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生物质废弃物制氢技术省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、生物质废弃物制氢技术第1页摘自文件氢能源研究与发展图1第2页1生物质催化气化制氢技术生物质催化气化制氢主要流程如图2所表示。三个过程决定最终氢气产量和质量,即生物质气化过程、合成气催化变换过程和氢气分离、净化过程。摘自文件生物质废弃物制氢技术生物质气化反应变换反应合成气净化空气、水蒸气CO2氢气图2第3页生产工艺流程介绍甲醇裂解制氢工艺流程框图摘自文件制氢项目工艺流程研究甲醇冷凝、洗涤、气液分离脱盐水系统汽化塔导热油炉系统轻柴油PSA尾气变压吸附储罐用户反应器冷凝分离液图3第4页水电解制氢工艺流程框图摘自文件制氢项目工艺流程研究捕滴器冷却器分离器捕滴器干燥器脱氧器电解槽碱液泵分离器冷却器冷却器
2、氧气冷凝水冷凝水粗氢气干燥器冷却器冷却器干燥器冷却器干燥器冷却器干燥器冷却器氢气产品图4第5页1.1生物质气化生物质热化学气化是指将预处理过生物质在气化介质中如:空气、纯氧、水蒸气或这三者混合物中加热至700度以上,将生物质分解为合成气。生物质气化主要产物为H2、CO2、CO、CH4,混合气成份组成比因气化温度、压力、气化停留时间以及催化剂不一样而不一样:气化反应器选择也是决定混合气组成一个主要原因。摘自文件生物质废弃物制氢技术第6页1.1.1气化反应器用于生物质气化反应器主要有上吸式气化炉、下吸式气化炉及循环流化床等,它们在生物质热解气化方面各有其独特结构和优缺点。下列图分别是这三种气化炉原
3、理示意图。第7页从图中能够看出,这三种气化炉各有其不一样反应区分布,而且气固流动方向不一样,因而其对于产氢作用大小也不尽相同。(1)上吸式气化炉气固呈逆向流动。在运行过程中湿物料从顶部加入后被上升热气流干燥而将水蒸气带走,干燥后原料继续下降并经热气流加热而快速发生热分解反应。物料中挥发分被释放,剩下炭继续下降时与上升CO2及水蒸气发生反应产生CO和H2。在底部,余下炭在空气中燃烧,放出热量,为整个气化过程供热。由图2,可见,上吸式气化炉含有结构简单,操作可行性强优点,但湿物料从顶部下降时,物料中部分水分被上升热气流带走,使产品气中H2含量降低。第8页(2)下吸式气化炉气固呈顺向流动。运行时物料
4、由上部储料仓向下移动,边移动边进行干燥与热分解过程。在经过缩嘴时,与喷进空气发生燃烧反应,剩下炭落入缩嘴下方,与气流中CO2,和水蒸气发生反应产生CO和H2。能够看出,下吸式气化炉中缩嘴延长了气相停留时间,使焦油经高温区裂解,因而气体中焦油含量比较少;同时,物料中水分参加反应,使产品气中H2含量增加。但由图3可见,下吸式气化炉结构比较复杂,当缩嘴直径较小时,物料流动性差,很轻易发生物料架接,使气化过程不稳定。对气化原料尺寸要求比较严格。第9页(3)循环流化床气化炉(CFBG)物料被加进高温流化床后,发生快速热分解,生成气体、焦炭和焦油,焦炭随上升气流与CO2和水蒸气进行还原反应,焦油则在高温环
5、境下继续裂解,未反应完炭粒在出口处被分离出来,经循环管送入流化床底部,与从底部进入空气发生燃烧反应,放出热量,为整个气化过程供热。由上述分析可知,CFBG热解反应处于高温区,而且CFBG传热条件好,加热速率高,可操作性强,产品气质量也较高,其中H2含量也较高。第10页综合分析上述三种气化炉可知,下吸式气化炉在提升产品气氢气含量方面含有其优越性,但其结构复杂,可操作性差,因而怎样改进下吸式气化炉物料流动性,提升其气化稳定性是下吸式气化炉需要研究。第11页1.2水蒸气气化、合成气催化变换表1是在图2所表示下吸式气化炉条件下,以混合木块为气化原料,气化介质为空气,燃烧区温度为840度时气化产物组成。
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