水制氢法、生物质制氢法等。化石燃料制氢法是目前应用最为广泛的制氢方法，但其存在能源转化率低，生产经济成本过高的问题。另外，该方法制氢需要消耗化石燃料资源，并且排放大量CO2气体，因此只能作为当前阶段的过渡制氢技术。电解水制氢法需要消耗大量电能，耗电量约为4.5(kW
·
h)/m3(标况下)，电解效率为50％～70％。目前，该技术无法大规模推广使用。与化石燃料相比，生物质中硫、氮含量低，因此生物质制氢法具有优秀的环保效益。与化石燃料制氢法、电解水制氢法相比，生物质制氢法能够降解生物质，减少温室气体的排放，促进国家能源结构多样化发展。
[0003]目前，生物质制氢技术主要是热化学法制氢，热化学法制氢主要有蒸汽气化制氢技术、超临界水气化制氢技术和生物质热解重整法制氢技术。生物质蒸汽气化制氢技术的研究虽然已经取得一定成果，但是仍有较大不足。生物质蒸汽气化制氢通常能够获得体积分数40％～60％的氢气和高热值合成气，缺点为气化过程中得到的气化气中会有焦油作为副产物产生，在后期变换反应中焦油对催化剂会造成污染，使得催化剂中毒，失去活性。生物质超临界水气化制氢技术存在能耗较大、产生焦油副产物等问题，为解决这些问题，应从反应机理、反应热力学和反应动力学进行进一步研究。虽然生物质超临界水气化制氢技术原料价格较低，但超临界水系统的运行成本与初期投资较高，并且尚无大规模示范性项目，因此短期内还无法推广商业使用。生物质热解重整制氢技术虽然可以在制氢同时获得高附加值产品，但是受到经济性、制氢效率、碳转化效率等多个因素的限制。
[0004]总之，热化学法制氢技术存在原材料的预处理(生物质多样性导致生物质热解产物多样性，制氢工艺无法标准化，导致无法产业化)、催化剂的毒性与失活(传统的生物质气化得到的气化气中有大量焦油对催化剂造成污染)问题。本申请重点解决热化学制氢技术存在的问题，如何将原料标准化，如何让催化剂稳定。
技术实现思路
[0005]本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种新型生物质制氢的装置，本新型生物质制氢的装置可以将生物质炭作为制氢气的原料，使得原料更加标准化，保证了氢气生产原料的稳定性；且该装置在制备过程中不会产生对变换反应过程中的催化剂造成污染的物质，催化剂更加稳定；且不仅仅可以生产出氢气，也可以生产出活性炭，提高了生物质制氢的稳定性和经济性。
[0006]为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0007]一种新型生物质制氢的装置，包括水煤气活性炭生产部分、变换反应部分、燃烧室、高温辐射管、传动部件和过渡管，所述水煤气活性炭生产部分包括水煤气活性炭生产筒体，所述水煤气活性炭生产筒体的内部设有生物质炭反应室，所述水煤气活性炭生产筒体通过过渡管与变换反应部分的变换反应筒体连通，所述水煤气活性炭生产筒体的上部开设有用于投放生物质炭的生物质炭入口，下部开设有用于排放活性炭的活性炭出口，所述水煤气活性炭生产筒体与变换反应筒体上均设有水蒸气入口，变换反应筒体的内部设有变换反应室，变换反应室内安装有催化剂，变换反应筒体后端设有氢气出口；所述燃烧室的高温烟气出口与高温辐射管的辐射管烟气入口连通，所述高温辐射管依次贯穿水煤气活性炭生产筒体和变换反应筒体，所述高温辐射管与水煤气活性炭生产筒体和变换反应筒体均转动密封连接；
[0008]所述传动部件与所述水煤气活性炭生产筒体或变换反应筒体连接，所述传动部件用于驱动水煤气活性炭生产筒体和变换反应筒体转动。
[0009]作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述水煤气活性炭生产筒体和变换反应筒体的四周均匀开设有多个水蒸气入口。
[0010]作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述水煤气活性炭生产筒体通过四根过渡管与变换反应部分的变换反应筒体连通。
[0011]作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述传动部件采用电机传动机构，所述电机传动机构的输出轴连接有齿轮，所述水煤气活性炭生产筒体上设有与齿轮啮合的环形齿条。
[0012]作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述生物质炭反应室和变换反应室均设有热电偶，所述热电偶用于测量生物质炭反应室和变换反应室的温度。
[0013]作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述水煤气活性炭生产筒体和变换反应筒体内壁上均布置有耐火砖。
[0014]作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述的催化剂采用中温变换催化剂。
[0015]本专利技术的有益效果为：
[0016](1)本专利技术装置利用生物质转化成的生物质炭，将生物质炭投入水煤气活性炭生产部分内，从而作为制氢气的原料，破除了传统生产方法以生物质气化气为原料，保证了氢气生产原料的稳定性。
[0017](2)本专利技术中水煤气活性炭生产部分创新的将氢气的生产与活性炭生产有机结合，二者生产中以水蒸气为气化剂和活化剂的共同点，既实现生物质炭稳定制气，又得到了高品质活性炭。
[0018](3)本专利技术通过本装置，采用独特的热辐射结构(即高温辐射管)，有效均匀调控了生物质炭制备一氧化碳、氢气等以及活性炭生产的温度，同时调控了变换反应室内的催化剂的温度。
[0019](4)本专利技术采用独特的热辐射结构，为本装置提供热量，同时实现了生物质制氢生产的同时得到高品质炭，显著提高了生物质制氢气的稳定性、经济性和环境效益。
[0020](5)本专利技术中水煤气活性炭生产部分可以将生物质制氢与高质活性炭联合起来，将生物质炭作为制氢气的原料，解决了传统生产中直接用生物质气化气作为制氢原料气，因气化气中会有焦油作为副产物产生，从而导致制氢工艺不稳定，生产无法规模化的问题，
以及解决了生物质热解重整法制氢技术中因生物质多样性导致生物质热解产物多样性，制氢工艺无法标准化的问题，本专利技术中水煤气活性炭生产部分通过生物质炭作为氢气生产的碳源，水煤气反应中生产水煤气的同时得到高品质的活性炭，最后在变换反应部分中CO与水蒸气进行变换反应，得到二氧化碳和氢气混合气，再通过二氧化碳脱除装置脱除其中的二氧化碳，得到氢气，制氢工艺更加标准化，氢气生产原料更稳定；本专利技术装置在使用的整个过程中，不会产生对变换反应部分中的催化剂造成污染的物质，催化剂更加稳定。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例新型生物质制氢的装置结构示意图。
[0022]图中：
[0023]1、水煤气活性炭生产部分；2、变换反应部分；3、燃烧室；4、高温辐射管；5、生物质炭入口；6、变换反应室；7、生物质炭反应室；8、水蒸气入口；9、传动部件；10、活性炭出口；11、过渡管；12、催化剂；13、燃气入口；14、预热空气入口；1本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种新型生物质制氢的装置，其特征在于，包括水煤气活性炭生产部分(1)、变换反应部分(2)、燃烧室(3)、高温辐射管(4)、传动部件(9)和过渡管(11)，所述水煤气活性炭生产部分(1)包括水煤气活性炭生产筒体(17)，所述水煤气活性炭生产筒体(17)的内部设有生物质炭反应室(7)，所述水煤气活性炭生产筒体(17)通过过渡管(11)与变换反应部分(2)的变换反应筒体(18)连通，所述水煤气活性炭生产筒体(17)的上部开设有用于投放生物质炭的生物质炭入口(5)，下部开设有用于排放活性炭的活性炭出口(10)，所述水煤气活性炭生产筒体(17)与变换反应筒体(18)上均设有水蒸气入口(8)，变换反应筒体(18)的内部设有变换反应室(6)，变换反应室(6)内安装有催化剂(12)，变换反应筒体(18)后端设有氢气出口(15)；所述燃烧室(3)的高温烟气出口与高温辐射管(4)的辐射管烟气入口连通，所述高温辐射管(4)依次贯穿水煤气活性炭生产筒体(17)和变换反应筒体(18)，所述高温辐射管(4)与水煤气活性炭生产筒体(17)和变换反应筒体(18)均转动密封连接；所述传动部件(9)与所述水煤气活性炭生产筒体(17)或变换反应筒...
【专利技术属性】
技术研发人员：章一蒙，周建斌，宋建忠，陈登宇，马欢欢，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：
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