CN115109606A - 一种生物质废弃物制取纯氢及多联产耦合*** - Google Patents

一种生物质废弃物制取纯氢及多联产耦合*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生物质废弃物制取纯氢及多联产耦合***，在预裂解气化机构的入口端加入干基生物质粉，预裂解气化机构的排烟出口与亚温换热器的入口端相互连通，亚温换热器的第一出口端与排烟机构相互连通，预裂解气化机构的出口端与炭化产氢机构的入口端相互连通，炭化产氢机构的排烟口与耐高温旋风除尘器的入口端相互连通，耐高温旋风除尘器的出口端通过高温换热器与换热器的入口端相互连通，换热器的出口端通过引风机与洗涤塔的入口端相互连通。本发明通过隔焰式回转窑预裂解和悬浮沸腾炉热裂解、深度炭化及熄炭处理后，获得富氢高纯非氢生物燃气，再经吸附塔变压吸附分离处理后，获得最高99.99％的纯氢能及高纯非氢生物燃气。

Description

一种生物质废弃物制取纯氢及多联产耦合***
技术领域
本发明属于生物质能源技术领域，具体涉及到一种生物质废弃物制取纯氢及多联产耦合***。
背景技术
氢能制取有很多种方法：煤制氢、天然气制氢、炼油厂气制氢、甲醇制氢、工业副产制氢、焦炉煤气制氢、电解水制氢、氨分解制氢等制氢形式多样化。我国制氢工艺是根据地区、行业、资源不一样而选择的制氢路线不同。中国西部天然气丰富，主要是以天然气为主，炼油企业利用干气制氢、天然气制氢较多，北方企业大部分是以煤为原料获得氢气再发展下游产业，煤制氢成本低但是环保投入大，大多是大型装置。焦炉气制氢是副产氢气而获得，变废为宝。水电解和甲醇制氢在当下主要是小型需求氢气为主，成本高，技术未有新的突破。
随着石油资源的日趋紧缺，使用氢能的呼声日益高涨。但目前市场的氢气主要是从化石能源制备的，并不能解决能源资源的再生问题。氢的燃烧产物是水，分解水制得的氢是再生氢，是用之不竭的。但是，目前的电解水技术能耗高，氢的成本高，因此，渴望获得可再生、可循环，清洁、环保、绿色、低廉纯氢能源，是个迫不及待需要解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术的缺点，提供一种生物质废弃物制取纯氢及多联产耦合***。
解决上述技术问题所采用的技术方案是：在预裂解气化机构的入口端加入干基生物质粉并对其进行预热裂解气化，预裂解气化机构的排烟出口与亚温换热器的入口端相互连通，亚温换热器的第一出口端与排烟机构相互连通，预裂解气化机构的出口端与炭化产氢机构的入口端相互连通，炭化产氢机构对预热裂解气化后的生物质粉进行悬浮沸腾热裂解气化、炭化、产氢，炭化产氢机构的排烟口与耐高温旋风除尘器的入口端相互连通，耐高温旋风除尘器的出口端通过高温换热器与换热器的入口端相互连通，换热器的出口端通过引风机与洗涤塔的入口端相互连通，洗涤塔的出口端与汽水分离器的入口端相互连通，汽水分离器的出口端通过压缩机与第一吸附塔的入口端相互连通，第一吸附塔的第一出口端与第一纯氢气罐的入口端相互连通，第一纯氢气罐的出口端与第二纯氢气罐的入口端相互连通，第一吸附塔的第二出口端与储气罐的入口端相互连通，第二吸附塔的第一出口端与第一纯氢气罐的入口端相互连通，第二吸附塔的第二出口端与储气罐的入口端相互连通，储气罐的出口端与换热器的入口端相互连通。
进一步的，所述的预裂解气化机构为：隔焰式回转窑的入口端设置有用于输送干基生物质粉的第二螺旋输送机，隔焰式回转窑对干基生物质粉进行预热裂解气化，隔焰式回转窑一端窑头罩的出口端设置有用于将预热裂解气化后的生物质粉运输至炭化产氢机构的第一螺旋输送机，第一螺旋输送机的输出端通过前下料管与炭化产氢机构的入口端相互连通；亚温换热器的第二出口端与炭化产氢机构的入口端相互连通，隔焰式回转窑的燃气出口通过燃气风机分别与隔焰式回转窑底部的第一烧嘴、炭化产氢机构的入口端相互连通。
进一步的，所述的隔焰式回转窑的温度为400～800℃，干基生物质粉在隔焰式回转窑的运行时间为6～12min。
进一步的，所述的炭化产氢机构为：悬浮沸腾热解炉内设置有后挡墙和前挡墙，悬浮沸腾热解炉的内部侧壁设置有侧面沸腾床，侧面沸腾床上均匀设置有风管，前挡墙与侧面沸腾床之间设置有前沸腾床，前沸腾床下侧为前热风仓，后挡墙与前挡墙之间设置有后沸腾床，后沸腾床下侧为后热风仓，前沸腾床和后沸腾床上均匀设置有风帽，悬浮沸腾热解炉内设置有将悬浮沸腾热解炉内部分隔为前沸腾室、后沸腾室、燃气室的间隔墙壁和隔烟墙壁，前沸腾室与后沸腾室相互连通，前沸腾室位于前沸腾床和后沸腾床上侧，后沸腾室和燃气室分别与落料沉降斗相互连通，落料沉降斗与位于落料沉降斗下方的深度炭化仓相互连通，进气环形管位于悬浮沸腾热解炉的加热室中，悬浮沸腾热解炉一侧设置有进气环形管，加热室中设置有位于深度炭化仓圆周方向的换热支管，换热支管与进气环形管相互连通；加热室的排烟口通过高温风机与窑头罩的入口端相互连通，亚温换热器的第二出口端与加热室的入口端相互连通，隔焰式回转窑的燃气出口通过燃气风机与加热室的第二烧嘴和第三烧嘴相互连通；高温换热器的出口端通过助燃风机与加热室相互连通，耐高温旋风除尘器的出口端通过气增压风机与进气环形管相互连通，换热器的出口端通过煤气风机与第三烧嘴相互连通。
进一步的，所述的燃气室的出口端与耐高温旋风除尘器的入口端相互连通，耐高温旋风除尘器底部出口端设置有第四螺旋输送机，第四螺旋输送机的出口端通过后下料管与燃气室相互连通。
进一步的，所述的前沸腾室的温度为800～950℃、风速为0.8～2.0m/s。
进一步的，所述的深度炭化仓底部设置有用于运输生物炭的第三螺旋输送机，位于悬浮沸腾热解炉外部的深度炭化仓圆周方向设置有保温棉，深度炭化仓圆周方向设置有位于保温棉下方的水冷套，深度炭化仓内部设置有与水冷套相互连通的水雾喷头。
进一步的，所述的排烟机构为：亚温换热器的第一出口端与旋风除尘器的入口端相互连通，旋风除尘器的出口端与布袋除尘器的入口端相互连通，布袋除尘器的出口端通过抽风机与烟囱的入口端相互连通。
本发明的有益效果为：(1)本发明采用秸秆、杂草、生活垃圾、厨余垃圾、养殖粪便等所有有机碳氢化合固体废弃物，经除铁、脱水、撕破或破碎成粉末并烘干后，经隔焰式回转窑预裂解和悬浮沸腾炉热裂解、深度炭化及熄炭处理后，获得富氢高纯非氢生物燃气，再经吸附塔变压吸附分离处理后，获得最高99.99％的纯氢能及高纯非氢生物燃气，可多联产纯氢、燃气、电能、热水、蒸汽及生物质炭或炭基肥，获得了大量的可再生、可循环的清洁、绿色的多个产品，使有机垃圾变废为宝，制取可再生、可循环的清洁、环保、绿色、低廉的纯氢，同时解决了生态和环保问题，本发明具有生态意义，环保意义和经济意义。
(2)本发明高纯氢气作为再生、可循环的清洁、环保、绿色、廉价的纯氢气能源，直接应于氢冶金，也可再进行压缩成液态纯氢或高压纯氢，作为清洁绿色氢能汽车及其它氢能燃料电池使用。第一吸附塔和第二吸附塔分离出CO+CH4+其它的高纯非氢生物可燃气体，可作为烧嘴为加热室加热使用或用于多联产管道燃气、蒸汽、热水及燃料电池堆发电等应用。
附图说明
图1是本发明生物质废弃物制取纯氢及多联产耦合***实施例1的结构示意图。
图2是图1中排烟机构1的结构示意图。
图3是图1中预裂解气化机构3与炭化产氢机构4的结构示意图。
图4是图3中炭化产氢机构4的结构示意图。
图5是图4中A-A剖视图。
图6是图4中B-B剖视图。
图7是实施例2的炭化产氢机构4的结构示意图。
附图标记：1、排烟机构；101、烟囱；102、布袋除尘器；103、旋风除尘器；104、抽风机；2、亚温换热器；3、预裂解气化机构；301、隔焰式回转窑；302、燃气风机；303、窑头罩；304、高温风机；305、前下料管；306、第一螺旋输送机；307、第一烧嘴；308、第二螺旋输送机；4、炭化产氢机构；401、前沸腾室；402、悬浮沸腾热解炉；403、间隔墙壁；404、后沸腾室；405、隔烟墙壁；406、燃气室；407、落料沉降斗；408、进气环形管；409、保温棉；
410、水雾喷头；411、第三螺旋输送机；412、深度炭化仓；413、换热支管；
414、后挡墙；415、后热风仓；416、前挡墙；417、第二烧嘴；418、前热风仓；419、侧面沸腾床；420、第四螺旋输送机；421、后下料管；422、水冷套；423、第三烧嘴；424、加热室；425、风管；426、前沸腾床；427、风帽；428、后沸腾床；429、助燃风机；430、煤气增压风机；431、煤气风机；432、电磁线圈；5、耐高温旋风除尘器；6、高温换热器；7、换热器；8、洗涤塔；9、汽水分离器；10、压缩机；11、第一吸附塔；12、第二吸附塔；13、第一纯氢气罐；14、第二纯氢气罐；15、储气罐；16、引风机。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1所示，本实施例的生物质废弃物制取纯氢及多联产耦合***由排烟机构1、亚温换热器2、预裂解气化机构3、炭化产氢机构4、耐高温旋风除尘器5、高温换热器6、换热器7、洗涤塔8、汽水分离器9、压缩机10、第一吸附塔11、第二吸附塔12、第一纯氢气罐13、第二纯氢气罐14、储气罐15、引风机16联接构成。
在预裂解气化机构3的入口端加入干基生物质粉并对其进行预热裂解气化，预裂解气化机构3的排烟出口与亚温换热器2的入口端相互连通，亚温换热器2的第一出口端与排烟机构1相互连通，预裂解气化机构3的出口端与炭化产氢机构4的入口端相互连通，炭化产氢机构4对预热裂解气化后的生物质粉进行悬浮沸腾热裂解气化、炭化、产氢，炭化产氢机构4的排烟口与耐高温旋风除尘器5的入口端相互连通，耐高温旋风除尘器5的出口端通过高温换热器6与换热器7的入口端相互连通，换热器7的出口端通过引风机16与洗涤塔8的入口端相互连通，洗涤塔8的出口端与汽水分离器9的入口端相互连通，汽水分离器9的出口端通过压缩机10与第一吸附塔11的入口端相互连通，第一吸附塔11的第一出口端与第一纯氢气罐13的入口端相互连通，第一纯氢气罐13的出口端与第二纯氢气罐14的入口端相互连通，第一吸附塔11的第二出口端与储气罐15的入口端相互连通，第二吸附塔12的第一出口端与第一纯氢气罐13的入口端相互连通，第二吸附塔12的第二出口端与储气罐15的入口端相互连通，储气罐15的出口端与换热器7的入口端相互连通。
如图2所示，排烟机构1由烟囱101、布袋除尘器102、旋风除尘器103、抽风机104联接构成，排烟机构1为：亚温换热器2的第一出口端与旋风除尘器103的入口端相互连通，旋风除尘器103的出口端与布袋除尘器102的入口端相互连通，布袋除尘器102的出口端通过抽风机104与烟囱101的入口端相互连通。
隔焰式回转窑301的回转窑加热室排烟口温度大约为280～500℃，经亚温换热器2换热后，烟气温度降低到180～220℃后，再进入旋风除尘器103、布袋除尘器102处理后，在经抽风机104和烟囱101排空。
如图3所示，预裂解气化机构3由隔焰式回转窑301、燃气风机302、窑头罩303、高温风机304、前下料管305、第一螺旋输送机306、第一烧嘴307、第二螺旋输送机308联接构成，预裂解气化机构3为：隔焰式回转窑301的入口端设置有用于输送干基生物质粉的第二螺旋输送机308，隔焰式回转窑301的温度为400～800℃，干基生物质粉在隔焰式回转窑301的运行时间为6～12min。隔焰式回转窑301对干基生物质粉进行预热裂解气化，隔焰式回转窑301一端窑头罩303的出口端设置有用于将预热裂解气化后的生物质粉运输至炭化产氢机构4的第一螺旋输送机306，第一螺旋输送机306的输出端通过前下料管305与炭化产氢机构4的入口端相互连通。
亚温换热器2的第二出口端与炭化产氢机构4的入口端相互连通，隔焰式回转窑301的燃气出口通过燃气风机302分别与隔焰式回转窑301底部的第一烧嘴307、炭化产氢机构4的入口端相互连通。
隔焰式回转窑301的热源主要是自身产生的初始燃气，从隔焰式回转窑301的燃气出口经燃气风机302打入多个第一烧嘴307，为隔焰式回转窑301进行隔焰间接加热。隔焰式回转窑301的助燃风换热热风来源于亚温换热器2，多余的燃气为加热室424的第二烧嘴417和第三烧嘴423提供能源。冷风进入亚温换热器2换热后，为隔焰式回转窑301和第一烧嘴307提供热的助燃风。
如图3至图6所示，炭化产氢机构4由前沸腾室401、悬浮沸腾热解炉402、间隔墙壁403、后沸腾室404、隔烟墙壁405、燃气室406、落料沉降斗407、进气环形管408、保温棉409、水雾喷头410、第三螺旋输送机411、深度炭化仓412、换热支管413、后挡墙414、后热风仓415、前挡墙416、第二烧嘴417、前热风仓418、侧面沸腾床419、第四螺旋输送机420、后下料管421、水冷套422、第三烧嘴423、加热室424、风管425、前沸腾床426、风帽427、后沸腾床428、助燃风机429、煤气增压风机430、煤气风机431联接构成，炭化产氢机构4为：悬浮沸腾热解炉402内设置有后挡墙414和前挡墙416，悬浮沸腾热解炉402的最高温度不超过1000℃，悬浮沸腾热解炉402的内部侧壁设置有侧面沸腾床419，侧面沸腾床419上均匀设置有风管425，前挡墙416与侧面沸腾床419之间设置有前沸腾床426，前沸腾床426下侧为前热风仓418，后挡墙414与前挡墙416之间设置有后沸腾床428，后沸腾床428下侧为后热风仓415，前沸腾床426和后沸腾床428上均匀设置有风帽427，前沸腾床426和后沸腾床428两组沸腾床，部分生物质粉中的粗颗粒可经过两次漂浮运动，最后全部集中汇集沉降到落料沉降斗407中。悬浮沸腾热解炉402内设置有将悬浮沸腾热解炉402内部分隔为前沸腾室401、后沸腾室404、燃气室406的间隔墙壁403和隔烟墙壁405，前沸腾室401与后沸腾室404相互连通，生物质粉在前沸腾室401和后沸腾室404的漂浮时间大约在3～20s。间隔墙壁403和隔烟墙壁405能够阻挡部分生物质粉前行，增加其热裂解滞留时间，间隔墙壁403和隔烟墙壁405主要作用是略阻挡一下前沸腾室401和后沸腾室404的气流，使其从下洞口穿过，利于生物质粉飘落。隔烟墙壁405比间隔墙壁403略长。
后挡墙414、前挡墙416、间隔墙壁403和隔烟墙壁405均采用二级粘土砖进行砌筑，松状密度在0.2～0.3t/m3左右、松散的生物质粉料。后挡墙414矮于前挡墙416，以利于生物质粉料沸腾时间略长一点，也利于生物质粉料向落料沉降斗407运行。前沸腾室401位于前沸腾床426和后沸腾床428上侧，前沸腾室401的温度为800～950℃、风速为0.8～2.0m/s。前沸腾室401和后沸腾室404的中上部为负压，压力一般在-200～-300Pa。后沸腾室404和燃气室406分别与落料沉降斗407相互连通，落料沉降斗407与位于落料沉降斗407下方的深度炭化仓412相互连通，进气环形管408位于悬浮沸腾热解炉402的加热室424中，悬浮沸腾热解炉402一侧设置有进气环形管408，加热室424中设置有位于深度炭化仓412圆周方向的换热支管413，换热支管413与进气环形管408相互连通。悬浮沸腾热解炉402和加热室424的外墙高温处等均采用保温棉毡、轻质保温砖、二级粘土砖进行砌筑，加强保温措施，***采用钢结构包裹，防止热量损失。
加热室424的排烟口通过高温风机304与窑头罩303的入口端相互连通，亚温换热器2的第二出口端与加热室424的入口端相互连通，隔焰式回转窑301的燃气出口通过燃气风机302与加热室424的第二烧嘴417和第三烧嘴423相互连通。加热室424内为900～950℃的高温烟气，经加热室424的排烟口经高温风机304和窑头罩303，被打入隔焰式回转窑301的内筒体，为隔焰式回转窑301进一步提供热量。
高温换热器6的出口端通过助燃风机429与加热室424相互连通，耐高温旋风除尘器5的出口端通过煤气增压风机430与进气环形管408相互连通，换热器7的出口端通过煤气风机431与第三烧嘴423相互连通。燃气室406的出口端与耐高温旋风除尘器5的入口端相互连通，耐高温旋风除尘器5底部出口端设置有第四螺旋输送机420，第四螺旋输送机420的出口端通过后下料管421与燃气室406相互连通。
深度炭化仓412底部设置有用于运输生物炭的第三螺旋输送机411，位于悬浮沸腾热解炉402外部的深度炭化仓412圆周方向设置有保温棉409，深度炭化仓412圆周方向设置有位于保温棉409下方的水冷套422，深度炭化仓412内部设置有与水冷套422相互连通的水雾喷头410。水雾喷头410为三根无缝钢管，呈三角锥形，支撑在深度炭化仓412的侧壁上，每根无缝管上钻有￠0.6mm的小孔，用于熄炭降温，喷出雾状的水量可调整，使生成的生物炭的含水量控制在12～15％，以利于生物炭产品后续的储运或挤压颗粒。水冷套422为其间接循环冷却，生物炭冷却到30～50℃，经第三螺旋输送机411被排出。
实施例2
如图7所示，将实施例1中的进气环形管408、换热支管413、加热室424等替换为电磁线圈432，电磁线圈432通电后即可为热还原气体进行提温，无需将部分发生的燃气烧掉，来对热还原气体进行提温加热，相对增加了燃气的产量。分离出的99.99％纯氢，作为廉价、绿色纯氢能源，可广泛应用于汽车、航空、氢冶金、化工等领域；CO+CH4+其它的混合高纯非氢燃气的浓度依然很高，可作为管道煤气应用，也可进行燃料电池堆等形式发电或加热制出饱和蒸汽、热水供暖等应用，悬浮沸腾热解炉402在熄炭后，也会生产大量热水。
其他零部件及零部件连接关系与实施例1相同。
本实施例的工作原理如下：
(1)制备干基生物质粉：将碳氢有机化合物废弃物，将有机垃圾除铁、脱水、撕破机或破碎机，将其撕破或破碎到0～5mm内的小片或粉状，加入烘干窑炉，进行烘干，使其水份含量控制在10～12％，形成干基生物质粉备用。本发明也适合秸秆、畜禽养殖粪便等一切生物质采用挤压的颗粒或木材加工的小块，进行热裂解气化富氢高纯生物燃气。
(2)预热裂解气化：干基生物质粉经过第二螺旋输送机308送入隔焰式回转窑301，隔焰式回转窑301的温度控制在400～800℃，对干基生物质粉进行进一步烘干、预热和预裂解，干基生物质粉在隔焰式回转窑301内的运行时间为6～12min。
(3)悬浮沸腾热裂解气化：隔焰式回转窑301中的预热裂解气化后的生物质粉经过第一螺旋输送机306从前下料管305中流入前沸腾室401中，在温度为800～950℃、风速为0.8～2.0m/s的还原性气体下，穿过前沸腾床426和风帽427进入前热风仓418，使刚落入的粉状生物质粉飞向前沸腾室401上空，缓慢飘落，部分生物粉料会经过几次向上再向下的重复飘落。
高温还原性气体通过侧面沸腾床419和风管425时呈斜横向喷吹出高温还原气体，使下落的生物质粉尽快穿过间隔墙壁403下的孔洞，进入后热风仓415，穿过后沸腾床428和风帽427进入前沸腾室401，再进行下一个周期的漂浮运动，直至被斜横向的热气将其吹到后沸腾室404的落料沉降斗407中继续沉降下落，形成生物质炭粉。
高温烟气可穿过隔烟墙壁405后，再进入燃气室406，经过燃气室406的排烟口进入耐高温旋风除尘器5，回收溢出悬浮沸腾热解炉402的绝大部分的生物质炭粉，由于耐高温旋风除尘器5收集的生物质碳粉还未炭化彻底，需再经第四螺旋输送机420、后下料管421密闭加入落料沉降斗407中进行深度炭化。
热裂解气化处理产量很大，每平方米年可处理热裂解气化生物质粉松散料，可达8万吨，一条普通的生产线年可热裂解气化干基生物质材料可达50～60万吨的规模，具有投资比低、产能大的显著特点。
(4)深度炭化和熄炭产氢：加热室424的***第二烧嘴417和第三烧嘴423为其隔焰加热，同时，也为换热支管413内热还原气体进行提温加热，并使热还原气体进一步膨胀增加压力，从而进一步增加其沸腾动力。热还原气体的显热在700～800℃，经过加热室424的加热提温，达到800～950℃后，再经过后热风仓415和前热风仓418，穿过前沸腾床426、后沸腾床428、侧面沸腾床419及风帽427和风管425，为前沸腾室401和后沸腾室404提供沸腾动力和补充热裂解的显热。
落料沉降斗407的生物质粉料，落到深度炭化仓412处时，物料温度为800～950℃，继续进行深度热裂解和炭化，以减少生物质粉料中的挥发，也促使其减少CO2的生成，直到达到工艺技术要求，再继续下落，离开加热室424后，继续深度炭化，使其挥发份含量逐渐降低到2～15％，外壳由保温棉409进行保温，当生物质粉料继续下落到水雾喷头410喷出的水雾时，高温显热的炭粉遇到水雾，进行快速熄灭的同时，又产生大量的饱和蒸汽，由于下行时被第三螺旋输送机411和物料封闭堵塞，饱和蒸汽只能上行，饱和蒸汽上行到深度炭化仓412时，饱和蒸汽在800℃以上，与炽热的C和CO进行反应，裂解生成一定量的H2和CO，含氢混合燃气继续上行，直到穿过深度炭化仓412和落料沉降斗407，再运行进入燃气室406排出悬浮沸腾热解炉402，形成富氢混合燃气。
水雾喷头410用于熄炭降温，喷出雾状的水量可调整，使生成的生物炭的含水量控制在12～15％，以利于生物炭产品后续的储运或挤压颗粒。水冷套422为其间接循环冷却，生物炭冷却到30～50℃，经第三螺旋输送机411被排出。
(5)耐高温旋风除尘器5中的高温富氢净燃气经过高温换热器6换热冷却后得到低温富氢净燃气，再进入换热器7进行冷却，经引风机16、洗涤塔8和汽水分离器9后可燃气体，浓度总合计为98.00％的高纯富氢生物燃气，经压缩机10将其再加压到1.0～1.2MPa，进入第一吸附塔11、第二吸附塔12，在第二纯氢气罐14的出口处，获得99.99％高纯度的氢气，作为再生、循环、清洁、绿色的氢气能源，直接应于氢冶金，也可再进行压缩成液态纯氢，作为清洁绿色氢能汽车及其它氢能燃料使用。
第一吸附塔11、第二吸附塔12分离出CO+CH4+其它的生物高浓度非氢可燃气体，可作为第三烧嘴423为加热室424加热使用。每公斤有机碳氢化合废弃物料，可获得大约0.5Nm3浓度98％以上的高纯富氢生物燃气，热值为4200～4500Kcal/Nm3，每公斤有机碳氢化合废弃物料热解气化出2100～2250Kcal/Nm3的生物燃气的热量。而热解气化过程中，每公斤有机碳氢化合废弃物料需要吸收大约500～700Kcal/Nm3的热量，因此，机碳氢化合物料经热解气化自产的高纯生物燃气，PSA变压吸附分离出的CO+CH4+其它非氢可燃气体，除了满足自身应用外，一部分的热量可用作它用。
有机碳氢化合废弃物，在900℃热裂解气化，生成生物高纯燃气的主要成份如表1。
本发明还增加了熄炭促进氢气产生的工序，最后得到的富氢气体浓度更高。
生物质富氢高纯燃气主要成份表1
Figure BDA0003732504190000121
富氢高纯生物燃气，经空压机加入到1.0～1.2MPa后，再经PSA变压吸附，可获得最高99.99％以上纯度的纯氢气和CO+CH4+其它的混合高纯非氢生物可燃气体。纯度99.99％的氢气可直接用于氢冶金，也可经加压液化处理，可获得液态氢能，用于氢能汽车或它用。
每吨生物质材料、有机垃圾等碳氢化合物废弃物，经高温热裂解气化获得的生物炭，可根据入炉物料灰份和固定碳含量的高低，可产出200～350kg。根据入炉碳氢化合物废弃物的固定碳和挥发份高低，热裂解气化的温度、时间不等，生物炭一般会形成木炭、活性炭、兰炭、型焦、生物质炭及炭基肥或生机肥等品质不同产品，木炭、活性炭、兰炭、型焦高品质的生物炭，可作为清洁生物炭，具有广泛的应用。如果入炉的碳氢有机化合物中灰份较高，干馏残留物即为炭基肥或生基肥，而炭基肥或生基肥，作为炭基有机肥，不单单可肥沃土壤，利于植物快速生长，还可固碳减排，可将其固定碳锁定在土壤中几百年、上千年不再分解，相对减少了3.66倍的CO2排放量，如表2所示。
玉米秸秆生物质炭主要指标表2
Figure BDA0003732504190000131
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种生物质废弃物制取纯氢及多联产耦合***，其特征在于：在预裂解气化机构(3)的入口端加入干基生物质粉并对其进行预热裂解气化，预裂解气化机构(3)的排烟出口与亚温换热器(2)的入口端相互连通，亚温换热器(2)的第一出口端与排烟机构(1)相互连通，预裂解气化机构(3)的出口端与炭化产氢机构(4)的入口端相互连通，炭化产氢机构(4)对预热裂解气化后的生物质粉进行悬浮沸腾热裂解气化、炭化、产氢，炭化产氢机构(4)的排烟口与耐高温旋风除尘器(5)的入口端相互连通，耐高温旋风除尘器(5)的出口端通过高温换热器(6)与换热器(7)的入口端相互连通，换热器(7)的出口端通过引风机(16)与洗涤塔(8)的入口端相互连通，洗涤塔(8)的出口端与汽水分离器(9)的入口端相互连通，汽水分离器(9)的出口端通过压缩机(10)与第一吸附塔(11)的入口端相互连通，第一吸附塔(11)的第一出口端与第一纯氢气罐(13)的入口端相互连通，第一纯氢气罐(13)的出口端与第二纯氢气罐(14)的入口端相互连通，第一吸附塔(11)的第二出口端与储气罐(15)的入口端相互连通，第二吸附塔(12)的第一出口端与第一纯氢气罐(13)的入口端相互连通，第二吸附塔(12)的第二出口端与储气罐(15)的入口端相互连通，储气罐(15)的出口端与换热器(7)的入口端相互连通。
2.根据权利要求1所述的生物质废弃物制取纯氢及多联产耦合***，其特征在于，所述的预裂解气化机构(3)为：隔焰式回转窑(301)的入口端设置有用于输送干基生物质粉的第二螺旋输送机(308)，隔焰式回转窑(301)对干基生物质粉进行预热裂解气化，隔焰式回转窑(301)一端窑头罩(303)的出口端设置有用于将预热裂解气化后的生物质粉运输至炭化产氢机构(4)的第一螺旋输送机(306)，第一螺旋输送机(306)的输出端通过前下料管(305)与炭化产氢机构(4)的入口端相互连通；
亚温换热器(2)的第二出口端与炭化产氢机构(4)的入口端相互连通，隔焰式回转窑(301)的燃气出口通过燃气风机(302)分别与隔焰式回转窑(301)底部的第一烧嘴(307)、炭化产氢机构(4)的入口端相互连通。
3.根据权利要求2所述的生物质废弃物制取纯氢及多联产耦合***，其特征在于：所述的隔焰式回转窑(301)的温度为400～800℃，干基生物质粉在隔焰式回转窑(301)的运行时间为6～12min。
4.根据权利要求2所述的生物质废弃物制取纯氢及多联产耦合***，其特征在于，所述的炭化产氢机构(4)为：悬浮沸腾热解炉(402)内设置有后挡墙(414)和前挡墙(416)，悬浮沸腾热解炉(402)的内部侧壁设置有侧面沸腾床(419)，侧面沸腾床(419)上均匀设置有风管(425)，前挡墙(416)与侧面沸腾床(419)之间设置有前沸腾床(426)，前沸腾床(426)下侧为前热风仓(418)，后挡墙(414)与前挡墙(416)之间设置有后沸腾床(428)，后沸腾床(428)下侧为后热风仓(415)，前沸腾床(426)和后沸腾床(428)上均匀设置有风帽(427)，悬浮沸腾热解炉(402)内设置有将悬浮沸腾热解炉(402)内部分隔为前沸腾室(401)、后沸腾室(404)、燃气室(406)的间隔墙壁(403)和隔烟墙壁(405)，前沸腾室(401)与后沸腾室(404)相互连通，前沸腾室(401)位于前沸腾床(426)和后沸腾床(428)上侧，后沸腾室(404)和燃气室(406)分别与落料沉降斗(407)相互连通，落料沉降斗(407)与位于落料沉降斗(407)下方的深度炭化仓(412)相互连通，进气环形管(408)位于悬浮沸腾热解炉(402)的加热室(424)中，悬浮沸腾热解炉(402)一侧设置有进气环形管(408)，加热室(424)中设置有位于深度炭化仓(412)圆周方向的换热支管(413)，换热支管(413)与进气环形管(408)相互连通；
加热室(424)的排烟口通过高温风机(304)与窑头罩(303)的入口端相互连通，亚温换热器(2)的第二出口端与加热室(424)的入口端相互连通，隔焰式回转窑(301)的燃气出口通过燃气风机(302)与加热室(424)的第二烧嘴(417)和第三烧嘴(423)相互连通；
高温换热器(6)的出口端通过助燃风机(429)与加热室(424)相互连通，耐高温旋风除尘器(5)的出口端通过气增压风机(430)与进气环形管(408)相互连通，换热器(7)的出口端通过煤气风机(431)与第三烧嘴(423)相互连通。
5.根据权利要求4所述的生物质废弃物制取纯氢及多联产耦合***，其特征在于：所述的燃气室(406)的出口端与耐高温旋风除尘器(5)的入口端相互连通，耐高温旋风除尘器(5)底部出口端设置有第四螺旋输送机(420)，第四螺旋输送机(420)的出口端通过后下料管(421)与燃气室(406)相互连通。
6.根据权利要求4所述的生物质废弃物制取纯氢及多联产耦合***，其特征在于：所述的前沸腾室(401)的温度为800～950℃、风速为0.8～2.0m/s。
7.根据权利要求4所述的生物质废弃物制取纯氢及多联产耦合***，其特征在于：所述的深度炭化仓(412)底部设置有用于运输生物炭的第三螺旋输送机(411)，位于悬浮沸腾热解炉(402)外部的深度炭化仓(412)圆周方向设置有保温棉(409)，深度炭化仓(412)圆周方向设置有位于保温棉(409)下方的水冷套(422)，深度炭化仓(412)内部设置有与水冷套(422)相互连通的水雾喷头(410)。
8.根据权利要求1所述的生物质废弃物制取纯氢及多联产耦合***，其特征在于，所述的排烟机构(1)为：亚温换热器(2)的第一出口端与旋风除尘器(103)的入口端相互连通，旋风除尘器(103)的出口端与布袋除尘器(102)的入口端相互连通，布袋除尘器(102)的出口端通过抽风机(104)与烟囱(101)的入口端相互连通。
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