[發明專利]一種生物質氣化制氫循環流化床反應器

無效

• 申請號: 201010212527.2
• 申請日: 2010-06-29
• 公開（公告）號: CN101885472A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 吉恒松;王謙;仲敏波;董為民
• 申請（專利權）人: 鎮江市丹徒區天龍化工有限公司
• 主分類號: C01B3/02
• 分類號: C01B3/02
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 韓朝暉

技術領域

本發明屬于可再生能源技術領域，涉及一種生物質制氫反應器，特別涉及一種利用生物質制取富氫合成氣的循環流化床反應器。?

背景技術

我國是一個農業大國，生物質資源十分豐富，傳統的處理方法（炊事用、野外焚燒、露天堆積）不僅造成生物質資源的低效率利用，同時也污染了環境。農村豐富的可再生資源——秸稈、稻殼、鋸末等生物質能源的深度開發和利用，是未來能源產業發展的必然趨勢，也是促進社會可持續發展的必經之路。

生物質氣化制取燃氣（富氫合成氣）是生物質能開發和利用的有效方法之一。生物質氣化制取富氫合成氣時，可以選擇氧氣、空氣或水蒸氣作為氣化劑。以空氣作為氣化劑時，部分生物質與空氣中的氧氣發生氧化反應，放出熱量，為另一部分生物質的熱分解和還原過程提供所需的反應熱，整個氣化過程以自供熱方式運行，但是由于空氣中含有約79%的氮氣，它不參加氣化反應卻稀釋了燃氣中氫氣的含量，得到的合成氣中氮氣含量高達50％左右，氫氣含量低。以水蒸氣作為氣化劑時，制得的合成氣中氫氣含量高，其他可通過蒸汽重整反應轉換為氫氣的可燃氣體（如CO、CH₄等）的含量也高于空氣作為氣化劑的情況，在氣化反應器中主要進行的是水蒸氣與炭的還原反應、CO與水蒸氣的變換反應、各種甲烷化反應及生物質的熱分解反應等，其主要反應都是吸熱反應；為促進反應正向進行，需要在反應器內安裝加熱裝置，提供反應所需的反應熱。目前常見的加熱方式多為傳統的電阻絲外加熱方式，其缺點是反復升溫易導致電阻絲脆斷，降低加熱裝置使用壽命，升溫時間長，加熱效率低。

申請號為200710022295.2、名稱為“熱管供熱的雙固定床生物質反應器系統”的中國專利申請公開了一種熱管供熱的雙固定床生物質反應器，該反應器用兩個固定床作為氣化反應器或反應室，以封閉熱管內的工質作為熱載體，間接提供生物質與水蒸氣發生氣化反應所需的反應熱，但該裝置結構復雜，特別是密封性要求較高，若個別熱管部件發生泄漏則影響系統整體運行。

申請號為200910116483.0、名稱為“內燃加熱旋轉錐式生物質氣化爐”的中國專利申請公開了一種旋轉錐式生物質氣化反應器，由內外兩個同心錐共同組成，內錐不動，外錐繞軸旋轉，其支撐外伸軸的內部軸承必須能夠在高溫和高粉塵工況下長時間工作，此外這種反應器需要沙子等惰性熱載體在兩個錐體間作間歇運動，對高溫壁面的磨損相當嚴重，因此其具有結構復雜、成本高、使用壽命短等不足。

感應加熱是一種無接觸選擇加熱導電、導磁材料的技術，它利用電磁感應的方法使被加熱材料的內部產生電流，依靠這些渦流的能量達到加熱目的。感應加熱技術廣泛應用于冶金工業中加熱金屬材料，如金屬的熔化、冶煉、熱處理、焊接和修補等，具有溫度易控制、加熱速度快、損耗極低、綠色環保等優點。循環流化床技術是近年來在國際上發展起來的新一代高效、低污染清潔燃燒技術，本發明提出一種新的基于感應加熱和循環流化床技術的生物質氣化反應器。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有生物質氣化反應器的不足，設計一種采用感應加熱的循環流化床生物質氣化制氫反應器，該反應器提供反應熱時既不需要熱載體，也不含運動部件，運行連續，加熱均勻，節能環保，結構簡單，操作方便，可對秸稈、稻殼、鋸末等生物質原料進行熱解氣化，制取富氫合成氣。

為解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

一種生物質氣化制氫循環流化床反應器，包括反應器殼體、旋風除塵器10和返料裝置11，所述反應器殼體由反應器上殼體1、筒狀爐襯3和反應器下殼體6組成，反應器上殼體1頂部與旋風除塵器10相連，下端設置生物質進料口2，底部與筒狀爐襯3套接；筒狀爐襯3內懸置感應加熱件14，電感應線圈5繞置于筒狀爐襯3外部，電感應線圈5與感應加熱電源4連接；筒狀爐襯3底部與反應器下殼體6套接，反應器下殼體6內部設置有布風板7，底部設置有蒸汽進汽口8，布風板7上方設置有返料口13；所述的旋風除塵器10底部連接返料裝置11，返料裝置11和反應器下殼體6的返料口13相連，返料裝置11底部設置有返料蒸汽進汽口12。

所述電感應線圈5為繞置于筒狀爐襯3上的至少一圈空心銅管，管內為冷卻液通道，空心銅管外部包裹耐高溫電絕緣帶。

所述感應加熱電源4為可控硅中頻電源或中頻IGBT電源。

所述感應加熱件14為金屬合金柱體，豎直懸置于筒狀爐襯3中；所述的柱體優選下端成圓錐形的圓柱體。所述感應加熱件14可采用現有的耐高溫、導磁性和導熱性良好的耐高溫合金，如鉻鈮鋁合金、鎳鐵鉻鋁合金或Cr28Ni20MoW耐熱鋼制成。