本发明专利技术公开了一种管道式生物质热解制氢设备及方法，装置包括热解炼制炉,热解炼制炉的出气管路连接至回体高温炉，回体高温炉内填充有蓄热载体，回体高温炉侧边设有过热水蒸汽输入管；所热解炼制炉包括管道式的热解炉，热解炉下方设有管道式的炼制炉；热解炉内设有可沿热解炉平移的密闭罐，密闭罐两端分别设有形状与热解炉内壁相配合的密闭环，密闭环使得密闭罐和热解炉之间形成密封夹层；密闭罐内设有可在密闭罐内平移的物料框；密闭罐上设有单向密闭阀，热解炉外侧设有用于连通单向密闭阀的伸缩连接组件。本发明专利技术是一种能在生物质热解制炭基础上完成氢气制备的设备和方法，它可以充分利用生物质产生的物质和能量，更加节能环保。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种氢气制备设备及方法，特别是一种基于生物质热解的氢气制备设备及方法。
技术介绍
1、氢能是公认的清洁能源，作为低碳和零碳能源正在脱颖而出。21世纪，我国和美国、日本、加拿大、欧盟等都制定了氢能发展规划，并且我国已在氢能领域取得了多方面的进展，在不久的将来有望成为氢能技术和应用领先的国家之一，也被国际公认为最有可能率先实现氢燃料电池和氢能汽车产业化的国家。
2、目前，工业制氢的主流方法包括：1、天然气制氢法，即利用天然气中的甲烷和水在高温下转化为氢气和二氧化碳；2、电解水的方法制氢气；电解饱和食盐水(2nacl+2h2o＝＝通电＝＝2naoh+h2↑+cl2↑)。显然，无论采用何种制备氢气的方法，都对能源有一定的需求，高温或通电。
3、生物质制炭是一种对生物质废料进行二次利用的有效方法。生物质制炭过程中，在不同温度作用下热解生物质会产生一氧化碳和氢气组成的木煤气，而在生物质转换为炭的过程中，也会释放出的甲烷和含有丰富的多环芳香烃的焦油。中国专利申请202211294894.0公开了一种多层隧道式碳化炉，它的技术方案是通过生物质在不同温度区间的隧道式碳化炉内转移，实现生物质温度曲线的控制，能够在更高效地完成制炭同时对制炭过程中产生的有用气体进行回收。这个制炭过程中会产生制备氢气所需的气体原料和能量。
4、如果能将生物质制炭与工业制氢工艺进行有机整合，可以有效解决氢气制备的能源与原料问题，而且能源利用率更高，因此更加节能环保。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，提供一种管道式生物质热解制氢设备及方法。它是一种能在生物质热解制炭基础上完成氢气制备的设备和方法，它可以充分利用生物质产生的物质和能量，更加节能环保。
2、本专利技术的技术方案：一种管道式生物质热解制氢设备，其特点是，包括热解炼制炉,热解炼制炉的出气管路连接至回体高温炉，回体高温炉内填充有蓄热载体，回体高温炉侧边设有过热水蒸汽输入管；所述热解炼制炉包括管道式的热解炉，热解炉下方设有管道式的炼制炉；热解炉和炼制炉内均设有可沿热解炉平移的密闭罐，密闭罐两端分别设有形状与热解炉内壁相配合的密闭环，密闭环使得密闭罐和热解炉之间形成密封夹层；密闭罐内设有可在密闭罐内平移的物料框；密闭罐上设有单向密闭阀，热解炉外侧设有用于连通单向密闭阀的伸缩连接组件。热解炼制炉用于对生物质进行热解和碳化炼制，最终产生制备氢气的气体原料；回体高温炉用于对热解炼制炉产生的气体与过热水蒸气反应，转化为氢气。
3、上述的管道式生物质热解制氢设备中，所述炼制炉热解炉和炼制炉两端均设有用于升降密闭罐的升降转移机构。
4、前述的管道式生物质热解制氢设备中，所述密闭罐内侧设有耐火材料层。
5、前述的管道式生物质热解制氢设备中，所述炼制炉内设有盘管，盘管接入冷水后，可通过密闭罐内产生的温度进行加热，加热成用于产生过热水蒸气的水蒸气原料。
6、前述的管道式生物质热解制氢设备中，所述炼制炉体分为多段，其中一段外侧设有用于将炼制炉体进行滚动的驱动轮。该段设置是为了在生物质转化为木炭的最后环节对物料进行翻面，以使受热更为均匀，最终出产的同批次木炭性能相近。
7、前述的管道式生物质热解制氢设备中，所述回体高温炉包括主炉体，主炉体内侧设有多个折流挡墙；主炉体前端设有进气口，后端设有出气口，侧边设有过热水蒸汽输入管。折流挡墙使炉内形成较长行程的回体结构，增加反应区域。
8、前述的管道式生物质热解制氢设备中，所述蓄热载体为陶瓷球，一方面可用于对整个反应区间进行蓄热保温，另一方面蓄热载体之间形成的多孔结构也可以增加气体之间的接触几率。
9、基于前述的管道式生物质热解制氢方法，其特点是，包含以下步骤：
10、①将生物质坯料装填在密闭罐的物料框上，并密封密闭罐；
11、②将密闭罐沿着热解炉移动，在热解炉不同区段停留设定时间，在密闭罐停留的时段，向密闭罐和热解炉之间的夹层输入热量，对密闭罐进行加热；通过设定热解炉不同区段的的热量输入大小，使密闭罐经过不同区段时管内温度从室温逐步上升，密闭罐内的生物质坯料进行无氧环境下的干馏；
12、③干馏产生的气体送入回体高温炉与过热水蒸汽反应，产生含氢气的混合气体，并从混合气体中分离出氢气；
13、④密闭罐通过升降转移机构进入炼制炉，并沿炼制炉移动，在炼制炉不同区段停留设定时间，向密闭罐输入过热水蒸汽，将密闭罐内温度升高至煅烧温度，使生物质坯料进一步碳化，密闭罐内产生的气体与步骤②中干馏得到其它一并进入回体高温炉；
14、⑤继续向前移动密闭罐，并向密闭罐内通入氧气，使物料框上的碳化的生物质坯料在少氧状态下发生部分氧化，使密闭罐内达到炼制所需的高温；
15、⑥密闭罐(31)内产生的热量加热炼制炉(4)内盘管中的水，产生蒸汽，蒸汽进行二次加热转化为过热水蒸汽，送入回体高温炉，密闭罐(31)内产生的热气送入热解炉作为热源。
16、前述的管道式生物质热解制氢方法中，在所述步骤⑥中，将炼制炉分成多段，其中一段在炼制过程中整体翻转，避免密闭罐内物料受热不均。
17、前述的管道式生物质热解制氢方法中，步骤⑥后，对密闭罐内进行灭火和冷却，然后再出料，重新开始填料进入下一轮工序。
18、与现有技术相比，本专利技术通过将生物质热解制炭技术和天然气制氢技术进行联用，可以实现制炭和制氢的联产，且生物质热解制炭过程中产生的物质和能量又能有效地在制氢过程中应用，因而具有排废少、能耗低等优点。
19、其中，本专利技术在中国专利申请202211294894.0一种多层隧道式碳化炉的技术方案的基础上，将隧道窑更改为管道式的炉体，并在炉体内增加密闭罐，密闭罐自身密封，又可与炉体内壁形成密封夹层，因此物料在密闭罐内热解时(干馏)的密封性能更好。同时这个封闭夹层存在使得密闭罐在移动至管道式的炉体中的不同区段时又相当于进入了不同温控区间的窑室(以移动代替了温度调整)，无需像现有的干馏室一样需不断调整温度。
20、本专利技术还设置了通过向密闭罐内输入氧气，控制进氧量，使物料在进氧炼制炉体内进行少氧缺氧下的炼制，该过程会发生部分氧化反应，产生大量热能，一方面可以进一步提高炼制温度，使成品炭在密度和导电率等品质上有所提升，另一方面多余的热量可用于生物质热解的供热和过热水蒸气制备时的供热，从而可以减少外部能量供应。
本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种管道式生物质热解制氢设备，其特征在于：包括热解炼制炉,热解炼制炉的出气管路连接至回体高温炉，回体高温炉内填充有蓄热载体，回体高温炉侧边设有过热水蒸汽输入管(21)；所热解炼制炉包括管道式的热解炉(3)，热解炉(3)下方设有管道式的炼制炉(4)；热解炉(3)和炼制炉(4)内均设有可沿热解炉(3)平移的密闭罐(31)，密闭罐(31)两端分别设有形状与热解炉(3)内壁相配合的密闭环(32)，密闭环(32)使得密闭罐(31)和热解炉(3)之间形成密封夹层；密闭罐(31)内设有可在密闭罐(31)内平移的物料框(33)；密闭罐(31)上设有单向密闭阀(34)，热解炉(3)外侧设有用于连通单向密闭阀(34)的伸缩连接组件(35)。
2.根据权利要求1所述的管道式生物质热解制氢设备，其特征在于：所述热解炉(3)和炼制炉(4)两端均设有用于升降密闭罐(31)的升降转移机构。
3.根据权利要求2所述的管道式生物质热解制氢设备，其特征在于：所述密闭罐(31)内侧设有耐火材料层(312)。
4.根据权利要求3所述的管道式生物质热解制氢设备，其特征在于：所述炼制炉(4)内设有盘管(41)。
5.根据权利要求3所述的管道式生物质热解制氢设备，其特征在于：所述炼制炉(4)分为多段，其中一段外侧设有用于将炼制炉(4)进行滚动的驱动轮(42)。
6.根据权利要求1所述的管道式生物质热解制氢设备，其特征在于：所述回体高温炉包括主炉体(22)，主炉体(22)内侧设有多个折流挡墙(23)；主炉体(22)前端设有进气口，后端设有出气口，侧边设有过热水蒸汽输入管(21)。
7.根据权利要求1所述的管道式生物质热解制氢设备，其特征在于：所述蓄热载体为陶瓷球。
8.基于权利要求1至7任一权利要求所述的管道式生物质热解制氢方法，其特征在于，包含以下步骤：
9.根据权利要求8所述的管道式生物质热解制氢方法，其特征在于：在所述步骤⑥中，将炼制炉(4)分成多段，其中一段在炼制过程中整体翻转，避免密闭罐(31)内物料受热不均。
10.根据权利要求8所述的管道式生物质热解制氢方法，其特征在于：所述步骤⑥后，对密闭罐(31)内进行灭火和冷却。
...
【技术特征摘要】
1.一种管道式生物质热解制氢设备，其特征在于：包括热解炼制炉,热解炼制炉的出气管路连接至回体高温炉，回体高温炉内填充有蓄热载体，回体高温炉侧边设有过热水蒸汽输入管(21)；所热解炼制炉包括管道式的热解炉(3)，热解炉(3)下方设有管道式的炼制炉(4)；热解炉(3)和炼制炉(4)内均设有可沿热解炉(3)平移的密闭罐(31)，密闭罐(31)两端分别设有形状与热解炉(3)内壁相配合的密闭环(32)，密闭环(32)使得密闭罐(31)和热解炉(3)之间形成密封夹层；密闭罐(31)内设有可在密闭罐(31)内平移的物料框(33)；密闭罐(31)上设有单向密闭阀(34)，热解炉(3)外侧设有用于连通单向密闭阀(34)的伸缩连接组件(35)。
2.根据权利要求1所述的管道式生物质热解制氢设备，其特征在于：所述热解炉(3)和炼制炉(4)两端均设有用于升降密闭罐(31)的升降转移机构。
3.根据权利要求2所述的管道式生物质热解制氢设备，其特征在于：所述密闭罐(31)内侧设有耐火材料层(312)。
4.根据权利要求3所述的管道式生物质热解...
【专利技术属性】
技术研发人员：李观德，李乐，
申请(专利权)人：李观德，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。