專(zhuān)利名稱(chēng)：一種生物質(zhì)粗燃?xì)獬^熱臨氧重整反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種生物質(zhì)粗燃?xì)獬^熱臨氧重整反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
生物質(zhì)燃料在生長(zhǎng)過(guò)程中吸收CO2，參與大氣中的碳循環(huán)，可實(shí)現(xiàn)溫室氣體的零排放，且其來(lái)源十分豐富，是一種理想、可再生的清潔能源。開(kāi)發(fā)利用生物質(zhì)燃料不僅能緩解能源危機(jī)、減輕環(huán)境污染，而且對(duì)發(fā)展生物質(zhì)燃料新型產(chǎn)業(yè)，推進(jìn)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展具有重大戰(zhàn)略意義。在眾多的生物質(zhì)利用技術(shù)中，氣化是一種很有發(fā) 展前途的生物質(zhì)能源化技術(shù)。通過(guò)生物質(zhì)氣化工藝，可以生產(chǎn)出富氫燃?xì)夤┟裼煤凸I(yè)使用，如戶(hù)用型氣化爐、氣化集中供氣、氣化發(fā)電、氣化制氫、生產(chǎn)醇醚液體燃料和應(yīng)用于燃料電池等。生物質(zhì)氣化的目標(biāo)是獲得盡可能多的可燃?xì)怏w產(chǎn)物，但目前的氣化技術(shù)都不可避免地產(chǎn)生了一定量的焦油副產(chǎn)物，因此，如何降低生物質(zhì)燃?xì)庵薪褂偷暮?，同時(shí)提高燃?xì)獾臒嶂岛蜐崈舳龋殉蔀樯镔|(zhì)氣化技術(shù)發(fā)展中迫切需要解決的關(guān)鍵科技問(wèn)題。目前粗燃?xì)庵薪褂偷膬艋椒ㄖ饕兴?、過(guò)濾、熱裂解與催化裂解等。水洗法與過(guò)濾法是將焦油分離出，作為廢物排放，既浪費(fèi)了焦油本身的能量，又會(huì)產(chǎn)生大量的污染。相對(duì)水洗法與過(guò)濾法，熱裂解、催化裂解可有效降低粗燃?xì)庵械慕褂秃?，還能將絕大部分焦油轉(zhuǎn)化為合成氣，起到調(diào)整燃?xì)獬煞值淖饔?。粗燃?xì)庠跔t內(nèi)高溫停留時(shí)間也是影響焦油分解的主要因素。為了解決以上爐內(nèi)生物質(zhì)氣化與焦油熱裂解同時(shí)進(jìn)行存在的難題，可將氣化和焦油熱裂解在兩個(gè)分開(kāi)的反應(yīng)爐中進(jìn)行，但氣化爐出口氣體的溫度較低，不能達(dá)到焦油熱裂解所需要的溫度，必須外加熱源，則進(jìn)一步增加了生物質(zhì)能源利用的成本。因此，如何解決熱裂解能效問(wèn)題，是生物質(zhì)粗燃?xì)庵卣叫杞鉀Q的關(guān)鍵問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種在內(nèi)置多孔介質(zhì)卷式反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)粗燃?xì)獬^熱臨氧重整，以期提高重整溫度增大焦油裂解程度，解決重整能效問(wèn)題，減少重整能量的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)高效重整制合成氣。本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案一種生物質(zhì)粗燃?xì)獬^熱臨氧重整反應(yīng)器，其包括卷式反應(yīng)器，在所述卷式反應(yīng)器中內(nèi)置有多孔介質(zhì)；所述卷式反應(yīng)器分別設(shè)有氧氣進(jìn)氣孔、粗燃?xì)膺M(jìn)氣口及合成氣出氣口，所述合成氣出氣管及粗燃?xì)膺M(jìn)氣管螺旋設(shè)置于卷式反應(yīng)器外部并分別與所述合成氣出氣口及粗燃?xì)膺M(jìn)氣口連通；所述合成氣出氣管與所述粗燃?xì)膺M(jìn)氣管交替排布。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于在所述多孔介質(zhì)外圍的卷式反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有電加熱器。
所述多孔介質(zhì)為氮化硅、碳化硅、氧化鋯或氧化鋁。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在I)通過(guò)卷式反應(yīng)器的設(shè)置，將生物質(zhì)粗燃?xì)庠谥行膮^(qū)臨氧重整反應(yīng)后所生成的高溫廢熱回收，用于預(yù)熱生物質(zhì)粗燃?xì)?，減少了排氣攜帶熱損失和反應(yīng)器的外壁散熱損失。2)反應(yīng)器中心設(shè)置具有蓄熱、過(guò)濾作用的多孔介質(zhì)，并通入少量氧氣，使生物質(zhì)粗燃?xì)庠诙嗫捉橘|(zhì)內(nèi)發(fā)生臨氧放熱反應(yīng)，為多孔介質(zhì)過(guò)濾截留的生物質(zhì)粗燃?xì)庵械慕褂偷闹卣磻?yīng)提供能量，有助于提高生物質(zhì)粗燃?xì)庵蠧H4與焦油的轉(zhuǎn)化率，提高CO、H2的含量。3)臨氧放熱在反應(yīng)器的中心，保證了卷式反應(yīng)器排氣通道的溫度高于進(jìn)氣溫度，可實(shí)現(xiàn)對(duì)生物質(zhì)粗燃?xì)獾挠行ьA(yù)熱；高溫區(qū)在反應(yīng)器的中心，外圍設(shè)置換熱區(qū)，實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)粗燃?xì)獾淖灶A(yù)熱、重整氣的自冷卻和反應(yīng)器的自保溫。
4)由于氧氣的存在，也可減少多孔介質(zhì)中重整反應(yīng)過(guò)程中積碳的形成。


圖I為本發(fā)明生物質(zhì)粗燃?xì)獬^熱臨氧重整反應(yīng)器的主視圖。圖中標(biāo)號(hào)1合成氣出氣口，2多孔介質(zhì),3電加熱器,4粗燃?xì)膺M(jìn)氣口，5氧氣進(jìn)氣孔，6卷式反應(yīng)器，7粗燃?xì)膺M(jìn)氣管，8合成氣出氣管。以下通過(guò)具體實(shí)施方式
，并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例參見(jiàn)圖I，本實(shí)施例的生物質(zhì)粗燃?xì)獬^熱臨氧重整反應(yīng)器，其包括卷式反應(yīng)器6，在卷式反應(yīng)器6中內(nèi)置有多孔介質(zhì)2 ;所述卷式反應(yīng)器6上分別設(shè)有氧氣進(jìn)氣孔5、粗燃?xì)膺M(jìn)氣口 4及合成氣出氣口 1，合成氣出氣管8及粗燃?xì)膺M(jìn)氣管7螺旋設(shè)置于卷式反應(yīng)器外部并分別與合成氣出氣口 I及粗燃?xì)膺M(jìn)氣口 4連通；合成氣出氣管8與所述粗燃?xì)膺M(jìn)氣管7交替排布。具體設(shè)置中，在多孔介質(zhì)2外圍的卷式反應(yīng)器6內(nèi)設(shè)有電加熱器3。所述多孔介質(zhì)2可選用氮化硅、碳化硅、氧化鋯或氧化鋁。工作過(guò)程粗燃?xì)鈴拇秩細(xì)膺M(jìn)氣管7進(jìn)入卷式反應(yīng)器6中，與合成氣出氣管8進(jìn)行預(yù)熱，同時(shí)實(shí)現(xiàn)熱再循環(huán)，高溫廢熱的回收；氧氣由氧氣進(jìn)氣孔5，進(jìn)入多孔介質(zhì)2 ;粗燃?xì)膺M(jìn)入粗燃?xì)膺M(jìn)氣口 4，在由電加熱器3提供熱量的多孔介質(zhì)2中發(fā)生臨氧超絕熱重整反應(yīng)，提高生物質(zhì)粗燃?xì)庵蠧H4與焦油的轉(zhuǎn)化率，提高CO、H2的含量，減少多孔介質(zhì)2中重整反應(yīng)過(guò)程中積碳的形成；生成的高溫合成氣從合成氣出氣口 1，進(jìn)入卷式反應(yīng)器6中，與粗燃?xì)膺M(jìn)氣管7中的低溫粗燃?xì)膺M(jìn)行熱量交換，再由合成氣出氣管8排出反應(yīng)器，減少了排氣攜帶熱損失和反應(yīng)器的外壁散熱損失。本發(fā)明根據(jù)生物質(zhì)粗燃?xì)庵卣磻?yīng)器特性，采用多孔介質(zhì)、外設(shè)卷式反應(yīng)器方法設(shè)計(jì)的卷式生物質(zhì)粗燃?xì)庵卣磻?yīng)器實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)粗燃?xì)庵蠧H4與焦油的高效轉(zhuǎn)換，不但具備重整轉(zhuǎn)換率高，多孔介質(zhì)內(nèi)溫度場(chǎng)分布均勻、熱效率高等優(yōu)點(diǎn)，而且有效利用合成氣體中的熱量，減少焦油產(chǎn)量，防止催化劑失活，解決了目前生物質(zhì)粗燃?xì)庵卣坪铣蓺獾募夹g(shù)難題。
權(quán)利要求
1.一種生物質(zhì)粗燃?xì)獬^熱臨氧重整反應(yīng)器，其特征在于包括 卷式反應(yīng)器(6)，在所述卷式反應(yīng)器(6)中內(nèi)置有多孔介質(zhì)(2)； 所述卷式反應(yīng)器(6 )分別設(shè)有氧氣進(jìn)氣孔(5 )、粗燃?xì)膺M(jìn)氣口( 4 )及合成氣出氣口( I)，所述合成氣出氣管(8)及粗燃?xì)膺M(jìn)氣管(7)螺旋設(shè)置于卷式反應(yīng)器外部并分別與所述合成氣出氣口(I)及粗燃?xì)膺M(jìn)氣口(4)連通； 所述合成氣出氣管(8)與所述粗燃?xì)膺M(jìn)氣管(7)交替排布。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種生物質(zhì)粗燃?xì)獬^熱臨氧重整反應(yīng)器，其特征在于，在所述多孔介質(zhì)(2 )外圍的卷式反應(yīng)器(6 )內(nèi)設(shè)有電加熱器(3 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種生物質(zhì)粗燃?xì)獬^熱臨氧重整反應(yīng)器，其特征在于，所述多孔介質(zhì)(2)為氮化硅、碳化硅、氧化鋯或氧化鋁。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種生物質(zhì)粗燃?xì)獬^熱臨氧重整反應(yīng)器，其包括卷式反應(yīng)器，在所述卷式反應(yīng)器中內(nèi)置有多孔介質(zhì)；所述卷式反應(yīng)器分別設(shè)有氧氣進(jìn)氣孔、粗燃?xì)膺M(jìn)氣口及合成氣出氣口，所述合成氣出氣管及粗燃?xì)膺M(jìn)氣管螺旋設(shè)置于卷式反應(yīng)器外部并分別與所述合成氣出氣口及粗燃?xì)膺M(jìn)氣口連通；所述合成氣出氣管與所述粗燃?xì)膺M(jìn)氣管交替排布。本發(fā)明解決了反應(yīng)中產(chǎn)生的焦油和催化劑失活帶來(lái)的一系列的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)粗燃?xì)獾那鍧嵏咝Ю谩?br> 文檔編號(hào)C10K1/34GK102807903SQ201210292290
公開(kāi)日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月16日
發(fā)明者馬培勇, 隆昌林, 邢獻(xiàn)軍, 張兵, 汪洪波, 李慧 申請(qǐng)人:合肥工業(yè)大學(xué)