本發(fā)明屬于生物質(zhì)能源的應(yīng)用技術(shù)，特別涉及一種適用于生物質(zhì)燃?xì)饨褂土呀獾奈⑼ǖ婪磻?yīng)器。

背景技術(shù)：

早在2003年生物質(zhì)能源就被世界列為第四大能源，2004年又被列為第三大能源排在石油前，在歐洲則被認(rèn)為僅次于核能的第二大能源。在我國也同樣蘊藏著巨大生物質(zhì)能源資源。據(jù)環(huán)衛(wèi)科技網(wǎng)提供的調(diào)查數(shù)據(jù)，在對列入調(diào)查的部分生物質(zhì)能進行測算，其包含的能源就達到3.71億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。而據(jù)中經(jīng)網(wǎng)公布的另一項普查顯示，加上高油料高淀粉作物殘余等其他可利用生物質(zhì)固廢，近年來我國每年可循環(huán)利用的生物質(zhì)總量達5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤量。生物質(zhì)能以生物質(zhì)為載體幾乎存在于所有生物各階段的生命形式中，是一種可再生能源，同時也是唯一的一種可再生的碳源。與化石能源相比，生物質(zhì)生產(chǎn)與消費過程的全部生命物質(zhì)和能量均可進入地球生物圈，從大氣總碳量來說，生物質(zhì)能的消耗理論上可達到碳的零排放。

目前，我國生物質(zhì)氣化爐產(chǎn)生的燃?xì)庾钪饕膯栴}是燃?xì)饨褂秃扛?，傳統(tǒng)的除焦水洗工藝會產(chǎn)生大量的含有焦油的廢水和固體廢物，生產(chǎn)環(huán)境惡劣，造成二次污染。另，有部分催化工藝因燃?xì)獬鰻t溫度較低，未能達到最佳催化溫度，采取燃燒部分可燃?xì)怏w的工藝造成燃?xì)鉄嶂到档?。同時，傳統(tǒng)的鎳基催化劑、白云石、橄欖石和堿金屬催化劑易失活的問題仍無法得到解決。在中國專利申請104946281A，名稱為“一種生物質(zhì)氣化熱解過程中強化焦油裂解的裝置與方法”中，采用了一種微波發(fā)生裝置產(chǎn)生微波通過波導(dǎo)輸入內(nèi)具有Fe、Ni、Co及合金的激發(fā)放電裝置，以此來催化轉(zhuǎn)換焦油。裝置采用的微波裝置仍處于實驗室階段，要放大至工業(yè)化應(yīng)用仍需要更深入的研究。在中國專利申請105925321A(名稱為“一種除塵除焦一體化生物質(zhì)氣化爐”)中，采用除塵除焦一體化生物質(zhì)氣化爐可直接在爐內(nèi)回收處理焦油，有效避免爐外處理產(chǎn)生的環(huán)境污染問題；利用密實絲網(wǎng)壓實生物質(zhì)燃料層除去燃?xì)庵械募?xì)小灰塵；增加了燃?xì)獾挠行С煞郑谷細(xì)鉄嶂堤岣叩葍?yōu)點。但是該氣化爐結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于維修，且爐內(nèi)催化劑容易失活，無較便捷的催化劑再生手段。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種反應(yīng)活性、抗中毒能力、抗積碳能力、壽命提升，氣體凈化模塊化和催化劑易于再生,及節(jié)省能源和降低成本的適用于生物質(zhì)燃?xì)饨褂土呀獾奈⑼ǖ婪磻?yīng)器。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種適用于生物質(zhì)燃?xì)饨褂土呀獾奈⑼ǖ婪磻?yīng)器，其中，包括反應(yīng)裝置、在反應(yīng)裝置上設(shè)有的燃?xì)馊肟诤蜔煔馊肟凇⒃诜磻?yīng)裝置上設(shè)有的燃?xì)獬隹诤蜔煔獬隹?，及在燃?xì)馊肟谂c反應(yīng)裝置之間設(shè)有的燃?xì)鈿怏w分布器和在煙氣入口與反應(yīng)裝置之間設(shè)有的煙氣氣體分布器。反應(yīng)裝置包括分別與燃?xì)馊肟凇⑷細(xì)獬隹?、煙氣入口和煙氣出口連接的反應(yīng)室、在反應(yīng)室內(nèi)的燃?xì)馊肟诤腿細(xì)獬隹谥g設(shè)有多個并排的第一密封鋼板、在多個第一密封鋼板之間形成的燃?xì)馔ǖ馈⒃诜磻?yīng)室內(nèi)的煙氣入口和煙氣出口之間設(shè)有多個并排的第二密封鋼板，及在多個第二密封鋼板之間形成的煙氣通道；反應(yīng)室的材質(zhì)為耐高溫合金為SUS310s。所述的燃?xì)馔ǖ纼?nèi)壁上設(shè)置有催化劑涂層；所述的煙氣通道通入高溫介質(zhì)后，第二密封鋼板將熱量傳導(dǎo)到第一密封鋼板形成的燃?xì)馔ǖ纼?nèi)壁上的催化劑涂層；燃?xì)膺M入所述的反應(yīng)裝置后，燃?xì)饫锏慕褂团c水蒸氣在催化劑涂層的作用下裂解為小分子的永久氣體。煙氣通道和燃?xì)馔ǖ赖膶挾葹?.05-2mm，長度為1-100mm，可根據(jù)實際需要通過增減煙氣通道和燃?xì)馔ǖ绬卧獢?shù)來實現(xiàn)反應(yīng)器的放大和縮小。

在一些實施方式中，燃?xì)鈿怏w分布器包括在反應(yīng)室與燃?xì)馊肟谥g設(shè)有連通的第一喇叭形管，及在第一喇叭形管內(nèi)設(shè)有的第一導(dǎo)流板。反應(yīng)室與燃?xì)獬隹谥g設(shè)置有對應(yīng)燃?xì)馔ǖ赖牡谌刃喂堋?/p>

在一些實施方式中，煙氣氣體分布器包括在反應(yīng)室與煙氣入口之間和在反應(yīng)室與煙氣出口之間設(shè)有的第三喇叭形管，及在第三喇叭形管內(nèi)設(shè)有的第二導(dǎo)流板。反應(yīng)室與煙氣出口之間設(shè)置有對應(yīng)煙氣通道的第四喇叭形管。

在一些實施方式中，第一密封鋼板和第二密封鋼板縱橫分布于反應(yīng)室內(nèi)。

在一些實施方式中，催化劑涂層涂覆于第一密封鋼板之間形成的燃?xì)馔ǖ纼?nèi)壁上。

在一些實施方式中，催化劑涂層的涂覆工藝如下：先在燃?xì)馔ǖ纼?nèi)涂覆一層AlOOH溶膠，經(jīng)過煅燒生成一層γ-Al₂O₃涂層，之后在此涂層上再涂覆一層含有Ni、Mg、Ca、Fe其中的一種或者多種鹽類作為前驅(qū)體，通過煅燒、還原得到Ni、Mg、Ca、Fe其中一種或者多元催化劑。

在催化劑的作用下焦油發(fā)生如下裂解反應(yīng)：

C_nH_m+H₂O→H₂+CO

C_nH_m+CO₂→CO+H₂

在一些實施方式中，煙氣通道的溫度為500-1000℃。

在一些實施方式中，煙氣通道的溫度為800℃。

在一些實施方式中，燃?xì)馊肟谂c第一喇叭形管之間和燃?xì)獬隹谂c第二喇叭形管之間均分別設(shè)置有第一法蘭。煙氣入口與第三喇叭形管之間和煙氣出口與第四喇叭形管之間均分別設(shè)置有第二法蘭。

本發(fā)明采用微通道反應(yīng)器裂解生物質(zhì)燃?xì)鈨?nèi)的焦油，與現(xiàn)有的方法對比，有如下優(yōu)點：(1)用本發(fā)明的微通道反應(yīng)器具有較強的換熱能力，因為焦油裂解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，且一般催化溫度較高，出爐氣體溫度較低，常規(guī)工藝達不到最佳催化溫度，通常采用燃燒部分燃?xì)庖蕴岣呷細(xì)鉁囟?，從而造成了熱值損失的原因。由此采用了反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)增強了換熱能力將高溫燃?xì)獾臒崃坑行У靥峁┙o催化劑，達到最佳催化溫度。同時在催化劑再生時，通過換熱減小了生產(chǎn)高溫水蒸氣的負(fù)荷，使用較低溫度的水蒸氣即可將催化劑再生。還實現(xiàn)了節(jié)省能源和降低成本的目的。(2)采用本發(fā)明的微通道反應(yīng)器結(jié)構(gòu)有著固定床和流化床無法比擬的超短接觸時間，通常固定床脫焦油工藝需要2s以上的接觸時間，微通道反應(yīng)器可以縮短到毫秒級，有效降低了反應(yīng)器的成本。(3)催化劑涂層使用的是納米級別尺寸的催化劑顆粒，使用量僅為常規(guī)固定床的5％-15％，焦油轉(zhuǎn)化效率高，且有效地降低了催化劑成本。因此，實現(xiàn)了反應(yīng)活性、抗中毒能力、抗積碳能力、壽命有了很大的提升，氣體凈化模塊化和催化劑易于再生,及節(jié)省能源和降低成本的效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意示意圖；

圖2為本發(fā)明中燃?xì)馔ǖ赖慕Y(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2所示的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中煙氣通道的結(jié)構(gòu)圖；

圖5為本發(fā)明中反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明。

如圖1-5所示，一種適用于生物質(zhì)燃?xì)饨褂土呀獾奈⑼ǖ婪磻?yīng)器，包括反應(yīng)裝置01、在反應(yīng)裝置01上設(shè)有的燃?xì)馊肟?2和煙氣入口03、在反應(yīng)裝置01上設(shè)有的燃?xì)獬隹?4和煙氣出口05，及在燃?xì)馊肟?2與反應(yīng)裝置01之間設(shè)有的燃?xì)鈿怏w分布器06和在煙氣入口03與反應(yīng)裝置01之間設(shè)有的煙氣氣體分布器07。反應(yīng)裝置01包括分別與燃?xì)馊肟?2、燃?xì)獬隹?4、煙氣入口03和煙氣出口05連接的反應(yīng)室11、在反應(yīng)室11內(nèi)的燃?xì)馊肟?2和燃?xì)獬隹?4之間設(shè)有多個并排的第一密封鋼板12、在多個第一密封鋼板12之間形成的燃?xì)馔ǖ?3、在反應(yīng)室11內(nèi)的煙氣入口03和煙氣出口05之間設(shè)有多個并排的第二密封鋼板14，及在多個第二密封鋼板14之間形成的煙氣通道15。上述煙氣通道15內(nèi)壁上無涂層，目的是更有效地傳導(dǎo)熱量至另一側(cè)的催化劑涂層，為催化反應(yīng)提供所需的熱量。反應(yīng)室11的材質(zhì)為耐高溫合金為SUS310s。燃?xì)馔ǖ?3內(nèi)壁上設(shè)置有催化劑涂層16。煙氣通道通入高溫介質(zhì)后，第二密封鋼板14將熱量傳導(dǎo)到第一密封鋼板12形成的燃?xì)馔ǖ?3內(nèi)壁上的催化劑涂層16；燃?xì)膺M入所述的反應(yīng)裝置01后，燃?xì)饫锏慕褂团c水蒸氣在催化劑涂層16的作用下裂解為小分子的永久氣體。煙氣通道15和燃?xì)馔ǖ?3的寬度為0.05-2mm，長度為1-100mm，可根據(jù)實際需要通過增減煙氣通道15和燃?xì)馔ǖ?3單元數(shù)來實現(xiàn)反應(yīng)器的放大和縮小。燃?xì)鈿怏w分布器06包括在反應(yīng)室11與燃?xì)馊肟?2之間設(shè)有連通的第一喇叭形管61，及在第一喇叭形管61內(nèi)設(shè)有的第一導(dǎo)流板62。反應(yīng)室11與燃?xì)獬隹?4之間設(shè)置有對應(yīng)燃?xì)馔ǖ赖牡谌刃喂?3。煙氣氣體分布器07包括在反應(yīng)室11與煙氣入口03之間設(shè)有的第三喇叭形管71，及在第三喇叭形管71內(nèi)設(shè)有的第二導(dǎo)流板72。反應(yīng)室11與煙氣出口05之間設(shè)置有對應(yīng)煙氣通道的第四喇叭形管73。第一密封鋼板12和第二密封鋼板14縱橫分布于反應(yīng)室11內(nèi)。催化劑涂層16涂覆于第一密封鋼板12之間形成的燃?xì)馔ǖ?3內(nèi)壁上。催化劑涂層16的涂覆工藝如下：先在燃?xì)馔ǖ?3內(nèi)涂覆一層AlOOH溶膠，經(jīng)過煅燒生成一層γ-Al₂O₃涂層，之后在此涂層上再涂覆一層含有Ni、Mg、Ca、Fe其中的一種或者多種鹽類作為前驅(qū)體，通過煅燒、還原得到Ni、Mg、Ca、Fe其中一種或者多元催化劑。煙氣通道15的溫度為500-1000℃。煙氣通道15的溫度為800℃。燃?xì)馊肟?2與第一喇叭形管61之間和燃?xì)獬隹?4與第二喇叭形管53之間均分別設(shè)置有第一法蘭08。煙氣入口03與第三喇叭形管71之間和煙氣出口05與第四喇叭形管73之間均分別設(shè)置有第二法蘭09。

應(yīng)用時，將微通道反應(yīng)器裝置設(shè)置成方形，上方為生物質(zhì)燃?xì)馊肟?2，生物質(zhì)燃?xì)饨?jīng)過燃?xì)鈿怏w分布器06進入反應(yīng)裝置01，燃?xì)鈿怏w分布器06內(nèi)設(shè)有第一導(dǎo)流板62將氣體均勻輸送到各個燃?xì)馔ǖ?3入口前方，生物質(zhì)燃?xì)庠谌細(xì)馔ǖ?3內(nèi)與內(nèi)壁上的催化劑涂層16反應(yīng)，燃?xì)夂械慕褂团c水蒸氣在催化劑的作用下裂解為小分子的永久氣體，凈化后的燃?xì)饨?jīng)由下方生物質(zhì)燃?xì)獬隹?4排出。引入的高溫?zé)煔庾鳛榇呋磻?yīng)的熱源，高溫?zé)煔鈴臒煔馊肟?3進入后，經(jīng)由煙氣氣體分布器07內(nèi)含的第二導(dǎo)流板7262分布至煙氣通道15前方，煙氣與生物質(zhì)燃?xì)獬收环较蛲ㄟ^微通道反應(yīng)器，上方和下方的煙氣通道15采用第一密封鋼板12密封，左右兩側(cè)的燃?xì)馔ǖ?3用第二密封鋼板14密封，燃?xì)馀c煙氣不直接接觸，通過通道壁間接換熱。各管道與反應(yīng)裝置01之間采用高溫的第一法蘭08和第二法蘭09連接。當(dāng)催化劑積碳失活后，可通過拆解各管道的第一法蘭08和第二法蘭09，將微通道反應(yīng)裝置01卸下，在生物質(zhì)燃?xì)馊肟?2通入高溫水蒸氣，煙氣入口03仍通入高溫?zé)煔馓岣叽呋瘎┰偕磻?yīng)的熱源，水蒸氣與積碳在催化劑表明反應(yīng)生成CO與氫氣，從而實現(xiàn)催化劑再生。

以上所述的僅是本發(fā)明的一些實施方式。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于發(fā)明的保護范圍。