[发明专利]一种生物质粗燃气超绝热临氧重整反应器

说明书

技术领域：

本发明属于生物质技术领域，特别涉及一种生物质粗燃气超绝热临氧重整反应器。

背景技术：

生物质燃料在生长过程中吸收CO₂，参与大气中的碳循环，可实现温室气体的零排放，且其来源十分丰富，是一种理想、可再生的清洁能源。开发利用生物质燃料不仅能缓解能源危机、减轻环境污染，而且对发展生物质燃料新型产业，推进社会主义新农村建设，实现人与自然和谐发展具有重大战略意义。在众多的生物质利用技术中，气化是一种很有发展前途的生物质能源化技术。通过生物质气化工艺，可以生产出富氢燃气供民用和工业使用，如户用型气化炉、气化集中供气、气化发电、气化制氢、生产醇醚液体燃料和应用于燃料电池等。生物质气化的目标是获得尽可能多的可燃气体产物，但目前的气化技术都不可避免地产生了一定量的焦油副产物，因此，如何降低生物质燃气中焦油的含量，同时提高燃气的热值和洁净度，已成为生物质气化技术发展中迫切需要解决的关键科技问题。目前粗燃气中焦油的净化方法主要有水洗、过滤、热裂解与催化裂解等。水洗法与过滤法是将焦油分离出，作为废物排放，既浪费了焦油本身的能量，又会产生大量的污染。相对水洗法与过滤法，热裂解、催化裂解可有效降低粗燃气中的焦油含量，还能将绝大部分焦油转化为合成气，起到调整燃气成分的作用。粗燃气在炉内高温停留时间也是影响焦油分解的主要因素。为了解决以上炉内生物质气化与焦油热裂解同时进行存在的难题，可将气化和焦油热裂解在两个分开的反应炉中进行，但气化炉出口气体的温度较低，不能达到焦油热裂解所需要的温度，必须外加热源，则进一步增加了生物质能源利用的成本。因此，如何解决热裂解能效问题，是生物质粗燃气重整亟需解决的关键问题。

发明内容：

为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种在内置多孔介质卷式反应器实现生物质粗燃气超绝热临氧重整，以期提高重整温度增大焦油裂解程度，解决重整能效问题，减少重整能量的浪费，实现生物质高效重整制合成气。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

一种生物质粗燃气超绝热临氧重整反应器，其包括：

卷式反应器，在所述卷式反应器中内置有多孔介质；

所述卷式反应器分别设有氧气进气孔、粗燃气进气口及合成气出气口，所述合成气出气管及粗燃气进气管螺旋设置于卷式反应器外部并分别与所述合成气出气口及粗燃气进气口连通；

所述合成气出气管与所述粗燃气进气管交替排布。

本发明的结构特点也在于：

在所述多孔介质外围的卷式反应器内设有电加热器。

所述多孔介质为氮化硅、碳化硅、氧化锆或氧化铝。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1）通过卷式反应器的设置，将生物质粗燃气在中心区临氧重整反应后所生成的高温废热回收，用于预热生物质粗燃气，减少了排气携带热损失和反应器的外壁散热损失。

2）反应器中心设置具有蓄热、过滤作用的多孔介质，并通入少量氧气，使生物质粗燃气在多孔介质内发生临氧放热反应，为多孔介质过滤截留的生物质粗燃气中的焦油的重整反应提供能量，有助于提高生物质粗燃气中CH₄ 与焦油的转化率，提高CO、H₂ 的含量。

3）临氧放热在反应器的中心，保证了卷式反应器排气通道的温度高于进气温度，可实现对生物质粗燃气的有效预热；高温区在反应器的中心，外围设置换热区，实现了生物质粗燃气的自预热、重整气的自冷却和反应器的自保温。

4）由于氧气的存在，也可减少多孔介质中重整反应过程中积碳的形成。

附图说明：

图1为本发明生物质粗燃气超绝热临氧重整反应器的主视图。

图中标号：1合成气出气口，2多孔介质，3电加热器，4粗燃气进气口，5氧气进气孔，6卷式反应器，7粗燃气进气管，8合成气出气管。

以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式：

实施例：参见图1，本实施例的生物质粗燃气超绝热临氧重整反应器，其包括：

卷式反应器6，在卷式反应器6中内置有多孔介质2；所述卷式反应器6上分别设有氧气进气孔5、粗燃气进气口4及合成气出气口1，合成气出气管8及粗燃气进气管7螺旋设置于卷式反应器外部并分别与合成气出气口1及粗燃气进气口4连通；合成气出气管8与所述粗燃气进气管7交替排布。

具体设置中，在多孔介质2外围的卷式反应器6内设有电加热器3。所述多孔介质2可选用氮化硅、碳化硅、氧化锆或氧化铝。