[發明專利]一種光熱陶粒加熱生物質制合成氣系統及其制備方法

在審

• 申請號: 202110902690.X
• 申請日: 2021-08-06
• 公開（公告）號: CN113416582A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 宋旭東;李金云;呂鵬;王焦飛;于廣鎖;白永輝;蘇暐光
• 申請（專利權）人: 寧夏大學
• 主分類號: C10J3/48
• 分類號: C10J3/48
• 代理公司: 北京信諾創成知識產權代理有限公司 11728
• 代理人: 陳悅軍;尹吉偉

本發明提供一種光熱陶粒加熱生物質制合成氣系統及其制備方法，包括：集熱器以及周向環繞集熱器分布用于將太陽光反射至集熱器上的鏡面陣列，集熱器內部裝載有陶粒；氣化爐，所述氣化爐分別設置有生物質入料口、陶粒入料口，氣化劑入口及合成氣出口，氣化爐用于接收生物質、氣化劑以及來自于所述集熱器的升溫陶粒，使得生物質在氣化爐內部反應，生成合成氣。氣化爐內部還設置有物料分布器，用于將陶粒和生物質在進入氣化爐時混合，使得陶粒的熱量將生物質預熱；本發明系統可實現太陽能與生物質能的綜合高效利用，能量來源清潔，減少了生物質氣化的能耗。高溫陶粒與生物質顆粒及氣化劑的接觸混合，實現了高溫區域的穩定，利于氣化爐的穩定運行。

技術領域

本發明涉及能源利用技術領域，具體而言，涉及一種光熱陶粒加熱生物質制合成氣系統及其制備方法。

背景技術

我國地域廣闊、生物質資源豐富，生物質的合理利用能夠改善我國能源結構，有效減少對傳統化石能源的依賴，實現多能互補。西部地區豐富的太陽能資源和生物質能分布為發展生物質耦合光熱制氫提供了基礎，生物質耦合光熱制氫的基本原理為利用光熱技術提供能量促進生物質的氣化，進而產生出富氫合成氣，為下游工業生產提原料。目前我國的生物質能源利用率很低，造成了太多的能源浪費，如果能妥善處理，不僅能夠節約能源，創造效益，還能減少環境污染。

目前光熱技術已在發電領域實現了商業化運營，并取得了不錯的效益，例如常規槽式光熱發電系統，以及CN201821037848.1提供的一種光熱發電裝置均涉及太陽能光熱發電技術，即利用太陽能收集設備收集太陽熱能，通過換熱裝置提供蒸汽，結合傳統汽輪發電機的工藝，從而達到發電的目的；而光熱技術在熱化學反應方面的應用還有欠缺，現有的技術還未見工程實施案例。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種光熱陶粒加熱生物質制合成氣系統及其制備方法，利用光熱技術產生的能量作為生物質氣化所需能量來源，能有效降低能量消耗，提高資源利用率。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種光熱陶粒加熱生物質制合成氣系統，包括：

集熱器以及周向環繞所述集熱器分布用于將太陽光反射至所述集熱器上的鏡面陣列，所述集熱器內部裝載有陶粒，集熱器收集到的太陽光能量使得其內部的陶粒升溫；

氣化爐，所述氣化爐分別設置有生物質入料口、陶粒入料口，氣化劑入口以及合成氣出口，所述氣化爐用于接收生物質、氣化劑以及來自于所述集熱器的升溫陶粒，使得生物質在氣化爐內部反應，生成合成氣；

其中，所述氣化爐內部還設置有物料分布器，用于將陶粒和生物質在進入氣化爐時混合，使得陶粒的熱量將生物質預熱；所述物料分布器包括基板以及在基板上分散固定的多個三角錐型構件，相鄰的三角錐型構件形成空隙以供混合后的生物質及陶粒通過；所述基板的至少一側與所述氣化爐內壁連接，并采取與下料方向一致的方向固定于所述氣化爐內腔，使得生物質及陶粒經三角錐型構件分散后下落。

由此，生物質與陶粒顆粒進入氣化爐在下落過程中受到不同部位布置的三角錐型構件影響進而改變下落路徑，實現均勻分布。高溫陶粒與生物質的穩定混合將影響氣化爐的穩定運行及氣化效率。文中所述與下料方向一致可以理解為由上至下的物料下落方向。

根據本發明的系統，所述基板上設置多個點位以固定安放各個三角錐型構件。優選地，一個點位固定設置一個三角錐型構件，相鄰點位之間的間隔距離為3-6cm，優選5cm；另外，所述三角錐型構件由兩塊板狀元件連接呈夾角為40-50度組成，優選45度；三角錐型構件的上述參數設置即保證了生物質及陶粒物料顆粒能夠及時下落，又能夠防止物料堵塞。

根據本發明的系統，優選地，所述基板的相對兩側分別固定于氣化爐內壁。

根據本發明的系統，所述基板為耐高溫材料，例如耐高溫陶瓷。

根據本發明的系統，所述鏡面陣列可選擇聚焦型凹槽鏡面。