專(zhuān)利名稱(chēng)：多碟太陽(yáng)能聚熱耦合生物質(zhì)超臨界水氣化制氫系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽(yáng)能熱利用及生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化氣化制氫的可再生能源規(guī)模制備 領(lǐng)域，涉及一種多碟太陽(yáng)能聚熱耦合生物質(zhì)超臨界水氣化制氫系統(tǒng)，特別涉及一種多碟太 陽(yáng)能聚熱耦合生物質(zhì)超臨界水氣化制氫方法。
背景技術(shù)：
目前，人類(lèi)正面臨著兩大相關(guān)挑戰(zhàn)日益增長(zhǎng)的能量需求加劇碳?xì)淙剂虾慕?，化?燃料燃燒引起的(X)2大量排放導(dǎo)致全球氣候變化。為了維持現(xiàn)在的生活標(biāo)準(zhǔn)和建立一個(gè)環(huán) 境友好、可持續(xù)發(fā)展的能量供應(yīng)體系，這些挑戰(zhàn)的解決必須與CO2 “零”排放系統(tǒng)的發(fā)展和實(shí) 施結(jié)合起來(lái)，可再生的太陽(yáng)能及生物質(zhì)能的開(kāi)發(fā)利用是一個(gè)可行的解決途徑。太陽(yáng)能和生物質(zhì)能都是優(yōu)質(zhì)的可再生能源，而氫能則被視為最理想的能量載體。 目前工業(yè)上使用的氫氣約96%來(lái)源于天然氣、石油和煤等化石能源，化石能源制氫雖然生 產(chǎn)技術(shù)與工藝成熟、成本較低，但資源有限、不可再生、且排放大量CO2，只能作為過(guò)渡性的 制氫技術(shù)，需要大力開(kāi)發(fā)可再生能源制氫技術(shù)。利用太陽(yáng)能、生物質(zhì)能等可再生能源規(guī)模制 氫，可以從根本上解決能源短缺問(wèn)題，減少環(huán)境污染，提高人民生活與健康水平，具有巨大 的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益。目前利用太陽(yáng)能制氫的方法包括光伏電池電解水制氫、太陽(yáng)能熱 化學(xué)分解水或生物質(zhì)制氫、太陽(yáng)能光電化學(xué)或光催化分解水制氫與光生物制氫等。技術(shù)經(jīng) 濟(jì)分析表明，利用熱化學(xué)方法分解水或生物質(zhì)制氫是近中期最有可能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的可再生 能源制氫途徑。生物質(zhì)超臨界水氣化制氫是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新型制氫工藝，以超臨界水(P。= 22. IMPa,Tc = 374. 2V )為介質(zhì)進(jìn)行生物質(zhì)氣化可直接生成富氫氣體，氣化率高，氣態(tài)產(chǎn)物 中不含焦油，不產(chǎn)生二次污染，反應(yīng)速率快，反應(yīng)器體積小等優(yōu)點(diǎn)。超臨界水在反應(yīng)過(guò)程中 既作為有機(jī)溶劑為反應(yīng)提供均相條件，又充當(dāng)反應(yīng)物進(jìn)行氣化反應(yīng)，同時(shí)是傳輸媒介。由于 氣化溫度相對(duì)于常規(guī)熱解氣化要低，基本不產(chǎn)生NOx等污染物，氣化過(guò)程比較清潔，而且因 為以水為反應(yīng)介質(zhì)，對(duì)于含水量高的濕生物質(zhì)可以直接氣化，不需要高能耗的干燥過(guò)程，具 有很好的發(fā)展前景和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是最有潛力的生物質(zhì)制氫技術(shù)。生物質(zhì)在超臨界水 中發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，包括水解反應(yīng)、熱裂解、蒸汽重整、加氫反應(yīng)、甲烷化反應(yīng)、水-氣 變換反應(yīng)等。Hashaiken等認(rèn)為238 250°C的葡萄糖-水體系為均相反應(yīng)體系，反應(yīng)過(guò)程 中葡萄糖脫水形成5-羥甲基糠醛和乙酸等，5-羥甲基糠醛上的呋喃環(huán)與酸性介質(zhì)發(fā)生接 枝反應(yīng)導(dǎo)致高聚合度的低聚物形成，因此發(fā)生沉淀反應(yīng)，造成反應(yīng)器堵塞并使催化劑中毒， 驗(yàn)證了 Kruse et al等提出的在亞臨界條件下，較高的離子積會(huì)導(dǎo)致形成大量糠醛類(lèi)化合 物，而在超臨界情況下，水的密度較低，離子積和介電常數(shù)也相對(duì)較低，離子型反應(yīng)受到抑 制，以自由基反應(yīng)為主，而自由基反應(yīng)正是生成氣體的必要反應(yīng)，當(dāng)溫度高于700°C時(shí)，生物 質(zhì)在超臨界水中接近完全氣化，生成氣體產(chǎn)物的主要成分是H2、CH4、C0、a)2以及少量的C2H4 和C2H6，氣化產(chǎn)物中的H2含量可以超過(guò)50%。Divilio etal.研究發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)反應(yīng)途徑 如下在反應(yīng)物開(kāi)始加熱后，生物質(zhì)中的半纖維素和木質(zhì)素開(kāi)始水解，當(dāng)溫度到180°C，這個(gè)反應(yīng)速率很高。隨著溫度升高，半纖維素開(kāi)始分解，并且與木質(zhì)素生成木炭。隨著溫度 再進(jìn)一步升高，纖維素開(kāi)始分解為葡萄糖，然后在進(jìn)一步分解為分子量更小的物質(zhì)，反應(yīng)機(jī) 理由離子反應(yīng)轉(zhuǎn)換為自由基反應(yīng)，氫氣、二氧化碳和一氧化碳以接近等摩爾的速率產(chǎn)生，在 500°C，自由基反應(yīng)開(kāi)始占主導(dǎo)反應(yīng)機(jī)理，氫氣和二氧化碳開(kāi)始以2 1的摩爾比形成，而這 時(shí)一氧化碳則減少?；谝陨蠙C(jī)理研究，本發(fā)明采用生物質(zhì)物料首先預(yù)熱至180 240°C 再與高溫(>600°C)高壓預(yù)熱水混合使物料快速升溫至超臨界狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器入口段的 快速升溫以及更高的反應(yīng)流體溫度，盡量縮短或避免生物質(zhì)物料在亞臨界狀態(tài)下的停留時(shí) 間，達(dá)到提高自由基反應(yīng)速率的目的，從而減少焦油及焦炭的形成，提高生物質(zhì)氣化率及氫 氣含量，減少或避免反應(yīng)器結(jié)渣和堵塞。利用太陽(yáng)能中高溫聚焦技術(shù)為生物質(zhì)超臨界水氣化制氫提供熱源，可實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能 在全光譜范圍內(nèi)的利用，不僅將能量密度低，分散性強(qiáng)，不穩(wěn)定、不連續(xù)，隨時(shí)間、季節(jié)以及 氣候而變化的可再生能源轉(zhuǎn)化為能量密度高、可儲(chǔ)存、可運(yùn)輸、無(wú)污染的氫能，降低制氫成 本，還能大大提高系統(tǒng)獨(dú)立性，實(shí)現(xiàn)完全可再生的能源轉(zhuǎn)化利用。因此，利用太陽(yáng)能聚焦高 溫耦合生物質(zhì)超臨界水氣化制氫是一種新型的能源轉(zhuǎn)化方式，具有技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保優(yōu)勢(shì)。 專(zhuān)利WCV2010/134077提出一種有機(jī)物超臨界水催化氣化系統(tǒng)，利用太陽(yáng)能間接換熱為系 統(tǒng)提供熱量，同時(shí)加入各種均相、非均相催化劑降低反應(yīng)所需的溫度。專(zhuān)利CN 101597026A 中提出了一種太陽(yáng)能輪胎面定日鏡聚熱驅(qū)動(dòng)生物質(zhì)超臨界水氣化制氫系統(tǒng)與方法，該系統(tǒng) 中常溫物料直接與高溫高壓預(yù)熱水混合快速升溫氣化。專(zhuān)利CN 101597027中成功實(shí)現(xiàn)了 生物質(zhì)超臨界水氣化與多碟聚集供熱耦合制氫，但該系統(tǒng)能量效率較低，且物料要經(jīng)過(guò)連 續(xù)的升溫過(guò)程，容易產(chǎn)生焦油、焦炭，影響氣化效果。本發(fā)明是在該系統(tǒng)基礎(chǔ)上做了一系列 改進(jìn)，使整個(gè)系統(tǒng)能量效率大大提高。因此與國(guó)內(nèi)外已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)的聚焦太陽(yáng)能供熱驅(qū)動(dòng) 熱化學(xué)循環(huán)分解水和天然氣、石油和煤等化石燃料制取富氫氣體相比，本發(fā)明提出的新方 法具有反應(yīng)溫度低、系統(tǒng)完全可再生、能量綜合利用效率高等優(yōu)勢(shì)，具有美好的發(fā)展前景。目前太陽(yáng)能耦合生物質(zhì)超臨界水氣化制氫系統(tǒng)及方法仍然存在一下難題亟待解 決(1)太陽(yáng)能的間歇、分散、低熱流密度、不穩(wěn)定性與生物質(zhì)氣化系統(tǒng)所需穩(wěn)定操作 條件的矛盾，設(shè)計(jì)高效的太陽(yáng)能吸熱反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能聚焦熱能的高效吸收與生物質(zhì)超臨 界水氣化制氫反應(yīng)器在最佳反應(yīng)條件的高效耦合。(2)當(dāng)沒(méi)有達(dá)到反應(yīng)最佳條件(升溫速率、溫度、壓力、反應(yīng)停留時(shí)間等)時(shí)，反應(yīng) 氣化不完全容易生成焦油、焦炭等導(dǎo)致反應(yīng)器堵塞、結(jié)渣、氣化率低，從而造成連續(xù)氣化反 應(yīng)的失敗。(3)采用外部加熱很難實(shí)現(xiàn)氣化反應(yīng)所需的快速升溫條件及大量的熱量。(4)沒(méi)有綜合考慮能量的梯級(jí)有效回收利用，導(dǎo)致系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種多碟太陽(yáng)能聚熱耦合生物 質(zhì)超臨界水氣化制氫系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)操作方便、安全高效，能夠利用多碟太陽(yáng)聚焦高溫 驅(qū)動(dòng)生物質(zhì)等有機(jī)混合物在超臨界水條件下快速、連續(xù)、高效地轉(zhuǎn)化為潔凈、能量密度高的 富氫氣體，實(shí)現(xiàn)完全可再生、清潔高效的能源轉(zhuǎn)化利用。基于該系統(tǒng)，本發(fā)明提供的方法將生物質(zhì)物料首先預(yù)熱至180 240°C再與高溫高壓預(yù)熱水混合使物料快速升溫至超臨界狀 態(tài)，減少焦油及焦炭的形成及造成的結(jié)渣和堵塞，提高生物質(zhì)氣化率及氫氣含量。同時(shí)在太 陽(yáng)能吸熱反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)了聚焦太陽(yáng)能高溫?zé)嵩打?qū)動(dòng)生物質(zhì)超臨界水氣化制氫的高效耦合， 大大提高了整個(gè)系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化效率。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)解決的這種多碟太陽(yáng)能聚熱耦合生物質(zhì)超臨界水氣化制氫系統(tǒng)，包括用于生物質(zhì)漿料高 壓連續(xù)輸送的物料高壓輸送系統(tǒng)，用于吸收聚集太陽(yáng)能熱量驅(qū)動(dòng)生物質(zhì)超臨界水氣化制氫 反應(yīng)的腔式太陽(yáng)能吸收超臨界水反應(yīng)器，用于為所述腔式太陽(yáng)能吸收超臨界水反應(yīng)器提供 熱源的多碟自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)聚光集熱器以及氣水分離裝置；所述物料高壓輸送系統(tǒng)的物料輸 出端連接至腔式太陽(yáng)能吸收超臨界水反應(yīng)器的物料輸入端，所述腔式太陽(yáng)能吸收超臨界水 反應(yīng)器的輸出端連接至氣水分離裝置的輸入端；所述腔式太陽(yáng)能吸收超臨界水反應(yīng)器置于 多碟聚光器焦點(diǎn)位置，其腔口入射窗與太陽(yáng)光焦斑平面同軸重合布置；所述腔式太陽(yáng)能吸 收超臨界水反應(yīng)器還連接有去離子水供給裝置。上述腔式太陽(yáng)能吸收超臨界水反應(yīng)器包括有腔式太陽(yáng)能吸收反應(yīng)器以及第一、二 冷卻器，所述腔式太陽(yáng)能吸收反應(yīng)器由處于上部的吸熱反應(yīng)腔和處于下部的預(yù)熱水加熱腔 組成，兩個(gè)腔體內(nèi)壁均采用不銹鋼沖孔網(wǎng)內(nèi)襯；所述吸熱反應(yīng)腔和預(yù)熱水加熱腔的內(nèi)腔壁 均設(shè)有保溫層；所述吸熱反應(yīng)腔的上端敞口處由石英玻璃密封，在吸熱反應(yīng)腔內(nèi)設(shè)有吸熱 反應(yīng)器，所述吸熱反應(yīng)腔的底部設(shè)有物料預(yù)熱器；所述預(yù)熱水加熱腔采用履帶式電加熱器 加熱；在所述預(yù)熱水加熱腔內(nèi)還設(shè)有預(yù)熱水加熱器；所述預(yù)熱水加熱腔外盤(pán)繞有螺旋套管 式的高壓換熱器。上述物料預(yù)熱器的物料進(jìn)口通過(guò)第一冷卻器與所述物料高壓輸送系統(tǒng)的物料輸 出端連接，物料預(yù)熱器的物料出口端和預(yù)熱水電加熱器的預(yù)熱水出口端分別連接至所述吸 熱反應(yīng)器的入口端，所述吸熱反應(yīng)器的出口端與高壓換熱器的內(nèi)管入口連通，高壓換熱器 的內(nèi)管出口端與第二冷卻器的入口端連通，高壓換熱器的外管出口端與預(yù)熱水電加熱器的 入口端連通，高壓換熱器的外管進(jìn)口端與所述去離子水供給裝置的出口端連接；所述第二 冷卻器的出口端連接至氣水分離裝置的氣水混合物入口端。上述腔式太陽(yáng)能吸收超臨界水反應(yīng)器與物料高壓輸送系統(tǒng)、去離子水供給裝置以 及氣水分離裝置之間分別連接有第一高壓軟管、第二高壓軟管和第三高壓軟管?；谝陨纤鱿到y(tǒng)，本發(fā)明提出一種多碟太陽(yáng)能聚熱耦合生物質(zhì)超臨界水氣化制 氫方法，包括以下步驟1)首先，采用物料高壓輸送系統(tǒng)將物料輸送至腔式太陽(yáng)能吸收超臨界水反應(yīng)器；2)在腔式太陽(yáng)能吸收超臨界水反應(yīng)器中，先采用物料預(yù)熱器將物料預(yù)熱至180 240°C后，再與通過(guò)預(yù)熱水加熱器的高溫預(yù)熱水按照1 (1 10)的比例在吸熱反應(yīng)器的 入口處混合，實(shí)現(xiàn)物料快速升溫至超臨界狀態(tài)進(jìn)行氣化；將以上所述高溫預(yù)熱水的溫度控 制在550 650°C，吸熱反應(yīng)器的工作壓力為M 30Mpa ；3)將由吸熱反應(yīng)器排出的氣水混合物通過(guò)高壓換熱器進(jìn)行換熱處理，再經(jīng)過(guò)第二 冷卻器冷卻后通入氣液分離器裝置進(jìn)行氣液分離。上述物料為生物質(zhì)模型化合物、高含濕量的原生生物質(zhì)廢棄物或有機(jī)廢液。所述 生物質(zhì)模型化合物是甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇、乙酸、葡萄糖、山梨糖醇、苯酚、纖維素、半
6纖維素或木質(zhì)素的一種或多種混合物。所述高含濕量的原生生物質(zhì)廢棄物是農(nóng)作物秸稈、 海藻、鋸木屑或甘蔗渣的一種或多種混合物。所述有機(jī)廢液是造紙黑液、發(fā)酵廢液或生物乙 醇廢液。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果(1)本發(fā)明的制氫系統(tǒng)操作方便、穩(wěn)定高效、清潔環(huán)保。(2)本發(fā)明的系統(tǒng)利用多碟拋物面聚光器實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)的高精度跟蹤，同時(shí)多碟拋 物面聚光器聚焦比大，可提供驅(qū)動(dòng)反應(yīng)所需的高溫環(huán)境，把能量密度低，分散性強(qiáng)，不穩(wěn)定、 不連續(xù)，隨時(shí)間、季節(jié)以及氣候而變化的可再生能源轉(zhuǎn)化為能量密度高、可儲(chǔ)存、可運(yùn)輸、無(wú) 污染的氫能，實(shí)現(xiàn)完全可再生能源轉(zhuǎn)化利用，大大降低了生物質(zhì)超臨界水氣化制氫的成本。(3)本發(fā)明的超臨界水氣化制氫方法將物料在太陽(yáng)能吸收器內(nèi)通過(guò)物料預(yù)熱器預(yù) 熱再與高溫預(yù)熱水在吸熱反應(yīng)器的入口混合，實(shí)現(xiàn)物料快速升溫至超臨界狀態(tài)進(jìn)行高溫氣 化，減少了焦油及焦炭的形成及造成的結(jié)渣和堵塞，提高生物質(zhì)氣化率及氫氣含量。(4)本發(fā)明兼具生物質(zhì)超臨界水氣化制氫的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能及生物質(zhì)能向氫 能的高效轉(zhuǎn)化，達(dá)到太陽(yáng)能雙捕集轉(zhuǎn)化的效果，整個(gè)過(guò)程完全可再生，實(shí)現(xiàn)(X)2 “零”排放。(5)本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)模型化合物(如甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇、乙酸、葡 萄糖、山梨糖醇、苯酚、纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等)及高含濕量的原生生物質(zhì)廢棄物(如 農(nóng)作物秸稈、海藻、鋸木屑、甘蔗渣等)，甚至是有機(jī)廢液(如造紙黑液、發(fā)酵廢液、生物乙醇 廢液等)的連續(xù)氣化制氫，也可以實(shí)現(xiàn)催化(如Na0H、Na2C03、K0H、K2C03等)氣化及部分氧 化(在預(yù)熱水中加入H2A或液氧)氣化制氫，氣化產(chǎn)物主要組分是H2、C02、CH4、C0。


圖1是本發(fā)明的多碟太陽(yáng)能聚熱耦合生物質(zhì)超臨界水氣化制氫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖中各符號(hào)表示為 圖2是本發(fā)明的腔式太陽(yáng)能吸收超臨界水反應(yīng)器結(jié)構(gòu)圖；以上兩圖中1、儲(chǔ)料罐；2、第一高壓進(jìn)料器；3、第二高壓進(jìn)料器；4、物料預(yù)熱器； 5、吸熱反應(yīng)器；6、高壓換熱器；7、預(yù)熱水電加熱器；8、第一冷卻器；9、第二冷卻器；10、第一 高壓軟管；11、第二高壓軟管；12、第三高壓軟管；13、第一背壓閥；14、第二背壓閥；15、第三 背壓閥；16、高壓分離器；17、低壓分離器；18、第一濕式氣體流量計(jì)；19、第二濕式氣體流量 計(jì)；20、第一高壓柱塞泵；21、第二高壓柱塞泵；22、第三高壓柱塞泵；23、第四高壓柱塞泵； M、第一質(zhì)量流量計(jì)；25、第二質(zhì)量流量計(jì)；26、第三質(zhì)量流量計(jì)；27、第四質(zhì)量流量計(jì)；28、 截止閥；29、水箱；30、多碟自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)聚光集熱器。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述參見(jiàn)圖1，本發(fā)明的多碟太陽(yáng)能聚熱耦合生物質(zhì)超臨界水氣化制氫系統(tǒng)，包括用于 生物質(zhì)漿料高壓連續(xù)輸送的物料高壓輸送系統(tǒng)，用于吸收聚集太陽(yáng)能熱量驅(qū)動(dòng)生物質(zhì)超臨 界水氣化制氫反應(yīng)的腔式太陽(yáng)能吸收超臨界水反應(yīng)器，用于為所述腔式太陽(yáng)能吸收超臨界水反應(yīng)器提供熱源的多碟自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)聚光集熱器30以及氣水分離裝置。物料高壓輸送 系統(tǒng)的物料輸出端連接至腔式太陽(yáng)能吸收超臨界水反應(yīng)器的物料輸入端，所述腔式太陽(yáng)能 吸收超臨界水反應(yīng)器的輸出端連接至氣水分離裝置的輸入端；所述腔式太陽(yáng)能吸收超臨界 水反應(yīng)器置于多碟聚光器焦點(diǎn)位置，其腔口入射窗與太陽(yáng)光焦斑平面同軸重合布置；腔式 太陽(yáng)能吸收超臨界水反應(yīng)器還連接有去離子水供給裝置。為了使腔式太陽(yáng)能吸收超臨界 水反應(yīng)器能夠隨多碟自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)聚光集熱器30自由轉(zhuǎn)動(dòng)，腔式太陽(yáng)能吸收超臨界水反 應(yīng)器與物料高壓輸送系統(tǒng)、去離子水供給裝置以及氣水分離裝置之間分別連接有第一高壓 軟管10、第二高壓軟管11和第三高壓軟管12。去離子水供給裝置如圖中所示，其包括水 箱四、第三高壓柱塞泵22和第三質(zhì)量流量計(jì)沈，水箱四的出水口連接有第三高壓柱塞泵 22，第三高壓柱塞泵22的出口通過(guò)第三質(zhì)量流量計(jì)26與高壓換熱器6的外管進(jìn)口端連通。 另外，物料高壓輸送系統(tǒng)的物料出口和去離子水供給裝置的出水端之間還通過(guò)管道和截止 閥觀(guān)連接，通過(guò)截止閥觀(guān)的切換實(shí)現(xiàn)預(yù)熱水對(duì)物料管路的沖洗，同時(shí)也便于系統(tǒng)管路的反 沖，有利于防止物料管路的堵塞。參見(jiàn)圖2，在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，本發(fā)明的腔式太陽(yáng)能吸收超臨界水反應(yīng)器包 括有腔式太陽(yáng)能吸收反應(yīng)器以及第一、二冷卻器8、9，所述腔式太陽(yáng)能吸收反應(yīng)器由處于上 部的吸熱反應(yīng)腔和處于下部的預(yù)熱水加熱腔組成，兩個(gè)腔體內(nèi)壁均采用不銹鋼沖孔網(wǎng)內(nèi)襯 203 ；吸熱反應(yīng)腔和預(yù)熱水加熱腔的內(nèi)腔壁均設(shè)有保溫層217 ；吸熱反應(yīng)腔的上端敞口處由 石英玻璃202密封，在吸熱反應(yīng)腔內(nèi)設(shè)有吸熱反應(yīng)器5，吸熱反應(yīng)腔的底部設(shè)有物料預(yù)熱器 4 ；預(yù)熱水加熱腔采用履帶式電加熱器209加熱；在所述預(yù)熱水加熱腔內(nèi)還設(shè)有預(yù)熱水加熱 器7 ；預(yù)熱水加熱腔外盤(pán)繞有螺旋套管式的高壓換熱器6。其中物料預(yù)熱器4的物料進(jìn)口通 過(guò)第一冷卻器8與物料高壓輸送系統(tǒng)的物料輸出端連接，物料預(yù)熱器4的物料出口端和預(yù) 熱水電加熱器7的預(yù)熱水出口端分別連接至所述吸熱反應(yīng)器5的入口端，吸熱反應(yīng)器5的 出口端與高壓換熱器6的內(nèi)管入口連通，高壓換熱器6的內(nèi)管出口端與第二冷卻器9的入 口端連通，高壓換熱器6的外管出口端與預(yù)熱水電加熱器7的入口端連通，高壓換熱器6的 外管進(jìn)口端與所述去離子水供給裝置的出口端連接；第二冷卻器9的出口端連接至氣水分 離裝置的氣水混合物入口端。根據(jù)以上描述以及圖1可知，本發(fā)明可分為五大部分，分別為聚光吸熱腔部分、 物料加壓輸送部分、吸熱反應(yīng)裝置部分、氣體分離提純部分和采樣分析部分，以下對(duì)跟部分 進(jìn)行詳細(xì)描述聚光吸熱腔部分在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，多碟自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)聚光集熱器30使用的是中科院電 工所研制的兩軸自動(dòng)跟蹤多碟太陽(yáng)能聚光集熱器。并且采用腔式太陽(yáng)能吸收反應(yīng)器吸收利 用由多碟太陽(yáng)能集熱器聚焦的高溫?zé)嵩础Ｇ皇教?yáng)能吸收反應(yīng)器是光熱化學(xué)轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵 部件，其各項(xiàng)熱性能指標(biāo)以及安全可靠性的好壞直接關(guān)系到整個(gè)制氫系統(tǒng)的效率及運(yùn)行情 況。本發(fā)明的腔式太陽(yáng)能吸收反應(yīng)器為圓柱腔體式結(jié)構(gòu)，該腔式太陽(yáng)能吸收反應(yīng)器集成了 冷卻器、換熱器、物料預(yù)熱器、預(yù)熱水加熱器、吸熱反應(yīng)器隨自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)多碟集熱器轉(zhuǎn)動(dòng)， 入射窗處于焦斑位置。物料加壓輸送部分即所述的物料高壓輸送系統(tǒng)，其包括儲(chǔ)料罐1，第一、二高壓進(jìn)料器2、3、第一、二高壓柱塞泵20、21和水箱四。其中第一、二高壓柱塞泵20、21的進(jìn)水端分別連接至水箱四 中，第二高壓柱塞泵21的出水端分別連接至第一、二高壓進(jìn)料器2、3的上端的入水口 ；所述 第一、二高壓進(jìn)料器2、3的上部相互連通；第一、二高壓進(jìn)料器2、3的下端物料進(jìn)口端連接 至儲(chǔ)料罐1的物料出口，第一、二高壓進(jìn)料器2、3的下端出口相互連通后作為物料高壓輸送 系統(tǒng)的物料輸出口與所述第一高壓軟管10連接。所述水箱四還通過(guò)第四高壓柱塞泵23 為高壓分離器16提供壓力，水箱四通過(guò)第三高壓柱塞泵22為高壓換熱器6提供冷介質(zhì)入 口端水源，高壓換熱器6的冷介質(zhì)出口端連接至所述預(yù)熱水電加熱器7的進(jìn)水口。本發(fā)明 的物料加壓輸送部分的工作原理如下生物質(zhì)物料加入儲(chǔ)料罐后1，通入一定壓力的隊(duì)將物料輸送至第一、二高壓進(jìn)料器 2、3中。通過(guò)第一高壓進(jìn)料器2、第二高壓進(jìn)料器3進(jìn)出口端的閥門(mén)及第一高壓柱塞泵20、 第二高壓柱塞泵21的切換可實(shí)現(xiàn)一個(gè)進(jìn)料器高壓輸送物料的同時(shí)，另一個(gè)進(jìn)料器再加物 料，從而實(shí)現(xiàn)裝置長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。第三高壓柱塞泵22為整個(gè)系統(tǒng)提供加壓預(yù)熱水。吸熱反應(yīng)裝置部分本發(fā)明的太陽(yáng)能吸熱反應(yīng)裝置包括太陽(yáng)能腔式吸熱反應(yīng)器以及預(yù)熱水加熱器7、 高壓換熱器6以及第一、二冷卻器8、9。其中腔式太陽(yáng)能吸收反應(yīng)器包括物料預(yù)熱器4和吸 熱反應(yīng)器5。物料預(yù)熱器4的入口作為腔式太陽(yáng)能吸收反應(yīng)器的物料入口端，物料預(yù)熱器4 的出口與吸熱反應(yīng)器5的進(jìn)口連接，吸熱反應(yīng)器5的進(jìn)口還與預(yù)熱水電加熱器7的出水口 連接；吸熱反應(yīng)器5的出口作為整個(gè)腔式太陽(yáng)能吸收反應(yīng)器的物料出口端。太陽(yáng)能吸熱反應(yīng)裝置通過(guò)第一高壓軟管10、第二高壓軟管11、第三高壓軟管12與 系統(tǒng)其他部件連接，由于高壓軟管不能承受高溫，所以采用冷卻器對(duì)流體進(jìn)行冷卻。本發(fā)明 的高壓換流器6是套管式高壓換熱器，其采用逆流換熱方式布置在太陽(yáng)爐中，有兩個(gè)入口 端和兩個(gè)出口端，吸熱反應(yīng)器的出口端與套管式高壓換熱器的一個(gè)入口端連接，套管式高 壓換熱器的另一個(gè)入口端與第二高壓軟管11連接，套管式高壓換熱器的一個(gè)出口端與預(yù) 熱水電加熱器7的入口端連接，套管式高壓換熱器的另一個(gè)出口端與第二冷卻器9連接，第 二冷卻器9與第三高壓軟管12連接。在吸熱反應(yīng)裝置中，物料通過(guò)物料預(yù)熱器預(yù)熱至180 240°C與通過(guò)預(yù)熱水加熱 器的高溫預(yù)熱水(550 650°C )按一定比例(1 1 1 10)在吸熱反應(yīng)器的入口混合， 實(shí)現(xiàn)物料快速升溫至超臨界狀態(tài)進(jìn)行氣化。水與生物質(zhì)混合物在反應(yīng)管內(nèi)達(dá)到水的超臨界 狀態(tài)的最佳壓力為M 30Mpa，停留時(shí)間為30s以上。通過(guò)第一背壓閥13調(diào)節(jié)反應(yīng)器系統(tǒng) 壓力。氣體分離提純部分即氣水分離裝置，該部分包括有高、低壓分離器16、17以及為其做配合的第二、三 背壓閥14、15，第一濕式氣體流量計(jì)18，第二濕式氣體流量計(jì)19。其中，第二背壓閥14接在 高壓分離器16的氣相出口，第三背壓閥15連接在高、低分離器16、17之間。通過(guò)第二、第 三背壓閥14、15調(diào)節(jié)高、低壓分離器16、17的壓力實(shí)現(xiàn)H2、⑶2的變壓吸附、分離、提純。采樣分析部分在氣水分離裝置的高、低壓分離器16、17的氣相出口端還設(shè)有氣相色譜儀，在低 壓分離器17的下端液相出口設(shè)有液相色譜儀。本發(fā)明采用氣相色譜對(duì)采樣氣體組分及成 分進(jìn)行分析，采用液相色譜及GC-MS對(duì)液體成分進(jìn)行定性和定量分析，采用TOC進(jìn)行總碳分析。本發(fā)明中，為了能夠有效監(jiān)測(cè)控制整個(gè)系統(tǒng)，在物料預(yù)熱器4的出口、吸熱反應(yīng)器 5的入口及出口、高壓換熱器6的入口及出口布置有K型鎧裝熱電偶實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)測(cè)點(diǎn)流體 溫度。在腔式太陽(yáng)能吸收反應(yīng)器的入射窗石英玻璃處放置有k型熱電偶及攝像頭實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 反映光斑位置是否有偏差。在物料預(yù)熱器4、吸熱反應(yīng)器5、預(yù)熱水電加熱器7壁面焊有k 型熱電偶實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度，以防超溫引起爆管。在太陽(yáng)能吸熱反應(yīng)腔和預(yù)熱水電加熱腔中都 布置k型熱電偶監(jiān)測(cè)雙腔中空氣溫度，預(yù)熱器出口壁溫作為反饋溫度通過(guò)溫度控制柜對(duì)電 加熱器進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制預(yù)熱器出口溫度的目的，實(shí)現(xiàn)在太陽(yáng)直接輻照度波動(dòng)較大 情況下生物質(zhì)超臨界水氣化制氫的連續(xù)、穩(wěn)定進(jìn)行。采用壓力表監(jiān)測(cè)系統(tǒng)壓力。采用第一 質(zhì)量流量計(jì)對(duì)、第二質(zhì)量流量計(jì)25、第三質(zhì)量流量計(jì)沈、第四質(zhì)量流量計(jì)27監(jiān)測(cè)各部分流 體流量。參見(jiàn)圖2，本發(fā)明還提出一種基于上述系統(tǒng)的多碟太陽(yáng)能聚熱耦合生物質(zhì)超臨界 水氣化制氫方法，具體包括以下步驟1)首先，采用物料高壓輸送系統(tǒng)將物料輸送至腔式太陽(yáng)能吸收反應(yīng)器；2)在腔式太陽(yáng)能吸收反應(yīng)器中，先采用物料預(yù)熱器4將物料預(yù)熱至180 240°C 后，再與通過(guò)預(yù)熱水加熱器7的高溫預(yù)熱水按照1 (1 10)的比例在吸熱反應(yīng)器5的入 口處混合，實(shí)現(xiàn)物料快速升溫至超臨界狀態(tài)進(jìn)行氣化；將以上所述高溫預(yù)熱水的溫度控制 在550 650°C，系統(tǒng)中吸熱反應(yīng)器5的運(yùn)行最佳壓力為M 30Mpa。3)將由吸熱反應(yīng)器5排出的氣水混合物通過(guò)高壓換熱器6進(jìn)行換熱處理，再經(jīng)過(guò) 第二冷卻9冷卻后通入高壓分離器16中進(jìn)行氣液分離，將所述高壓分離器16排出的液相 通入低壓分離器17再次進(jìn)行氣液分離。結(jié)合以上圖1中系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及圖2，以下詳細(xì)介紹本發(fā)明的多碟太陽(yáng)能聚熱耦合 生物質(zhì)超臨界水氣化制氫系統(tǒng)的具體工作過(guò)程(1)將生物質(zhì)模型化合物配成一定濃度(通常 20wt%)的溶液，如果是原 生生物質(zhì)或有機(jī)固體廢棄物，就粉碎至粒度大于60目，然后將生物質(zhì)與少量羧甲基纖維素 鈉(CMC)及去離子水混合配成濃度均勻的漿料。將配制好的生物質(zhì)物料加入儲(chǔ)料罐1中， 通入一定壓力的隊(duì)將物料輸送至第一加料器2和第二加料器3中。(2)開(kāi)啟第三高壓柱塞泵22調(diào)節(jié)第一、第二、第三背壓閥13、14、15使系統(tǒng)壓力達(dá) 到設(shè)定值(22 30Mpa)，將第三質(zhì)量流量計(jì)沈流量調(diào)整為設(shè)定值(通常為物料流量的1 10倍)。開(kāi)啟冷卻水對(duì)冷卻器8、9進(jìn)行冷卻。(3)啟動(dòng)多碟太陽(yáng)能聚光集熱器30自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)，手動(dòng)微調(diào)使焦斑正對(duì)太陽(yáng)能吸 熱反應(yīng)器入射窗后切換至自動(dòng)跟蹤狀態(tài)。在太陽(yáng)能直接輻照度不夠或波動(dòng)較大時(shí)(如烏云 遮擋)可通過(guò)溫度控制箱啟動(dòng)履帶式電加熱器33將預(yù)熱水加熱器7加熱至設(shè)定溫度范圍 (通常為550 650°C )，使生物質(zhì)超臨界水氣化制氫處在最佳反應(yīng)條件穩(wěn)定運(yùn)行。(4)開(kāi)啟第一、第二高壓柱塞泵20、21將壓力升高至系統(tǒng)壓力。打開(kāi)加料器出口端 閥門(mén)，物料通過(guò)第一高壓軟管10和第一冷卻器8進(jìn)入物料預(yù)熱器4中，調(diào)整第一或第二高 壓柱塞泵20、21流量使物料預(yù)熱器出口溫度在180 240°C之間，記錄對(duì)應(yīng)的第一質(zhì)量流量 計(jì)M或第二質(zhì)量流量計(jì)25流量，物料預(yù)熱后進(jìn)入反應(yīng)器5中與高溫預(yù)熱水混合快速升溫 至超臨界狀態(tài)氣化。
10
(5)反應(yīng)后的流體進(jìn)入套管式高壓換熱器6中與預(yù)熱水進(jìn)行換熱回收能量降溫 后，進(jìn)入第二冷卻器9中溫度降到常溫后經(jīng)第三高壓軟管12和第一背壓閥13壓力調(diào)節(jié)至 分離壓力后進(jìn)入高壓分離器16。(6)在高壓分離器16中吐和(X)2分離，高濃度氫氣經(jīng)第二背壓閥14壓力降至常 壓，體積流量通過(guò)第一濕式氣體流量計(jì)18計(jì)量，而(X)2被高壓水吸收后經(jīng)第三背壓閥15降 壓至低壓分離器中分離。(7)氣體成分分析采用HP7890氣相色譜，液相產(chǎn)物的成分采用液相色譜_質(zhì)譜聯(lián) 用儀分析，含碳量進(jìn)行TOC分析。關(guān)閉反應(yīng)系統(tǒng)的步驟如下首先調(diào)整多碟太陽(yáng)能集熱器30至初始位置將焦斑移 開(kāi)太陽(yáng)能吸熱反應(yīng)器入射窗，同時(shí)關(guān)閉進(jìn)料系統(tǒng)即第一、第二高壓柱塞泵20、21和第一加 料器2和第二加料器中3的進(jìn)料閥門(mén)，調(diào)節(jié)第一背壓閥13、第二背壓閥14逐漸將系統(tǒng)壓力 降至常壓，通過(guò)溫度控制箱關(guān)閉履帶式電加熱器33。然后開(kāi)啟截止閥觀(guān)用預(yù)熱水對(duì)物料預(yù) 熱器4和反應(yīng)器5進(jìn)行沖洗，待反應(yīng)器5出口流體溫度小于90°C時(shí)關(guān)閉冷卻水。本發(fā)明給出以下針對(duì)性的試驗(yàn)試驗(yàn)一多碟聚光器聚光面積為16m2，濃度為0. 3M的丙三醇溶液，物料與預(yù)熱水 流量比分別為1 3時(shí)進(jìn)行氣化實(shí)驗(yàn)。試驗(yàn)二 多碟聚光器聚光面積為16m2，濃度為0. 1M、0. 2M、0. 3M的葡萄糖溶液，物 料與預(yù)熱水流量比分別為1 3時(shí)進(jìn)行氣化實(shí)驗(yàn)。表1是試驗(yàn)一的氣化結(jié)果；表2是試驗(yàn)二的氣化結(jié)果；表中氣化率(GE)=氣體產(chǎn)物質(zhì)量/參加反應(yīng)的生物質(zhì)質(zhì)量X 100%氫氣化率 (HE)=氣化產(chǎn)物的氫氣質(zhì)量/參加反應(yīng)的生物質(zhì)氫元素質(zhì)量X 100% ；碳?xì)饣?CE)=氣化產(chǎn)物的碳元素質(zhì)量/參加反應(yīng)的生物質(zhì)碳元素質(zhì) 量 X 100% ；表1中在太陽(yáng)平均直接輻照度為388W/m2情況下，0. 3mol/L丙三醇在多碟跟蹤聚 焦太陽(yáng)能高溫耦合濕生物質(zhì)超臨界水氣化制氫系統(tǒng)中能夠穩(wěn)定氣化，且氣體產(chǎn)物中氫氣摩 爾分?jǐn)?shù)達(dá)65.，氣化率為64. 77%。表2是0. 1M、0. 2M、0. 3M葡萄糖溶液在不同太陽(yáng)直接輻照度下的氣化制氫實(shí)驗(yàn)結(jié) 果，可以看出0. IM葡萄糖溶液在太陽(yáng)平均直接輻照度為571W/m2時(shí)，氣化率高達(dá)109.7%， 碳?xì)饣蔬_(dá)93. 1%，氫氣摩爾分?jǐn)?shù)超過(guò)50%，氫氣產(chǎn)量高達(dá)27.2mol/kg。隨著物料濃度的 升高，各項(xiàng)氣化指標(biāo)均有下降趨勢(shì)。表1多碟太陽(yáng)能聚熱驅(qū)動(dòng)0. 3M丙三醇溶液超臨界水氣化結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種多碟太陽(yáng)能聚熱耦合生物質(zhì)超臨界水氣化制氫系統(tǒng)，包括用于生物質(zhì)漿料高壓 連續(xù)輸送的物料高壓輸送系統(tǒng)，用于吸收聚集太陽(yáng)能熱量驅(qū)動(dòng)生物質(zhì)超臨界水氣化制氫反 應(yīng)的腔式太陽(yáng)能吸收超臨界水反應(yīng)器，用于為所述腔式太陽(yáng)能吸收超臨界水反應(yīng)器提供熱 源的多碟自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)聚光集熱器(30)以及氣水分離裝置；所述物料高壓輸送系統(tǒng)的物 料輸出端連接至腔式太陽(yáng)能吸收超臨界水反應(yīng)器的物料輸入端，所述腔式太陽(yáng)能吸收超臨 界水反應(yīng)器的輸出端連接至氣水分離裝置的輸入端；所述腔式太陽(yáng)能吸收超臨界水反應(yīng)器 置于多碟聚光器(30)焦點(diǎn)位置，其腔口入射窗與太陽(yáng)光焦斑平面同軸重合布置；所述腔式 太陽(yáng)能吸收超臨界水反應(yīng)器還連接有去離子水供給裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多碟太陽(yáng)能聚熱耦合生物質(zhì)超臨界水氣化制氫系統(tǒng)，其特征 在于所述腔式太陽(yáng)能吸收超臨界水反應(yīng)器包括有腔式太陽(yáng)能吸收反應(yīng)器以及第一、二冷 卻器(8、9)，所述腔式太陽(yáng)能吸收反應(yīng)器由處于上部的吸熱反應(yīng)腔和處于下部的預(yù)熱水加 熱腔組成，兩個(gè)腔體內(nèi)壁均采用不銹鋼沖孔網(wǎng)內(nèi)襯O03)；所述吸熱反應(yīng)腔和預(yù)熱水加熱 腔的內(nèi)腔壁均設(shè)有保溫層017)；所述吸熱反應(yīng)腔的上端敞口處由石英玻璃(20 密封， 在吸熱反應(yīng)腔內(nèi)設(shè)有吸熱反應(yīng)器(5)，所述吸熱反應(yīng)腔的底部設(shè)有物料預(yù)熱器；所述預(yù) 熱水加熱腔采用履帶式電加熱器(209)加熱；在所述預(yù)熱水加熱腔內(nèi)還設(shè)有預(yù)熱水加熱器 (7)；所述預(yù)熱水加熱腔外盤(pán)繞有螺旋套管式的高壓換熱器(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多碟太陽(yáng)能聚熱耦合生物質(zhì)超臨界水氣化制氫系統(tǒng)，其特征 在于所述物料預(yù)熱器的物料進(jìn)口通過(guò)第一冷卻器(8)與所述物料高壓輸送系統(tǒng)的物 料輸出端連接，物料預(yù)熱器的物料出口端和預(yù)熱水電加熱器(7)的預(yù)熱水出口端分別 連接至所述吸熱反應(yīng)器(5)的入口端，所述吸熱反應(yīng)器(5)的出口端與高壓換熱器(6)的 內(nèi)管入口連通，高壓換熱器(6)的內(nèi)管出口端與第二冷卻器(9)的入口端連通，高壓換熱器 (6)的外管出口端與預(yù)熱水電加熱器(7)的入口端連通，高壓換熱器(6)的外管進(jìn)口端與所 述去離子水供給裝置的出口端連接；所述第二冷卻器(9)的出口端連接至氣水分離裝置的 氣水混合物入口端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的多碟太陽(yáng)能聚熱耦合生物質(zhì)超臨界水氣化制氫系統(tǒng)， 其特征在于所述腔式太陽(yáng)能吸收超臨界水反應(yīng)器與物料高壓輸送系統(tǒng)、去離子水供給裝 置以及氣水分離裝置之間分別連接有第一高壓軟管(10)、第二高壓軟管(11)和第三高壓 軟管(12)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的多碟太陽(yáng)能聚熱耦合生物質(zhì)超臨界水氣化制氫系統(tǒng)， 其特征在于物料高壓輸送系統(tǒng)的物料出口和去離子水供給裝置的出水端之間還通過(guò)管道 和截止閥08)連接。
6.一種基于權(quán)利要求3所述系統(tǒng)的多碟太陽(yáng)能聚熱耦合生物質(zhì)超臨界水氣化制氫方 法，其特征在于，包括以下步驟1)首先，采用物料高壓輸送系統(tǒng)將物料輸送至腔式太陽(yáng)能吸收超臨界水反應(yīng)器；2)在腔式太陽(yáng)能吸收超臨界水反應(yīng)器中，先采用物料預(yù)熱器(4)將物料預(yù)熱至180 240°C后，再與通過(guò)預(yù)熱水加熱器(7)的高溫預(yù)熱水按照1 (1 10)的比例在吸熱反應(yīng) 器(5)的入口處混合，實(shí)現(xiàn)物料快速升溫至超臨界狀態(tài)進(jìn)行氣化生成富氫氣體；將以上所 述高溫預(yù)熱水的溫度控制在陽(yáng)0 650°C，吸熱反應(yīng)器(5)的工作壓力為M 30Mpa ；3)將由吸熱反應(yīng)器( 排出的氣水混合物通過(guò)高壓換熱器(6)進(jìn)行換熱處理，再經(jīng)過(guò)第二冷卻器(9)冷卻后通入氣液分離器裝置進(jìn)行氣液分離。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多碟太陽(yáng)能聚熱耦合生物質(zhì)超臨界水氣化制氫方法，其特征 在于，所述物料為生物質(zhì)模型化合物、高含濕量的原生生物質(zhì)廢棄物或有機(jī)廢液。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多碟太陽(yáng)能聚熱耦合生物質(zhì)超臨界水氣化制氫方法，其特征 在于，所述生物質(zhì)模型化合物是甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇、乙酸、葡萄糖、山梨糖醇、苯酚、 纖維素、半纖維素或木質(zhì)素的一種或多種混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多碟太陽(yáng)能聚熱耦合生物質(zhì)超臨界水氣化制氫方法，其特征 在于，所述高含濕量的原生生物質(zhì)廢棄物是農(nóng)作物秸稈、海藻、鋸木屑或甘蔗渣的一種或多 種混合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多碟太陽(yáng)能聚熱耦合生物質(zhì)超臨界水氣化制氫方法，其特 征在于，所述有機(jī)廢液是造紙黑液、發(fā)酵廢液或生物乙醇廢液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多碟太陽(yáng)能聚熱耦合生物質(zhì)超臨界水氣化制氫系統(tǒng)及方法，包括腔式太陽(yáng)能吸收反應(yīng)器用于吸收太陽(yáng)能熱量驅(qū)動(dòng)生物質(zhì)超臨界水氣化制氫反應(yīng)；預(yù)熱器用于太陽(yáng)能輻照度不夠或波動(dòng)較大時(shí)為預(yù)熱水提供熱量；換熱器回收熱量，提高系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化效率。采用多碟聚光器跟蹤聚焦太陽(yáng)能為反應(yīng)提供熱源。高壓生物質(zhì)物料預(yù)熱至180～240℃與經(jīng)換熱器回收反應(yīng)后高溫流體熱量進(jìn)入預(yù)熱器的高溫高壓預(yù)熱水在太陽(yáng)能吸收反應(yīng)器入口按一定比例混合實(shí)現(xiàn)物料快速升溫至超臨界狀態(tài)氣化制氫，本發(fā)明有利于高效、低成本、規(guī)?；劢固?yáng)能熱耦合生物質(zhì)超臨界水氣化制氫的實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)C01B3/02GK102126704SQ20111000699
公開(kāi)日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2011年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月13日
發(fā)明者呂友軍, 廖波, 張西民, 郭烈錦 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)