[发明专利]富氢燃气生产设备及其生产工艺和太阳能聚光集热煤气化炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种富氢燃气生产设备及其生产工艺和太阳能聚光集热煤气化炉。

背景技术

目前，我们国家煤富、气贫(短期无法大规模开采页岩气、可燃冰)、少油，煤在整个国内能源消耗的比率高于65％而且在短期内不可能得到根本性的改变，而将煤直接燃烧的火力发电架构如下：燃烧→水加温→水蒸气→汽轮机→发电机，该架构系统主要存在能量转换效率低，一般为35％左右且污染严重，而现在的煤气化工艺中，消耗了很多热能，如式：C+H₂O→CO+H₂吸热，C+2H₂O→CO₂+2H₂吸热，在目前煤气化中由于靠燃烧煤得到的热量而使公式充分反应，为了提供热而大量燃烧的煤一方面造成了污染，另一方面降低了化石燃料煤的产气率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种富氢燃气生产设备，它不仅能够生产出氢气含量高的洁净燃气，而且能够提高热转换效率，降低污染。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种富氢燃气生产设备，它包括太阳能聚光集热煤气化炉、多级富氢燃气生产装置、水洗塔和脱硫器，富氢燃气生产装置包括旋风分离器和螺旋管式换热器；螺旋管式换热器具有换热腔、螺旋管组件、水煤气进入口、水煤气出口、混合物出口、气体出口和可通入水或水蒸汽在水热解催化剂的作用下生成的水热解生成物的进口，换热腔位于螺旋管组件的外围，并且所述的水煤气进入口连接螺旋管组件后与水煤气出口相连通，所述的进口、混合物出口和气体出口均与换热腔连通；旋风分离器的输出端与同一级富氢燃气生产装置中的螺旋管式换热器的水煤气进入口相连通，水煤气出口连接至下一级的旋风分离器的输入端，相对应的气体出口通过输送管道连接至该水煤气出口与下一级的旋风分离器的输入端之间的的连接管道上；在首级富氢燃气生产装置中，旋风分离器的输入端与太阳能聚光集热煤气化炉的水煤气输出端相连通；在末级富氢燃气生产装置中，所述的螺旋管式换热器的水煤气出口依次连接最终旋风分离器、水洗塔和脱硫器后连接至最终成品输出管道。

进一步为了能够更好使产生的氢气从气体出口流向水煤气出口，所述的输送管道中设置有泵和单向阀，所述的气体出口依次连接泵和单向阀后连接至水煤气出口与下一级的旋风分离器的输入端之间的连接管道上。

进一步，所述的旋风分离器均设置有沉淀物出口。

进一步为了能够更加便于排出废弃物，所述的螺旋管式换热器的换热腔的底壁为向着混合物出口方向的向下倾斜状。

本发明还提供了一种该富氢燃气生产设备的富氢燃气生产工艺，该工艺的步骤如下：通过太阳能聚光集热煤气化炉将其内产生的水煤气通入首级富氢燃气生产装置中的旋风分离器，并同时向每一个螺旋管式换热器的进口内通入混合物；其中，混合物为水或水蒸汽在水热解催化剂的作用下生成的水热解生成物；在螺旋管式换热器中，水蒸汽和螺旋管组件内的水煤气进行换热交换，使其产生出氢气，该氢气从气体出口通向水煤气出口，和水煤气形成混合气体进入下一级富氢燃气生产装置的旋风分离器，依次进行直至经过最终旋风分离器分离后，经过水洗塔水洗，然后通过脱硫器脱硫处理，最后形成富氢洁净燃气通入最终成品输出管道。

本发明提供一种富氢燃气生产设备中所使用的太阳能聚光集热煤气化炉，它包括聚光透镜、集热面、料室、保温隔热层组、水煤气室和物料输送管，保温隔热层组位于料室的外围以便用于对料室的保温，物料输送管伸入料室中，集热面设置在料室的一侧用于加热料室内混合物，聚光透镜的尾部与集热面衔接，水煤气室位于料室的上方，并与料室相连通。

进一步为了能够充分利用太阳能，集热面由受光侧往内依次包括光谱选择透过涂层、中高温选择吸收涂层、减反射层、多层微孔陶瓷层和致密层；其中，多层微孔陶瓷层的多孔表面上烧结有光热转化层；其中，所述的致密层由金属合金或金属氧化物或陶瓷中的一种或几种的混合物制成；所述的光热转化层由黑铬或黑镍或黑氧化铁制成。

进一步为了尽可能减少料室的热量向周围环境中传递散发，保温隔热层组由料室侧往外依次包括高温隔热层、高温真空保温层、中温隔热层、中温加热层、中温保温层和中温真空保温层。

进一步为了减少加料时对集热面的冲击和影响，物料输送管伸入料室的管端部与集热面之间设置有受料挡板。

进一步为了减少热散失并且防止了灰尘影响入射效果，聚光透镜的外壁上由里向外依次设置有真空保温层和隔热层。