本发明专利技术公开了一种微波加热返料器、应用该返料器的反应装置及方法，该微波加热返料器设置在生物质制氢过程中使用的双流化床反应装置的燃烧反应器和气化反应器之间，并位于上返料位置处，包括：返料室，其通过送料管与气化反应器连通；松动室，其通过料腿与燃烧反应器后端的旋风分离器连通，用于接收燃烧并分离后的床料颗粒；该松动室中、上部与返料室通过隔板隔开，且松动室中的床料颗粒移动速度相对于在料腿中迅速降低；该松动室外壁的相应位置处设有微波发生器。本发明专利技术可避免在反应器腔体上直接使用微波加热带来的各种不易控制的问题，可更为有效地保证产氢率。更为有效地保证产氢率。更为有效地保证产氢率。
【技术实现步骤摘要】
微波加热返料器、应用该返料器的反应装置及方法
[0001]本专利技术涉及生物质制氢
，特别涉及一种微波加热返料器、应用该返料器的反应装置及方法。
技术介绍
[0002]作为一种高效清洁能源，氢能发展正当其时，在以生物质为原料制氢的各种技术路线中，利用流化床反应器和微波移动床反应器进行高效热转化以制取富氢气体前景比较可观。
[0003]传统的流化床反应器燃烧与气化过程在同一反应器中进行导致合成气被部分燃烧，产率较低。微波移动床则由于微波具有可穿透物质、均匀震荡极性分子达到均匀加热的特点，而且诸多研究也证明微波非热效应可提高化学反应的速度，故近年来备受青睐。然而，生物质在微波场下通过移动床进行气化的方法也存在着如下困难：1)微波对大型移动床腔体进行加热时，由于腔体内生物质颗粒体积较大，微波在穿透的过程中容易被外围生物质料层吸收而无法传递到生物质颗粒内层；2)利用微波移动床进行生物质气化，对大型腔体进行加热，能耗较高；3)微波加热过程中容易在生物质料层中产生局部热点，无法均匀受热，导致化学反应速率难以控制，合成气的品质也难以控制。
[0004]中国专利申请CN113122336A公开了一种生物质热转化制氢方法及系统，该方法为生物质原料进入微波热解反应器进行反应，反应后得到的物料进入气化反应器进行气化反应，得到粗合成气和固相残渣；得到的粗合成气与钙基吸附剂接触进行反应得到高纯氢气和碳酸化的钙基吸附剂；碳酸化的钙基吸附剂与固相残渣进行再生处理，得到再生钙基吸附剂返回到气化反应器中循环使用。该方案得到的氢气能够满足工业用氢要求，但需要在反应器上应用微波加热，会出现对大型移动床腔体进行微波加热的前述各种问题。
[0005]当流化床反应器采用双流化床时，两个流化床之间需要使用返料器，返料器为非机械阀，在返料器两侧压力作用下驱动被流化的物料进行固体输送。许多问题均能导致返料中半焦颗粒过少，无法由燃烧提供足够热量，因此如何使床料达到设计温度，是循环流化床反应器的设计难点。常规的做法是引入外部热源进行加热以维持气化，例如在燃烧器入口阶段添加含碳燃料及二次风来促进燃烧，但是这样会导致含碳物料的一定程度的浪费以及反应装置碳排放的增加。
[0006]因此，亟需一种应用在双流化床反应装置中的返料器，通过返料器的构造改进以及在返料器上使用微波加热，从而更为有效地保证产氢率。
[0007]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，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。
技术实现思路
[0008]本专利技术的目的在于提供一种微波加热返料器以及应用该返料器的反应装置和方法，通过上返料器的构造改进以及在上返料器上使用微波加热床料颗粒，从而避免在反应
器腔体上直接使用微波加热带来的各种不易控制的问题，可更为有效地保证产氢率。
[0009]为实现上述目的，根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种微波加热返料器，其设置在生物质制氢过程中使用的双流化床反应装置的燃烧反应器和气化反应器之间，并位于上返料位置处，包括：返料室，其通过送料管与气化反应器连通；松动室，其通过料腿与燃烧反应器后端的旋风分离器连通，用于接收燃烧并分离后的床料颗粒；该松动室中、上部与返料室通过隔板隔开，且松动室中的床料颗粒移动速度相对于在料腿中迅速降低；该松动室外壁的相应位置处设有微波发生器。
[0010]进一步，上述技术方案中，松动室的横截面尺寸可以设置为料腿横截面尺寸的2至4倍；返料室的横截面尺寸可以设置为料腿横截面尺寸的1至2倍。
[0011]进一步，上述技术方案中，松动室下部和返料室下部连通，返料器底部可设有布风风腔，该布风风腔下端与流化风进风管连通、上端设有风帽；流化风将来自松动室低速移动并微波加热后的床料颗粒经返料室高速吹送至气化反应器。
[0012]进一步，上述技术方案中，料腿外壁也可设有与松动室外壁相同的微波发生器。
[0013]进一步，上述技术方案中，微波发生器的微波功率可根据预设的床料颗粒的温度进行实时调节，功率调节单元包括：热电偶，其用于实时测量床料颗粒温度；控制单元，其接收床料颗粒温度数据并与预设温度进行比对，通过控制继电器的吸合，改变磁控管工作间隙时间来调节微波功率，使得床料颗粒温度与预设温度保持一致。
[0014]进一步，上述技术方案中，床料颗粒可采用惰性床料或氧化钙床料。
[0015]根据本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种应用前述微波加热返料器的双流化床反应装置，还包括：气化反应器，其接收生物质原料并吸收来自微波加热返料器的床料颗粒的热量，在底部气化风的作用下发生气化反应，生成富氢气体和半焦；下返料器，其与气化反应器的下部连通，半焦和冷却后的床料颗粒在该下返料器中形成料封；燃烧反应器，其与下返料器连通，用于接收来自下返料器吹送的半焦和冷却后的床料颗粒，在助燃风的作用下燃烧半焦颗粒并提升床料颗粒的温度；燃烧后的颗粒物经旋风分离出的床料颗粒送入微波加热返料器。
[0016]进一步，上述技术方案中，气化反应器下部可设有料斗和送料螺旋，用于将生物质原料送入气化反应器。
[0017]根据本专利技术的第三方面，本专利技术提供了一种应用前述微波加热返料器的双流化床反应方法，包括如下步骤：A、气化反应器接收生物质原料并吸收来自微波加热返料器的床料颗粒的热量，在底部气化风的作用下发生气化反应，生成富氢气体和半焦；B、半焦和冷却后的床料颗粒在下返料器中形成料封；C、在流化风的作用下，下返料器中的半焦和冷却后的床料颗粒被吹送至燃烧反应器，在助燃风的作用下燃烧半焦颗粒并提升床料颗粒的温度；燃烧后的颗粒物经旋风分离出的床料颗粒送入微波加热返料器；D、分离后的床料颗粒在松动室中的移动速度相对于在料腿中迅速降低，经过松动室相应位置处微波加热后的床料颗粒进入气化反应器，完成生物质制氢的循环。
[0018]进一步，上述技术方案中，当床料颗粒采用惰性床料时，床料颗粒仅作为热载体；当床料颗粒采用氧化钙床料时，在气化反应器生物质制氢过程中产生的二氧化碳被氧化钙床料捕集生成碳酸钙床料，同时补充供给气化反应热量。
[0019]进一步，上述技术方案中，步骤A中的气化风可以为氮气或水蒸气；当气化风为水
蒸气时，可对气化产生的焦油进行重整。
[0020]进一步，上述技术方案中，步骤C中的流化风可以为水蒸气。
[0021]进一步，上述技术方案中，微波发生器的微波功率可根据预设的床料颗粒的温度进行实时调节，具体包括：通过热电偶实时测量床料颗粒温度；控制单元接收床料颗粒温度数据并与预设温度进行比对，通过控制继电器的吸合，改变磁控管工作间隙时间来调节微波功率，使得床料颗粒温度与预设温度保持一致。
[0022]进一步，上述技术方案中，预设温度可以设置为1200K；微波发生器的功率可以为500至2000W，可采用2450MHz的微波磁控管。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0024]本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种微波加热返料器，其特征在于，设置在生物质制氢过程中使用的双流化床反应装置的燃烧反应器和气化反应器之间，并位于上返料位置处，包括：返料室，其通过送料管与所述气化反应器连通；松动室，其通过料腿与所述燃烧反应器后端的旋风分离器连通，用于接收燃烧并分离后的床料颗粒；该松动室中、上部与所述返料室通过隔板隔开，且松动室中的床料颗粒移动速度相对于在料腿中迅速降低；该松动室外壁的相应位置处设有微波发生器。2.根据权利要求1所述的微波加热返料器，其特征在于，所述松动室的横截面尺寸为料腿横截面尺寸的2至4倍；所述返料室的横截面尺寸为料腿横截面尺寸的1至2倍。3.根据权利要求2所述的微波加热返料器，其特征在于，所述松动室下部和返料室下部连通，返料器底部设有布风风腔，该布风风腔下端与流化风进风管连通、上端设有风帽；所述流化风将来自松动室低速移动并微波加热后的床料颗粒经返料室高速吹送至所述气化反应器。4.根据权利要求1所述的微波加热返料器，其特征在于，所述料腿外壁设有所述微波发生器。5.根据权利要求4所述的微波加热返料器，其特征在于，所述微波发生器的微波功率根据预设的所述床料颗粒的温度进行实时调节，功率调节单元包括：热电偶，其用于实时测量所述床料颗粒温度；控制单元，其接收所述床料颗粒温度数据并与预设温度进行比对，通过控制继电器的吸合，改变磁控管工作间隙时间来调节微波功率，使得床料颗粒温度与预设温度保持一致。6.根据权利要求1所述的微波加热返料器，其特征在于，所述床料颗粒采用惰性床料或氧化钙床料。7.一种应用如权利要求1至6中任意一项所述微波加热返料器的反应装置，其特征在于，还包括：气化反应器，其接收生物质原料并吸收来自所述微波加热返料器的床料颗粒的热量，在底部气化风的作用下发生气化反应，生成富氢气体和半焦；下返料器，其与所述气化反应器的下部连通，所述半焦和冷却后的所述床料颗粒在该下返料器中形成料封；燃烧反应器，其与所述下返料器连通，用于接收来自下返料器吹送的所述半焦和冷却后的床料颗粒，在助燃风的作用下燃烧所述半焦颗粒并提升所述床...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖彬，宋永一，王鑫，吴斯侃，张彪，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：
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