【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于太阳能与生物质能耦合利用，具体涉及一种塔式光热与生物质能耦合制氢系统及制氢方法。
技术介绍
1、太阳能及生物质能资源均属于可再生能源，但因资源特性差异大，耦合利用难度较大。太阳能资源具有波动性大、区域差异大等特点，生物质能资源分布广泛，目前利用技术相对单一。当前氢能产业政策日趋完善，以生物质能为原料制备绿氢是当前研究热点。但关于采用塔式光热与生物质耦合制氢的报道却较少。其中，专利技术专利“一种太阳能耦合生物质能的热氢联产系统及方法(cn202211512752.7)”报道了利用太阳能与生物质能耦合制备氢气的系统，采用光热介质储能系统中的高温熔融盐为合成气的催化重整反应提供热能，但系统换热系统复杂，生物质气化炉和燃烧反应器均采用汽水换热装置(水冷壁)，生物质原料预处理系统复杂(微波烘焙)、反应流程长，整个系统反应过程中的能量供给主要来自生物质能，光热介质储能仅仅为活性炭制备装置供热，系统整体能耗好。
2、本专利技术采用以下技术方案：
3、一种塔式光热与生物质能耦合制氢系统，包括：
4、定日镜、熔盐集热塔、高温熔盐储罐、低温熔盐储罐、生物质气化炉、气化气重整塔、氢气纯化塔、杂质气燃烧器、尾气净化装置、螺旋进料装置、烟囱；
5、定日镜将太阳光反射聚焦至熔盐集热塔，熔盐集热塔连接高温熔盐储罐，高温熔盐储罐通过熔盐泵与高温熔盐入口连接生物质气化炉的换热管束，换热管束通过低温熔盐出口连接低温熔盐储罐，熔盐泵将低温熔盐储罐中的低温熔盐泵送至熔盐集热塔循环加热；
6、生物
7、一种塔式光热与生物质能耦合制氢方法，包括以下步骤：
8、s1：定日镜通过聚光反射到熔盐集热塔，将熔盐加热至570-640℃后送至高温熔盐储罐；
9、s2：高温熔盐送入生物质气化炉内的换热管束，高温熔盐在换热管束中自下至上按0.02～0.15m/s的速度流动并与生物质气化炉内的生物质原料间接换热，换热后的熔盐温度降低至540～560℃后从低温熔盐出口送出至低温熔盐储罐，低温熔盐由熔盐泵加压送至熔盐集热塔；
10、s3：生物质原料通过螺旋进料装置预热、进料，经物料入口送至生物质气化炉内，预热生物质原料降温后的净化尾气作为气化剂从气化剂入口通过炉体底部的风帽进行均匀布风，生物质原料在气化气作用下流化，并经换热管束加热气化，产生的生物质燃气进入气化气重整塔，炭渣从出渣口排出；
11、s4：生物质燃气经气化气重整塔后氢气含量提升，并经氢气纯化塔进一步纯化，纯化过程中分离出的可燃杂质气送入杂质气燃烧器，燃烧产生高温烟气为气化气重整塔反应提供热能，之后经尾气净化装置脱硫、脱硝、除尘、降温后送至螺旋进料装置，温度降低至160～180℃的烟气部分通过烟囱排空，部分通过与生物质原料直接换热后进一步降温至130～150℃；
12、s5：由螺旋进料装置来的烟气，含水蒸汽、少量挥发分解析气作为气化剂从气化剂入口进入生物质气化炉底部，并通过风帽实现均匀布风，将进入炉内的生物质物料进行流化。
13、本专利技术的技术效果：
14、本专利技术采用塔式光热集热换热，换热后的高温熔盐直接进入生物质气化炉与生物质进行间接换热，作为生物质气化过程的能量供给来源，反应过程无需采用汽水换热系统，换热过程热效率高；
15、生物质原料全部用于气化和后续重整制氢，无需消耗额外的生物质原料为反应系统供热；
16、利用气化气重整、纯化后的杂质气(可燃气)的燃烧及能量的梯级利用为气化气重整塔进行加热、为螺旋进料装置的生物质原料预热、为气化炉提供气化剂；
17、采用同心圆熔盐换热管束及湍流床(流化床的形式之一)，实现气化炉内加热介质与物料之间的强化传热、传质。
技术实现思路
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1.一种塔式光热与生物质能耦合制氢系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述塔式光热与生物质能耦合制氢系统，其特征在于，所述生物质气化炉(5)的换热管束(503)为同心圆竖向管束组成，竖向换热管(503-a)之间间距为300～500mm，竖向换热管在底部和顶部通过圆管连接形成管束，换热管束(503)之间以同心圆管束(503-b)形式在底部和顶部串联，分别实现来自高温熔盐入口(501)处熔盐的均匀分布和换热后低温熔盐的集中回收，并通过低温熔盐出口(504)送出，同心圆管束(503-b)之间间距为400～600mm。
3.一种塔式光热与生物质能耦合制氢方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，生物质气化炉内反应温度为520～550℃，流经换热管束(503)的高温熔盐温度降至540～560℃。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，生物质原料经生物质气化炉(5)气化后生成的气化气是H2、CO、CH4、CO2、CmHn组成的合成气，其中H2含量不低于40％。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，杂质气燃烧器(8)烟气温度在880～950℃，经加热气化气重整塔(6)换热后的烟气温度降至660～680℃，送入尾气净化装置(9)。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，生物质原料为稻壳、木屑、锯末等木质纤维类农林生物质，物料进料颗粒粒径范围为0.20～3.0mm。
9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，气化床为湍流床，流化速度为0.20～1.5m/s。
...【技术特征摘要】
1.一种塔式光热与生物质能耦合制氢系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述塔式光热与生物质能耦合制氢系统，其特征在于，所述生物质气化炉(5)的换热管束(503)为同心圆竖向管束组成，竖向换热管(503-a)之间间距为300～500mm，竖向换热管在底部和顶部通过圆管连接形成管束，换热管束(503)之间以同心圆管束(503-b)形式在底部和顶部串联，分别实现来自高温熔盐入口(501)处熔盐的均匀分布和换热后低温熔盐的集中回收，并通过低温熔盐出口(504)送出，同心圆管束(503-b)之间间距为400～600mm。
3.一种塔式光热与生物质能耦合制氢方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，生物质气化炉内反应温度为520～550℃，流经换热管束(503)的高温熔盐温度降至540～560℃。
5.根据权利要求3所述的方...
【专利技术属性】
技术研发人员：惠星，李诚，李东侠，李文涛，冷清明，白思琪，蹇祥斌，李鹏，谢益敏，
申请(专利权)人：中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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