遠(yuǎn)程防爆煤化二氧化碳循環(huán)利用制氫裝置及其工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及制氫領(lǐng)域，尤其涉及遠(yuǎn)程防爆煤化二氧化碳循環(huán)利用制氫裝置及其工藝，包括以下步驟：1）打開電源開關(guān)；2）打開太陽能蒸汽發(fā)生器閥門，將水蒸汽送入蒸汽煤漿噴漿機(jī)與從智能送煤器送來的煤進(jìn)行煤漿處理；3)打開備用CO2罐閥門將CO2經(jīng)過多等離子炬發(fā)生器后與煤漿反應(yīng)；4)將反應(yīng)氣體送蒸汽發(fā)電機(jī)組，形成的蒸汽送蒸汽罐；5)將降溫后的氣體送入凈化器進(jìn)行凈化；6)將凈化后的氣體送分離器分離。本發(fā)明的有益效果在于：1、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、多變；2、零污染排放，CO2循環(huán)利用；3、增加附加值，構(gòu)建制氫、產(chǎn)氧、副產(chǎn)品一體化鏈條；4、利用太陽能，相對傳統(tǒng)工藝降低能耗；5、有效保證生產(chǎn)線的安全。
【專利說明】遠(yuǎn)程防爆煤化二氧化碳循環(huán)利用制氫裝置及其工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及制氫領(lǐng)域，尤其涉及遠(yuǎn)程防爆煤化二氧化碳循環(huán)利用制氫裝置及其工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭作為日常能源，有著多種用途，也是我國分布最廣、擁有豐富的一種化石燃料。在過去的一段時(shí)間內(nèi)，我國以煤作為主要的能源，并且預(yù)計(jì)在未來較長的時(shí)間內(nèi)，這種以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)不會(huì)改變。但是焚燒使用過程中容易出現(xiàn)各種污染，對生態(tài)環(huán)境造成破壞，尤其是CO2作為溫室效應(yīng)的主要因素，如何將其消除或者轉(zhuǎn)化，也就是找到一種新的煤炭利用方式是現(xiàn)有能源利用領(lǐng)域的重要研究課題。
[0003]除了直接將煤炭進(jìn)行燃燒這種能源獲取方式，還有一種就是間接利用。氫能作為一種新型的、潔凈的二次能源，具有很高的燃燒值而且無污染。目前制氫方法主要是化石燃料制氫和水電解制氫，考慮到產(chǎn)源、產(chǎn)能、成本以及現(xiàn)有技術(shù)的限制，水電解制氫會(huì)消耗大量電能，能量的總轉(zhuǎn)換效率一般低于20%，成本較為昂貴，所以化石燃料制氫，也就是煤氣化制氫是主要的研究方向。
[0004]化石燃料制氫是以煤、石油、天然氣為原料，利用碳和空氣中的氧燃燒，通入高溫煤炭發(fā)生有機(jī)物的部分氧化反應(yīng)，再通過凈化、分離等工藝將氫分離出來。當(dāng)前常規(guī)煤氣化制氫把水蒸氣+空氣+氧氣作為氣化劑送入反應(yīng)爐(氣化爐)，使水蒸氣和煤炭發(fā)生造氣反應(yīng)生成合成氣，并由外部供熱或空氣與煤炭發(fā)生氧化反應(yīng)供熱。但是這種方式增加了煤炭的原料消耗，同時(shí)增加了二氧化碳等廢氣廢料，影響合成器的純度以及對環(huán)境造成了污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為克服上述的不足之處，目的在于提供一種設(shè)備簡單、轉(zhuǎn)換效率高、無污染并且實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的遠(yuǎn)程防爆煤化二氧化碳循環(huán)利用制氫裝置及其工藝。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案達(dá)到上述目的:遠(yuǎn)程防爆煤化二氧化碳循環(huán)利用制氫裝置，包括=CO2罐、多等離子炬發(fā)生器、智能送煤器、太陽能蒸汽發(fā)生器、蒸汽罐、反應(yīng)室、蒸汽發(fā)電機(jī)組、凈化器、分離器、太陽能電解器、H2罐、O2罐、在線檢測器、遠(yuǎn)程防爆總控系統(tǒng)；所述CO2罐、蒸汽發(fā)電機(jī)組與多等離子炬發(fā)生器連通，太陽能蒸汽發(fā)生器與蒸汽罐連通，智能送煤器、蒸汽罐與多等離子炬發(fā)生器通過唯一管道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室底部設(shè)有出煤渣口，反應(yīng)室上端設(shè)有出口與蒸汽發(fā)電機(jī)組連通，蒸汽發(fā)電機(jī)組、凈化器、分離器、H2罐依次連通，蒸汽發(fā)電機(jī)組與蒸汽罐、太陽能電解器連通，凈化器與凈化處理器連通，分離器與CO2罐連通，太陽能電解器與H2罐、O2罐連通；所述在線檢測器安裝在管道與反應(yīng)室內(nèi)，遠(yuǎn)程防爆總控系統(tǒng)在線監(jiān)控各個(gè)裝置。
[0007]作為優(yōu)選，遠(yuǎn)程防爆煤化二氧化碳循環(huán)利用制氫裝置，還包括有:蒸汽煤漿噴漿機(jī)；所述0)2罐、蒸汽發(fā)電機(jī)組與多等離子炬發(fā)生器連通，太陽能蒸汽發(fā)生器與蒸汽罐連通，智能送煤器、蒸汽罐與蒸汽煤漿噴漿機(jī)連通，多等離子炬發(fā)生器與蒸汽煤漿噴漿機(jī)通過唯一管道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室底部設(shè)有出煤渣口，反應(yīng)室上端設(shè)有出口與蒸汽發(fā)電機(jī)組連通，蒸汽發(fā)電機(jī)組、凈化器、分離器、H2罐依次連通，蒸汽發(fā)電機(jī)組與蒸汽罐、太陽能電解器連通，凈化器與凈化處理器連通，分離器與CO2罐連通，太陽能電解器與H2罐、O2罐連通；所述在線檢測器安裝在管道與反應(yīng)室內(nèi)，遠(yuǎn)程防爆總控系統(tǒng)在線監(jiān)控各個(gè)裝置。
[0008]作為優(yōu)選，遠(yuǎn)程防爆煤化二氧化碳循環(huán)利用制氫裝置，包括:C02罐、多等離子炬發(fā)生器、智能送煤器、太陽能蒸汽發(fā)生器、蒸汽罐、反應(yīng)室、蒸汽發(fā)電機(jī)組、凈化器、分離器、太陽能電解器、H2罐、O2罐、在線檢測器、遠(yuǎn)程防爆總控系統(tǒng)；所述CO2罐、蒸汽發(fā)電機(jī)組與多等離子炬發(fā)生器連通，太陽能蒸汽發(fā)生器與蒸汽罐連通，所述蒸汽罐與反應(yīng)室的底部連通，多等離子炬發(fā)生器與智能送煤器通過唯一管道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室底部設(shè)有出煤渣口，反應(yīng)室上端設(shè)有出口與蒸汽發(fā)電機(jī)組連通，蒸汽發(fā)電機(jī)組、凈化器、分離器、H2罐依次連通，蒸汽發(fā)電機(jī)組與蒸汽罐、太陽能電解器連通，凈化器與凈化處理器連通，分離器與CO2罐連通，太陽能電解器與H2罐、O2罐連通；所述在線檢測器安裝在管道與反應(yīng)室內(nèi)，遠(yuǎn)程防爆總控系統(tǒng)在線監(jiān)控各個(gè)裝置。
[0009]作為優(yōu)選，遠(yuǎn)程防爆煤化二氧化碳循環(huán)利用制氫裝置，包括:C02罐、多等離子炬發(fā)生器、智能送煤器、太陽能蒸汽發(fā)生器、蒸汽罐、反應(yīng)室、蒸汽發(fā)電機(jī)組、凈化器、分離器、太陽能電解器、H2罐、O2罐、在線檢測器、遠(yuǎn)程防爆總控系統(tǒng)；所述CO2罐、蒸汽發(fā)電機(jī)組、蒸汽罐與多等離子炬發(fā)生器連通，太陽能蒸汽發(fā)生器與蒸汽罐連通，多等離子炬發(fā)生器與智能送煤器通過唯 一管道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室底部設(shè)有出煤渣口，反應(yīng)室上端設(shè)有出口與蒸汽發(fā)電機(jī)組連通，蒸汽發(fā)電機(jī)組、凈化器、分離器、H2罐依次連通，蒸汽發(fā)電機(jī)組與蒸汽罐、太陽能電解器連通，凈化器與凈化處理器連通，分離器與CO2罐連通，太陽能電解器與H2罐、O2罐連通；所述在線檢測器安裝在管道與反應(yīng)室內(nèi)，遠(yuǎn)程防爆總控系統(tǒng)在線監(jiān)控各個(gè)裝置。
[0010]作為優(yōu)選，所述蒸汽發(fā)電機(jī)組由氣體熱能蒸汽交換器和多螺桿膨脹發(fā)電機(jī)組成；所述氣體熱能蒸汽交換器與反應(yīng)室、蒸汽罐、凈化器、多螺桿膨脹發(fā)電機(jī)連通，多螺桿膨脹發(fā)電機(jī)與多等離子炬發(fā)生器、太陽能電解器連通。
[0011]作為優(yōu)選，多等離子炬發(fā)生器由若干個(gè)等離子炬組成，每個(gè)等離子炬功率為50KW-3MW。
[0012]作為優(yōu)選，多等離子炬發(fā)生器的等離子炬呈圓形或長方形排列。
[0013]作為優(yōu)選，太陽能電解器包括:催化電解板、陽極、陰極、可調(diào)電阻、電解池；所述電解池的兩端設(shè)有陽極、陰極，電解池內(nèi)設(shè)有催化電解板，陽極與陰極之間接有可調(diào)電阻，電解池的陽極氣體出口與O2罐連通，電解池的陰極氣體出口與H2罐連通。
[0014]遠(yuǎn)程防爆煤化二氧化碳循環(huán)利用制氫工藝，包括以下步驟:
[0015]I)打開遠(yuǎn)程防爆總控系統(tǒng)、備用電源開關(guān)、在線檢測器電源開關(guān)、遠(yuǎn)程防爆器電源開關(guān);
[0016]2)打開太陽能蒸汽發(fā)生器閥門，將水蒸汽經(jīng)過蒸汽罐后送入蒸汽煤漿噴漿機(jī)，智能送煤器將煤送入蒸汽煤漿噴漿機(jī)，水蒸汽與煤進(jìn)行煤漿處理；
[0017]3)打開備用CO2罐閥門將CO2送入多等離子炬發(fā)生器，多等離子炬發(fā)生器輸出的CO2與蒸汽煤漿噴漿機(jī)噴出來的煤漿在管道與反應(yīng)室內(nèi)進(jìn)行快速反應(yīng)；
[0018]4)將反應(yīng)室內(nèi)產(chǎn)生的反應(yīng)氣體送蒸汽發(fā)電機(jī)組，形成的蒸汽送蒸汽罐，所發(fā)的電供多等離子炬發(fā)生器與太陽能電解器使用；[0019]5)將經(jīng)蒸汽發(fā)電機(jī)組降溫后的氣體送入凈化器進(jìn)行凈化處理；
[0020]6)將凈化后的氣體送分離器分離，通過H2分子篩的H2送H2罐，CO2送CO2罐；[0021 ] 7 )蒸汽發(fā)電機(jī)組供多等離子炬發(fā)生器多余后的電力，送太陽能電解器進(jìn)行電解水制氫，H2送H2罐，O2送O2罐。
[0022]作為優(yōu)選，步驟2)中煤和水蒸汽分別送入管道，不進(jìn)行蒸汽煤漿處理。
[0023]作為優(yōu)選，步驟2)中煤送入管道，水蒸汽從反應(yīng)室底部送入。
[0024]作為優(yōu)選，步驟2)中煤送入管道，水蒸汽送入多等離子炬發(fā)生器。
[0025]本發(fā)明的有益效果在于:1、本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單、多變，可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行改造，適用于多種規(guī)模的制氫環(huán)境；2、零污染排放，CO2有效捕捉、循環(huán)利用；3、塵、硫、硝、煤焦油等綜合利用，增加附加值，降低制氫成本，構(gòu)建制氫、產(chǎn)氧、副產(chǎn)品一體化鏈條；4、本發(fā)明裝置引入太陽能蒸汽發(fā)生器、太陽能電解器，有效利用太陽能這新型無污染能源，相對傳統(tǒng)裝置降低能耗；5、總控島遠(yuǎn)程防爆，在線監(jiān)測溫度、壓力、氣體成分，對生產(chǎn)全過程進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控，保證生產(chǎn)線的安全以及消除生產(chǎn)隱患，提前發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情、報(bào)警，并應(yīng)急解爆。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是實(shí)施例1遠(yuǎn)程防爆煤化二氧化碳循環(huán)利用制氫裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2是實(shí)施例2遠(yuǎn)程防爆煤化二氧化碳循環(huán)利用制氫裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3是實(shí)施例3遠(yuǎn)程防爆煤化二氧化碳循環(huán)利用制氫裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖4是實(shí)施例4遠(yuǎn)程防爆煤化二氧化碳循環(huán)利用制氫裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖5是圓形結(jié)構(gòu)的多等離子炬發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖6是長方形結(jié)構(gòu)的多等離子炬發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖7是蒸汽發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖8是太陽能電解器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于此:
[0035]實(shí)施例1:如圖1所示，遠(yuǎn)程防爆煤化二氧化碳循環(huán)利用制氫裝置，包括:備用電源1、C02罐14、多等離子炬發(fā)生器2、智能送煤器3、太陽能蒸汽發(fā)生器18、蒸汽罐4、反應(yīng)室
7、蒸汽發(fā)電機(jī)組10、凈化器11、分離器13、太陽能電解器16、H2罐15、02罐17、在線檢測器I 61、在線檢測器II 62、在線檢測器III 63、遠(yuǎn)程防暴器I 91、遠(yuǎn)程防暴器II 92、遠(yuǎn)程防爆總控系統(tǒng)19 ;所述備用電源1、CO2罐14、蒸汽發(fā)電機(jī)組10與多等離子炬發(fā)生器2連通，太陽能蒸汽發(fā)生器18與蒸汽罐4連通，智能送煤器3、蒸汽罐4與多等離子炬發(fā)生器2通過唯一管道與反應(yīng)室7連通，反應(yīng)室7底部設(shè)有出煤渣口 8，反應(yīng)室7上端設(shè)有出口與蒸汽發(fā)電機(jī)組10連通，蒸汽發(fā)電機(jī)組10、凈化器11、分離器13、H2罐15依次連通，蒸汽發(fā)電機(jī)組10與蒸汽罐4、太陽能電解器16連通，凈化器11與凈化處理器12連通，分離器13與CO2罐14連通，太陽能電解器16與H2罐15、O2罐17連通；所述在線檢測器I 61、在線檢測器II 62安裝在管道上，在線檢測器III 63、遠(yuǎn)程防暴器I 91安裝在反應(yīng)室7內(nèi)，遠(yuǎn)程防暴器II 92安裝在H2罐15內(nèi)，遠(yuǎn)程防爆總控系統(tǒng)19在線監(jiān)控各個(gè)裝置。[0036]實(shí)施步驟:
[0037]第一步、依次打開遠(yuǎn)程防爆總控系統(tǒng)19、備用電源11開關(guān)；打開在線檢測器I 61、在線檢測器II 62、在線檢測器III 63電源開關(guān)，在線檢測溫度、壓力、氣體成分；打開遠(yuǎn)程防爆器I 91、遠(yuǎn)程防爆器II 92電源開關(guān)，在線進(jìn)行遠(yuǎn)程防爆報(bào)警與及時(shí)應(yīng)急解爆；
[0038]第二步、打開太陽能蒸汽發(fā)生器18閥門，將水蒸汽送入蒸汽罐4后進(jìn)入管道內(nèi)；智能送煤器3將煤輸送進(jìn)入管道內(nèi)；
[0039]優(yōu)選蒸汽溫度為150—450°C ；
[0040]優(yōu)選煤粉顆粒細(xì)度為200— 300目；
[0041]第三步、打開備用CO2罐20閥門，將CO2送入多等離子炬發(fā)生器2與蒸汽罐4輸送的水蒸汽和智能送煤器3輸送的煤在管道與反應(yīng)室7內(nèi)進(jìn)行快速反應(yīng):
[0042]完成主要反應(yīng):
[0043]C02+C (煤粉)-2C0 (6)
[0044]CCHH2O-C02+H2 (7)
[0045]完成副反應(yīng):
[0046]C+H20-C0+H2 (8)
[0047]優(yōu)選多等離子炬發(fā)生器2出口溫度為1000— 1500°C ；
[0048]優(yōu)選反應(yīng)室7內(nèi)的反應(yīng)溫度為150— 850°C ；
[0049]第四步、將反應(yīng)室7內(nèi)產(chǎn)生的反應(yīng)氣體送蒸汽發(fā)電機(jī)組10，形成的蒸汽送蒸汽罐4，所發(fā)的電供多等離子炬發(fā)生器2與太陽能電解器16使用；
[0050]蒸汽發(fā)電機(jī)組10主要功能原理，是利用反應(yīng)室7內(nèi)產(chǎn)生的反應(yīng)氣體溫度產(chǎn)生蒸汽，并將熱能一部分轉(zhuǎn)化為電能；
[0051]優(yōu)選蒸汽發(fā)電機(jī)組10中的發(fā)電機(jī)為多螺桿膨脹發(fā)電機(jī)；
[0052]優(yōu)選經(jīng)蒸汽發(fā)電機(jī)組10后出口的氣體溫度低于150°C ；
[0053]第五步、將經(jīng)蒸汽發(fā)電機(jī)組10降溫后的氣體送入凈化器11進(jìn)行除塵、脫硫、脫硝、以及少量煤焦油等進(jìn)行凈化處理。將塵、脫硫、脫硝、煤焦油等凈化處理器12進(jìn)行綜合利用；
[0054]優(yōu)選凈化器11出口的氣體溫度低于50°C ；
[0055]第六步、將凈化后的氣體送分離器13分離，通過H2分子篩的H2送H2罐15，CO2送CO2罐14，供循環(huán)使用；
[0056]第七步、蒸汽發(fā)電機(jī)組10供多等離子炬發(fā)生器2多余后的電力，送太陽能電解器16進(jìn)行電解水制氫，H2送H2罐15，O2送O2罐17。
[0057]多等離子炬發(fā)生器2由若干個(gè)等離子炬組成，等離子炬?zhèn)€數(shù)為2-80個(gè)，單個(gè)等離子炬的功率為50KW-3MW，能夠適用于大、小工廠的制氫規(guī)模，等離子炬的排列方式為圓形如圖5所示，也可以按長方形排列如圖6所示。
[0058]參見圖7為蒸汽發(fā)電機(jī)組10的結(jié)構(gòu)示意圖，蒸汽發(fā)電機(jī)組10由氣體熱能蒸汽交換器和多螺桿膨脹發(fā)電機(jī)組成，所述氣體熱能蒸汽交換器與反應(yīng)室7、蒸汽罐4、凈化器11、多螺桿膨脹發(fā)電機(jī)連通，多螺桿膨脹發(fā)電機(jī)與多等離子炬發(fā)生器2、太陽能電解器16連通。
[0059]實(shí)施步驟:
[0060]第一步、將反應(yīng)室7的反應(yīng)氣體送入氣體熱能蒸汽交換器22產(chǎn)生蒸汽，一部分蒸汽送蒸汽罐4，一部分蒸汽送多螺桿膨脹發(fā)電機(jī)23發(fā)電，供多等離子炬發(fā)生器2與太陽能電解器16用電；優(yōu)選氣體熱能蒸汽交換器22產(chǎn)生的蒸汽溫度為150— 300°C ;優(yōu)選多螺桿膨脹發(fā)電機(jī)為2 — 50個(gè)螺桿膨脹裝置；
[0061]第二步、將經(jīng)氣體熱能蒸汽交換器22降溫后的氣體送凈化器11凈化。
[0062]參見圖8為太陽能電解器16的結(jié)構(gòu)示意圖，太陽能電解器16由催化電解板25、陽極26、陰極27、可調(diào)電阻28、電解池29組成；所述電解池29的兩端設(shè)有陽極26、陰極27，電解池29內(nèi)設(shè)有催化電解板25，陽極26與陰極27之間接有可調(diào)電阻28，電解池29的陽極氣體出口與O2罐17連通，電解池29的陰極氣體出口與H2罐15連通。太陽24正照電解池29。
[0063]實(shí)施步驟:
[0064]第一步、將通過膜分離處理的清水送入電解池29中；
[0065]優(yōu)選電解水溶液中加入表面活性劑黃腐植酸:濃度0.05—0.1% ；
[0066]優(yōu)選電解水溶液中加入光催化劑為鈦稀土元素化合物； [0067]優(yōu)選催化電解板25為Ni或Ni合金、Ni+Zn合金；
[0068]第二步、打開備用電源11或蒸汽發(fā)電機(jī)組10電源開關(guān)，進(jìn)行電解反應(yīng)；反應(yīng)生成的O2送O2罐17，H2送4罐15，優(yōu)選電解溫度60— 120°C。
[0069]實(shí)施例2:如圖2所示，遠(yuǎn)程防爆煤化二氧化碳循環(huán)利用制氫裝置，包括:備用電源UCO2罐14、多等離子炬發(fā)生器2、智能送煤器3、太陽能蒸汽發(fā)生器18、蒸汽罐4、蒸汽煤漿噴漿機(jī)5、反應(yīng)室7、蒸汽發(fā)電機(jī)組10、凈化器U、分離器13、太陽能電解器16、H2罐15、O2罐17、在線檢測器I 61、在線檢測器II 62、在線檢測器III 63、遠(yuǎn)程防暴器I 91、遠(yuǎn)程防暴器
II92、遠(yuǎn)程防爆總控系統(tǒng)19 ;所述備用電源1、C02罐14、蒸汽發(fā)電機(jī)組10與多等離子炬發(fā)生器2連通，太陽能蒸汽發(fā)生器18與蒸汽罐4連通，智能送煤器3、蒸汽罐4與蒸汽煤漿噴漿機(jī)5連通，多等離子炬發(fā)生器2與蒸汽煤漿噴漿機(jī)5通過唯一管道與反應(yīng)室7連通，反應(yīng)室7底部設(shè)有出煤渣口 8，反應(yīng)室7上端設(shè)有出口與蒸汽發(fā)電機(jī)組10連通，蒸汽發(fā)電機(jī)組10、凈化器11、分離器13、H2罐15依次連通，蒸汽發(fā)電機(jī)組10與蒸汽罐4、太陽能電解器16連通，凈化器11與凈化處理器12連通，分離器13與CO2罐14連通，太陽能電解器16與4罐15、02罐17連通；所述在線檢測器I 61、在線檢測器II 62安裝在管道上，在線檢測器
III63、遠(yuǎn)程防暴器I 91安裝在反應(yīng)室7內(nèi)，遠(yuǎn)程防暴器II 92安裝在H2罐15內(nèi)，遠(yuǎn)程防爆總控系統(tǒng)19在線監(jiān)控各個(gè)裝置。備用CO2罐20和CO2罐14 一樣能夠存儲(chǔ)CO2。
[0070]實(shí)施步驟:
[0071]第一步、依次打開遠(yuǎn)程防爆總控系統(tǒng)19、備用電源11開關(guān)；打開在線檢測器I 61、在線檢測器II 62、在線檢測器III 63電源開關(guān)，在線檢測溫度、壓力、氣體成分；打開遠(yuǎn)程防爆器I 91、遠(yuǎn)程防爆器II 92電源開關(guān)，在線進(jìn)行遠(yuǎn)程防爆報(bào)警與及時(shí)應(yīng)急解爆；
[0072]第二步、打開太陽能蒸汽發(fā)生器18閥門，將水蒸汽送入蒸汽罐4后，再送入蒸汽煤漿噴漿機(jī)5，與從智能送煤器3送來的煤進(jìn)行煤漿處理；
[0073]優(yōu)選蒸汽溫度為150—450°C ；
[0074]優(yōu)選煤粉顆粒細(xì)度為200— 300目；
[0075]第三步、打開備用CO2罐20閥門，將CO2送入多等離子炬發(fā)生器2與蒸汽煤漿噴漿機(jī)5噴出來的煤漿在管道與反應(yīng)室7內(nèi)進(jìn)行快速反應(yīng):[0076]完成主要反應(yīng):
[0077]C02+C (煤漿顆粒)——2C0 (I)
[0078]C+H20-C0+H2 (2)
[0079]CCHH2O-C02+H2 (3)
[0080]完成副反應(yīng):
[0081]C+2H2-CH4 (4)
[0082]CH4+C02-2C0+H2 (5)
[0083]優(yōu)選多等離子炬發(fā)生器2出口溫度為1000— 1500°C ；
[0084]優(yōu)選反應(yīng)室7內(nèi)的反應(yīng)溫度為150— 850°C
[0085]第四步、將反應(yīng)室7內(nèi)產(chǎn)生的反應(yīng)氣體送蒸汽發(fā)電機(jī)組10，形成的蒸汽送蒸汽罐4，所發(fā)的電供多等離子炬發(fā)生器2與太陽能電解器16使用；
[0086]蒸汽發(fā)電機(jī)組10主要功能原理，是利用反應(yīng)室7內(nèi)產(chǎn)生的反應(yīng)氣體溫度產(chǎn)生蒸汽，并將熱能一部分 轉(zhuǎn)化為電能；
[0087]優(yōu)選蒸汽發(fā)電機(jī)組10中的發(fā)電機(jī)為多螺桿膨脹發(fā)電機(jī)；
[0088]優(yōu)選經(jīng)蒸汽發(fā)電機(jī)組10后出口的氣體溫度低于150°C ；
[0089]第五步、將經(jīng)蒸汽發(fā)電機(jī)組10降溫后的氣體送入凈化器11進(jìn)行除塵、脫硫、脫硝、以及少量煤焦油等進(jìn)行凈化處理；將塵、脫硫、脫硝、煤焦油等凈化處理器12進(jìn)行綜合利用；
[0090]優(yōu)選凈化器11出口的氣體溫度低于50°C ；
[0091]第六步、將凈化后的氣體送分離器13分離，通過H2分子篩的H2送H2罐15，CO2送CO2罐14，供循環(huán)使用；
[0092]第七步、蒸汽發(fā)電機(jī)組10供多等離子炬發(fā)生器2多余后的電力，送太陽能電解器16進(jìn)行電解水制氫，H2送H2罐15，O2送O2罐17。
[0093]本實(shí)施例將水蒸汽與煤送入蒸汽煤漿噴漿機(jī)5中進(jìn)行煤漿處理，主要功能作用是將煤粉通過蒸汽進(jìn)行軟化處理。
[0094]實(shí)施例3:如圖3所示，遠(yuǎn)程防爆煤化二氧化碳循環(huán)利用制氫裝置，包括:備用電源1、C02罐14、多等離子炬發(fā)生器2、智能送煤器3、太陽能蒸汽發(fā)生器18、蒸汽罐4、反應(yīng)室7、蒸汽發(fā)電機(jī)組10、凈化器11、分離器13、太陽能電解器16、H2罐15、02罐17、在線檢測器I 61、在線檢測器II 62、在線檢測器III 63、遠(yuǎn)程防暴器I 91、遠(yuǎn)程防暴器II 92、遠(yuǎn)程防爆總控系統(tǒng)19 ;所述備用電源1、CO2罐14、蒸汽發(fā)電機(jī)組10與多等離子炬發(fā)生器2連通，太陽能蒸汽發(fā)生器18與蒸汽罐4連通，所述蒸汽罐4與反應(yīng)室7的底部連通，多等離子炬發(fā)生器2與智能送煤器3通過唯一管道與反應(yīng)室7連通，反應(yīng)室7底部設(shè)有出煤渣口 8，反應(yīng)室7上端設(shè)有出口與蒸汽發(fā)電機(jī)組10連通，蒸汽發(fā)電機(jī)組10、凈化器11、分離器13、H2罐15依次連通，蒸汽發(fā)電機(jī)組10與蒸汽罐4、太陽能電解器16連通，凈化器11與凈化處理器12連通，分離器13與CO2罐14連通，太陽能電解器16與H2罐15、O2罐17連通；所述在線檢測器I 61安裝在管道上，在線檢測器II 62安裝在蒸汽罐4與反應(yīng)室7連通的通道內(nèi)，在線檢測器III 63、遠(yuǎn)程防暴器I 91安裝在反應(yīng)室7內(nèi)，遠(yuǎn)程防暴器II 92安裝在H2罐15內(nèi)，遠(yuǎn)程防爆總控系統(tǒng)19在線監(jiān)控各個(gè)裝置。
[0095]實(shí)施步驟:[0096]第一步、依次打開遠(yuǎn)程防爆總控系統(tǒng)19、備用電源11開關(guān)；打開在線檢測器I 61、在線檢測器II 62、在線檢測器III 63電源開關(guān)，在線檢測溫度、壓力、氣體成分；打開遠(yuǎn)程防爆器I 91、遠(yuǎn)程防爆器II 92電源開關(guān)，在線進(jìn)行遠(yuǎn)程防爆報(bào)警與及時(shí)應(yīng)急解爆；
[0097]第二步、打開太陽能蒸汽發(fā)生器18閥門，將水蒸汽送入蒸汽罐4后從反應(yīng)室7底部將水蒸汽輸出；智能送煤器3將煤輸送進(jìn)入管道內(nèi)；
[0098]優(yōu)選蒸汽溫度為150—450°C ；
[0099]優(yōu)選煤粉顆粒細(xì)度為200— 300目；
[0100]第三步、打開備用CO2罐20閥門，將CO2送入多等離子炬發(fā)生器2與蒸汽罐4輸送的水蒸汽、蒸汽罐4輸送的水蒸汽在反應(yīng)室7內(nèi)進(jìn)行快速反應(yīng):
[0101]完成主要反應(yīng):
[0102]C02+C (煤粉)-2C0 (6)
[0103]CCHH2O-C02+H2 (7)
[0104]完成副反應(yīng):
[0105]C+H20-C0+H2 (8)
[0106]優(yōu)選多等離 子炬發(fā)生器2出口溫度為1000— 1500°C ；
[0107]優(yōu)選反應(yīng)室7內(nèi)的反應(yīng)溫度為150— 850°C ；
[0108]第四步、將反應(yīng)室7內(nèi)產(chǎn)生的反應(yīng)氣體送蒸汽發(fā)電機(jī)組10，形成的蒸汽送蒸汽罐4，所發(fā)的電供多等離子炬發(fā)生器2與太陽能電解器16使用；
[0109]蒸汽發(fā)電機(jī)組10主要功能原理，是利用反應(yīng)室7內(nèi)產(chǎn)生的反應(yīng)氣體溫度產(chǎn)生蒸汽，并將熱能一部分轉(zhuǎn)化為電能；
[0110]優(yōu)選蒸汽發(fā)電機(jī)組10中的發(fā)電機(jī)為多螺桿膨脹發(fā)電機(jī)；
[0111]優(yōu)選經(jīng)蒸汽發(fā)電機(jī)組10后出口的氣體溫度低于150°C ；
[0112]第五步、將經(jīng)蒸汽發(fā)電機(jī)組10降溫后的氣體送入凈化器11進(jìn)行除塵、脫硫、脫硝、以及少量煤焦油等進(jìn)行凈化處理。將塵、脫硫、脫硝、煤焦油等凈化處理器12進(jìn)行綜合利用；
[0113]優(yōu)選凈化器11出口的氣體溫度低于50°C ；
[0114]第六步、將凈化后的氣體送分離器13分離，通過H2分子篩的H2送H2罐15，CO2送CO2罐14，供循環(huán)使用；
[0115]第七步、蒸汽發(fā)電機(jī)組10供多等離子炬發(fā)生器2多余后的電力，送太陽能電解器16進(jìn)行電解水制氫，H2送H2罐15，O2送O2罐17。
[0116]實(shí)施例4:如圖4所示，遠(yuǎn)程防爆煤化二氧化碳循環(huán)利用制氫裝置，包括:備用電源1、C02罐14、多等離子炬發(fā)生器2、智能送煤器3、太陽能蒸汽發(fā)生器18、蒸汽罐4、反應(yīng)室
7、蒸汽發(fā)電機(jī)組10、凈化器11、分離器13、太陽能電解器16、H2罐15、02罐17、在線檢測器I 61、在線檢測器III 63、遠(yuǎn)程防暴器I 91、遠(yuǎn)程防暴器II 92、遠(yuǎn)程防爆總控系統(tǒng)19 ;所述備用電源1、C02罐14、蒸汽發(fā)電機(jī)組10、蒸汽罐4與多等離子炬發(fā)生器2連通，太陽能蒸汽發(fā)生器18與蒸汽罐4連通，多等離子炬發(fā)生器2與智能送煤器3通過唯一管道與反應(yīng)室7連通，反應(yīng)室7底部設(shè)有出煤渣口 8，反應(yīng)室7上端設(shè)有出口與蒸汽發(fā)電機(jī)組10連通，蒸汽發(fā)電機(jī)組10、凈化器11、分離器13、H2罐15依次連通，蒸汽發(fā)電機(jī)組10與蒸汽罐4、太陽能電解器16連通，凈化器11與凈化處理器12連通，分離器13與CO2罐14連通，太陽能電解器16與H2罐15、O2罐17連通；所述在線檢測器I 61安裝在管道上，在線檢測器III 63、遠(yuǎn)程防暴器I 91安裝在反應(yīng)室7內(nèi)，遠(yuǎn)程防暴器II 92安裝在H2罐15內(nèi)，遠(yuǎn)程防爆總控系統(tǒng)19在線監(jiān)控各個(gè)裝置。
[0117]實(shí)施步驟:
[0118]第一步、依次打開遠(yuǎn)程防爆總控系統(tǒng)19、備用電源11開關(guān)；打開在線檢測器I 61、在線檢測器III 63電源開關(guān)，在線檢測溫度、壓力、氣體成分；打開遠(yuǎn)程防爆器I 91、遠(yuǎn)程防爆器II 92電源開關(guān)，在線進(jìn)行遠(yuǎn)程防爆報(bào)警與及時(shí)應(yīng)急解爆；
[0119]第二步、將蒸汽罐4與CO2罐14的水蒸汽和CO2混合送進(jìn)多等離子炬發(fā)生器2內(nèi)在等離子狀態(tài)下進(jìn)行反應(yīng)；優(yōu)選蒸汽溫度為150— 450°C
[0120]完成主反應(yīng):
[0121]H2CHCO2——H2CO3 (不穩(wěn)定碳酸) (9)
[0122]完成副反應(yīng):
[0123]2H20+2C02-2HC00H (甲酸)+02 (10)
[0124]第三步、將經(jīng)多等離子炬發(fā)生器2出口的混合氣體，包括H20、CO2, H2CO3> HCOOH與煤分在反應(yīng)室7內(nèi)進(jìn)行快速反應(yīng):
[0125]完成主反應(yīng) :
[0126]4H2C03 (碳酸)+2C (煤)-6C02+4H2 (11)
[0127]4HC00H (甲酸)+02+2C (煤)-6C02+4H2 (12)
[0128]C02++H20+C (煤)-2C02+H2 (13)
[0129]完成副反應(yīng):
[0130]C+2H2-CH4 (14)
[0131]CH4+C02-2C0+H2+H20 (15)
[0132]優(yōu)選煤粉顆粒細(xì)度為200— 300目；
[0133]優(yōu)選多等離子炬發(fā)生器2出口溫度為1000— 1500°C ；
[0134]優(yōu)選反應(yīng)室7內(nèi)的反應(yīng)溫度為150— 850°C ；
[0135]第四步、將反應(yīng)室7內(nèi)產(chǎn)生的反應(yīng)氣體送蒸汽發(fā)電機(jī)組10，形成的蒸汽送蒸汽罐4，所發(fā)的電供多等離子炬發(fā)生器2與太陽能電解器16使用；
[0136]蒸汽發(fā)電機(jī)組10主要功能原理，是利用反應(yīng)室7內(nèi)產(chǎn)生的反應(yīng)氣體溫度產(chǎn)生蒸汽，并將熱能一部分轉(zhuǎn)化為電能；
[0137]優(yōu)選蒸汽發(fā)電機(jī)組10中的發(fā)電機(jī)為多螺桿膨脹發(fā)電機(jī)；
[0138]優(yōu)選經(jīng)蒸汽發(fā)電機(jī)組10后出口的氣體溫度低于150°C ；
[0139]第五步、將經(jīng)蒸汽發(fā)電機(jī)組10降溫后的氣體送入凈化器11進(jìn)行除塵、脫硫、脫硝、以及少量煤焦油等進(jìn)行凈化處理。將塵、脫硫、脫硝、煤焦油等凈化處理器12進(jìn)行綜合利用；
[0140]優(yōu)選凈化器11出口的氣體溫度低于50°C ；
[0141]第六步、將凈化后的氣體送分離器13分離，通過H2分子篩的H2送H2罐15，CO2送CO2罐14，供循環(huán)使用；
[0142]第七步、蒸汽發(fā)電機(jī)組10供多等離子炬發(fā)生器2多余后的電力，送太陽能電解器16進(jìn)行電解水制氫，H2送H2罐15，O2送O2罐17。[0143]以上的所述乃是本 發(fā)明的具體實(shí)施例及所運(yùn)用的技術(shù)原理，若依本發(fā)明的構(gòu)想所作的改變，其所產(chǎn)生的功能作用仍未超出說明書及附圖所涵蓋的精神時(shí)，仍應(yīng)屬本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.遠(yuǎn)程防爆煤化二氧化碳循環(huán)利用制氫裝置，其特征在于包括=CO2罐(14)、多等離子炬發(fā)生器(2)、智能送煤器(3)、太陽能蒸汽發(fā)生器(18)、蒸汽罐(4)、反應(yīng)室(7)、蒸汽發(fā)電機(jī)組(7)、凈化器(11)、分離器(13)、太陽能電解器(16)、氏罐(15)、02罐(17)、在線檢測器、遠(yuǎn)程防爆總控系統(tǒng)(19);所述CO2罐(14)、蒸汽發(fā)電機(jī)組(7)與多等離子炬發(fā)生器(2)連通，太陽能蒸汽發(fā)生器(18)與蒸汽罐(4)連通，智能送煤器(3)、蒸汽罐(4)與多等離子炬發(fā)生器(2 )通過唯一管道與反應(yīng)室(7 )連通，反應(yīng)室(7 )底部設(shè)有出煤渣口( 8 )，反應(yīng)室(7 )上端設(shè)有出口與蒸汽發(fā)電機(jī)組(7)連通，蒸汽發(fā)電機(jī)組(7)、凈化器(11)、分離器(13)、H2罐(15)依次連通，蒸汽發(fā)電機(jī)組(7)與蒸汽罐(4)、太陽能電解器(16)連通，凈化器(11)與凈化處理器連通，分離器(13)與CO2罐(17) (14)連通，太陽能電解器(16)與!12罐(15)、02罐(17)連通；所述在線檢測器安裝在管道與反應(yīng)室(7)內(nèi)，遠(yuǎn)程防爆總控系統(tǒng)(19)在線監(jiān)控各個(gè)裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)程防爆煤化二氧化碳循環(huán)利用制氫裝置，其特征在于，還包括有蒸汽煤漿噴漿機(jī)(5);太陽能蒸汽發(fā)生器(18)與蒸汽罐(4)連通，智能送煤器(3)、蒸汽罐(4)與蒸汽煤漿噴漿機(jī)(5)連通，多等離子炬發(fā)生器(2)與蒸汽煤漿噴漿機(jī)(5)通過唯一管道與反應(yīng)室(7)連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)程防爆煤化二氧化碳循環(huán)利用制氫裝置，其特征在于，所述蒸汽罐(4)與反應(yīng)室(7)的底部連通，多等離子炬發(fā)生器(2)與智能送煤器(3)通過唯一管道與反應(yīng)室(7)連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述 的遠(yuǎn)程防爆煤化二氧化碳循環(huán)利用制氫裝置，其特征在于，所述CO2罐(14)、蒸汽發(fā)電機(jī)組(7)、蒸汽罐(4)與多等離子炬發(fā)生器(2)連通，太陽能蒸汽發(fā)生器(18)與蒸汽罐(4)連通，多等離子炬發(fā)生器(2)與智能送煤器(3)通過唯一管道與反應(yīng)室(7)連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的遠(yuǎn)程防爆煤化二氧化碳循環(huán)利用制氫裝置，其特征在于，所述蒸汽發(fā)電機(jī)組(7)由氣體熱能蒸汽交換器(22)和多螺桿膨脹發(fā)電機(jī)(23)組成；所述氣體熱能蒸汽交換器(22)與反應(yīng)室(7)、蒸汽罐(4)、凈化器(11)、多螺桿膨脹發(fā)電機(jī)(23)連通，多螺桿膨脹發(fā)電機(jī)(23)與多等離子炬發(fā)生器(2)、太陽能電解器(16)連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的遠(yuǎn)程防爆煤化二氧化碳循環(huán)利用制氫裝置，其特征在于太陽能電解器(16)包括:催化電解板(25)、陽極(26)、陰極(27)、可調(diào)電阻(28)、電解池(29)；所述電解池(29)的兩端設(shè)有陽極(26)、陰極(27)，電解池(29)內(nèi)設(shè)有催化電解板(25)，陽極(26 )與陰極(27 )之間接有可調(diào)電阻(28 )，電解池(29 )的陽極氣體出口與O2罐(17 )連通，電解池(29)的陰極氣體出口與H2罐(15)連通。
7.遠(yuǎn)程防爆煤化二氧化碳循環(huán)利用制氫工藝，其特征在于包括以下步驟: 1)打開遠(yuǎn)程防爆總控系統(tǒng)(19)、備用電源(11)開關(guān)、在線檢測器電源開關(guān)、遠(yuǎn)程防爆器電源； 2)打開太陽能蒸汽發(fā)生器(18)閥門，將水蒸汽經(jīng)過蒸汽罐(4)后送入蒸汽煤漿噴漿機(jī)(5 )，智能送煤器(3 )將煤送入蒸汽煤漿噴漿機(jī)(5 )，水蒸汽與煤進(jìn)行煤漿處理； 3)打開備用0)2罐(20)閥門將CO2送入多等離子炬發(fā)生器(2)，多等離子炬發(fā)生器(2)輸出的CO2與蒸汽煤漿噴漿機(jī)(5)噴出來的煤漿在管道與反應(yīng)室(7)內(nèi)進(jìn)行快速反應(yīng)； 4)將反應(yīng)室(7)內(nèi)產(chǎn)生的反應(yīng)氣體送蒸汽發(fā)電機(jī)組(10)，形成的水蒸汽送蒸汽罐(4)，所發(fā)的電供多等離子炬發(fā)生器(2)與太陽能電解器(16)使用； .5)將經(jīng)蒸汽發(fā)電機(jī)組(10)降溫后的氣體送入凈化器(11)進(jìn)行凈化處理； .6 )將凈化后的氣體送分離器(13 )分離，通過H2分子篩的H2送H2罐(15 )，CO2送CO2罐(14)； .7)蒸汽發(fā)電機(jī)組(10)供多等離子炬發(fā)生器(2)多余后的電力，送太陽能電解器(16)進(jìn)行電解水制氫，H2送H2罐(15)，O2送O2罐(17)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的遠(yuǎn)程防爆煤化二氧化碳循環(huán)利用制氫工藝，其特征在于，步驟2)中煤和水蒸汽分別送入管道，不進(jìn)行蒸汽煤漿處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的遠(yuǎn)程防爆煤化二氧化碳循環(huán)利用制氫工藝，其特征在于，步驟2 )中煤送入管道，水蒸汽從反應(yīng)室(7 )底部送入。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的遠(yuǎn)程防爆煤化二氧化碳循環(huán)利用制氫工藝，其特征在于，步驟2)中煤送入管道，水蒸汽送入多等離子炬發(fā)生器(2)。
【文檔編號(hào)】C01B3/06GK103787274SQ201410039005
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】程禮華 申請人:程禮華