權利要求

1.集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，包括通過管路連接的等離子氣化系統(tǒng)、水電解系統(tǒng)、超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)、甲醇制備系統(tǒng)和供熱系統(tǒng)； 其中，所述等離子氣化系統(tǒng)包括依次相連的等離子氣化爐、合成氣冷卻器、氣化劑預熱器和合成氣壓縮機；所述超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)包括依次相連的二氧化碳渦輪、回熱器、預冷器和二氧化碳壓縮機，壓縮后的二氧化碳工質在所述回熱器中回收余熱后進入所述合成氣冷卻器中加熱，之后進入所述二氧化碳渦輪做功；所述水電解系統(tǒng)包括依次相連的水泵、電解槽和氫氣壓縮機，水經(jīng)所述水泵加壓后進入所述電解槽電解為氫氣和氧氣，氫氣經(jīng)所述氫氣壓縮機加壓后進入所述甲醇制備系統(tǒng)參與合成甲醇，氧氣作為氣化劑經(jīng)所述氣化劑預熱器預熱后進入所述等離子氣化爐中參與氣化反應；所述甲醇合成系統(tǒng)包括依次相連的物料壓縮機、甲醇反應器、反應物冷卻器、水冷器、甲醇分離器、甲醇分餾塔和甲醇冷卻器，由所述甲醇分離器分離出的氣體部分與所述等離子氣化系統(tǒng)所制得的合成氣和所述水電解系統(tǒng)所制得的氫氣混合后重新參與反應制備甲醇；所述供熱系統(tǒng)包括水泵、換熱器和冷卻器，所述水泵加壓后的水由所述水冷器、所述預冷器、所述合成氣壓縮機中的中間冷卻器和所述甲醇冷卻器加熱后進入所述換熱器為城市熱水加熱，所述換熱器出來的水由所述冷卻器冷卻至環(huán)境溫度后進入所述水泵繼續(xù)循環(huán)。2.根據(jù)權利要求1所述的集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述合成氣冷卻器的熱流體為所述等離子氣化爐出口的合成氣，所述合成氣冷卻器的冷流體為所述回熱器出口的二氧化碳，所述合成氣冷卻器的熱流體合成氣先經(jīng)過所述合成氣冷卻器的冷流體二氧化碳冷卻，然后進入所述氣化劑預熱器加熱氣化劑，吸熱后的二氧化碳經(jīng)所述二氧化碳渦輪發(fā)電后進入所述回熱器與低溫二氧化碳換熱。 3.根據(jù)權利要求1所述的集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述氣化劑預熱器的熱流體為所述合成氣冷卻器出口的合成氣，所述氣化劑預熱器的冷流體為所述電解槽出口的氧氣，經(jīng)預熱的氧氣作為氣化劑進入所述等離子氣化爐中參與氣化反應，進一步冷卻后由所述等離子氣化爐排出的合成氣經(jīng)所述合成氣壓縮機壓縮后進入所述甲醇合成系統(tǒng)參與合成甲醇。 4.根據(jù)權利要求1所述的集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，經(jīng)所述合成氣壓縮機壓縮后的合成氣與經(jīng)所述氫氣壓縮機加壓后的氫氣作為新鮮氣，與所述甲醇分離器分離出的氣體混合后進入所述物料壓縮機加壓，然后進入所述甲醇反應器合成甲醇。 5.根據(jù)權利要求1所述的集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述水泵出口水的一部分由所述甲醇冷卻器加熱，剩余部分依次進入所述水冷器、所述預冷器、所述合成氣壓縮機中的中間冷卻器進行余熱回收，回收余熱后的兩流股水混合后進入所述換熱器為城市熱水加熱。 6.根據(jù)權利要求1所述的集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述合成氣壓縮機為多級壓縮機，所述合成氣壓縮機出口水與所述甲醇冷卻器出口水混合后進入所述換熱器。 7.根據(jù)權利要求1所述的集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述預冷器的熱流股為所述回熱器出口的二氧化碳工質，所述預冷器的冷流股為所述水冷器出口水，換熱后的所述預冷器的熱流股二氧化碳工質進入所述二氧化碳壓縮機進行壓縮，換熱后的所述預冷器的冷流股水進入所述合成氣壓縮機中的中間冷卻器。 8.根據(jù)權利要求1所述的集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述換熱器的熱流股為所述合成氣壓縮機中的中間冷卻器出口水和所述甲醇冷卻器出口水，所述換熱器的冷流股為城市供暖回水。 9.根據(jù)權利要求1所述的集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述甲醇冷卻器的熱流股為所述甲醇分餾塔出口的液體甲醇，所述甲醇冷卻器的冷流股為所述水泵加壓后的水。 10.根據(jù)權利要求1所述的集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述水冷器的熱流股為所述反應物冷卻器出口的反應產(chǎn)物流股，所述水冷器的冷流股為所述水泵加壓后的水。

說明書

技術領域

本申請屬于固廢物資源化利用技術領域，尤其涉及一種集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。

背景技術

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，城市化水平和人民生活水平的不斷提高，生活垃圾產(chǎn)量與日俱增。據(jù)統(tǒng)計，當前我國城市垃圾年產(chǎn)量達1.5億噸，且每年以8％～10％的速度增長。生活垃圾造成了空前的環(huán)境污染，嚴重威脅著人類健康與生態(tài)平衡。對于生活垃圾的處理，目前，我國主要采用焚燒發(fā)電技術，但垃圾在燃燒的過程中易產(chǎn)生二噁英等劇毒性二次污染物，不符合國家的排放標準。怎樣才能有效處理并合理利用城市固體垃圾，是當今社會頗為關注且亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本申請實施例提供了一種集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，提高了固廢物利用效率，降低了二氧化碳排放率，實現(xiàn)節(jié)能與環(huán)保的雙重效益，所述技術方案如下：

本申請?zhí)峁┮环N集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，包括通過管路連接的等離子氣化系統(tǒng)、水電解系統(tǒng)、超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)、甲醇制備系統(tǒng)和供熱系統(tǒng)；其中，所述等離子氣化系統(tǒng)包括依次相連的等離子氣化爐、合成氣冷卻器、氣化劑預熱器和合成氣壓縮機；所述超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)包括依次相連的二氧化碳渦輪、回熱器、預冷器和二氧化碳壓縮機，壓縮后的二氧化碳工質在所述回熱器中回收余熱后進入所述合成氣冷卻器中加熱，之后進入所述二氧化碳渦輪做功；所述水電解系統(tǒng)包括依次相連的水泵、電解槽和氫氣壓縮機，水經(jīng)所述水泵加壓后進入所述電解槽電解為氫氣和氧氣，氫氣經(jīng)所述氫氣壓縮機加壓后進入所述甲醇制備系統(tǒng)參與合成甲醇，氧氣作為氣化劑經(jīng)所述氣化劑預熱器預熱后進入所述等離子氣化爐中參與氣化反應；所述甲醇合成系統(tǒng)包括依次相連的物料壓縮機、甲醇反應器、反應物冷卻器、水冷器、甲醇分離器、甲醇分餾塔和甲醇冷卻器，由所述甲醇分離器分離出的氣體部分與所述等離子氣化系統(tǒng)所制得的合成氣和所述水電解系統(tǒng)所制得的氫氣混合后重新參與反應制備甲醇；所述供熱系統(tǒng)包括水泵、換熱器和冷卻器，所述水泵加壓后的水由所述水冷器、所述預冷器、所述合成氣壓縮機中的中間冷卻器和所述甲醇冷卻器加熱后進入所述換熱器為城市熱水加熱，所述換熱器出來的水由所述冷卻器冷卻至環(huán)境溫度后進入所述水泵繼續(xù)循環(huán)。

例如，在一個實施例提供的所述集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，所述合成氣冷卻器的熱流體為所述等離子氣化爐出口的合成氣，所述合成氣冷卻器的冷流體為所述回熱器出口的二氧化碳，所述合成氣冷卻器的熱流體合成氣先經(jīng)過所述合成氣冷卻器的冷流體二氧化碳冷卻，然后進入所述氣化劑預熱器加熱氣化劑，吸熱后的二氧化碳經(jīng)所述二氧化碳渦輪發(fā)電后進入所述回熱器與低溫二氧化碳換熱。

例如，在一個實施例提供的所述集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，所述氣化劑預熱器的熱流體為所述合成氣冷卻器出口的合成氣，所述氣化劑預熱器的冷流體為所述電解槽出口的氧氣，經(jīng)預熱的氧氣作為氣化劑進入所述等離子氣化爐中參與氣化反應，進一步冷卻后由所述等離子氣化爐排出的合成氣經(jīng)所述合成氣壓縮機壓縮后進入所述甲醇合成系統(tǒng)參與合成甲醇。

例如，在一個實施例提供的所述集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，經(jīng)所述合成氣壓縮機壓縮后的合成氣與經(jīng)所述氫氣壓縮機加壓后的氫氣作為新鮮氣，與所述甲醇分離器分離出的氣體混合后進入所述物料壓縮機加壓，然后進入所述甲醇反應器合成甲醇。

例如，在一個實施例提供的所述集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，所述水泵出口水的一部分由所述甲醇冷卻器加熱，剩余部分依次進入所述水冷器、所述預冷器、所述合成氣壓縮機中的中間冷卻器進行余熱回收，回收余熱后的兩流股水混合后進入所述換熱器為城市熱水加熱。

例如，在一個實施例提供的所述集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，所述合成氣壓縮機為多級壓縮機，所述合成氣壓縮機出口水與所述甲醇冷卻器出口水混合后進入所述換熱器。

例如，在一個實施例提供的所述集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，所述預冷器的熱流股為所述回熱器出口的二氧化碳工質，所述預冷器的冷流股為所述水冷器出口水，換熱后的所述預冷器的熱流股二氧化碳工質進入所述二氧化碳壓縮機進行壓縮，換熱后的所述預冷器的冷流股水進入所述合成氣壓縮機中的中間冷卻器。

例如，在一個實施例提供的所述集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，所述換熱器的熱流股為所述合成氣壓縮機中的中間冷卻器出口水和所述甲醇冷卻器出口水，所述換熱器的冷流股為城市供暖回水。

例如，在一個實施例提供的所述集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，所述甲醇冷卻器的熱流股為所述甲醇分餾塔出口的液體甲醇，所述甲醇冷卻器的冷流股為所述水泵加壓后的水。

例如，在一個實施例提供的所述集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，所述水冷器的熱流股為所述反應物冷卻器出口的反應產(chǎn)物流股，所述水冷器的冷流股為所述水泵加壓后的水。

本申請的集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)所帶來的有益效果為：本申請創(chuàng)造性地將甲醇合成技術和等離子氣化技術應用于固廢物資源化利用領域，提出了一種集成電、熱和甲醇多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，利用水電解產(chǎn)生的氧氣作為氣化劑參與等離子氣化，產(chǎn)生的氫氣與等離子氣化得到的合成氣作為原料進行甲醇合成；同時利用超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)和城市供暖回收系統(tǒng)余熱并實現(xiàn)余熱的梯級利用，提高了固廢物利用效率，降低了二氧化碳排放率，實現(xiàn)節(jié)能與環(huán)保的雙重效益。

本申請實現(xiàn)了固廢物的高效資源化利用，通過等離子氣化的處理方式，將固廢物轉化為易于利用的合成氣；降低了二氧化碳的排放并實現(xiàn)了氫能的安全高效利用，通過使用合成氣與氫氣合成甲醇，降低了合成氣的碳排放量，并將難以儲存和運輸?shù)臍錃廪D化為液態(tài)甲醇，實現(xiàn)了氫能的安全利用；將可再生能源產(chǎn)生的不穩(wěn)定的電力通過水電解系統(tǒng)轉化為了氫氣化學能，從源頭上可以平抑光伏發(fā)電產(chǎn)生的較大峰谷差，實現(xiàn)了可再生能源的消納；實現(xiàn)了能量的梯級利用，通過超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電和氣化劑預熱和城市供暖的方式實現(xiàn)了對等離子氣化和甲醇合成中產(chǎn)生的余熱的梯級利用。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本申請的集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)圖。

附圖標記：1-等離子氣化爐；2-合成氣冷卻器；3-氣化劑預熱器；4-合成氣壓縮機；5-二氧化碳渦輪；6-回熱器；7-預冷器；8-二氧化碳壓縮機；9-水泵；10-電解槽；11-氫氣壓縮機；12-物料壓縮機；13-甲醇反應器；14-反應物冷卻器；15-水冷器；16-甲醇分離器；17-甲醇分餾塔；18-甲醇冷卻器；19-水泵；20-換熱器；21-冷卻器。

具體實施方式

下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├绢I域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。

除非另外定義，本公開使用的技術術語或者科學術語應當為本公開所屬領域內(nèi)具有一般技能的人士所理解的通常意義。本公開中使用的“第一”、“第二”以及類似的詞語并不表示任何順序、數(shù)量或者重要性，而只是用來區(qū)分不同的組成部分。“包括”或者“包含”等類似的詞語意指出現(xiàn)該詞前面的元件或者物件涵蓋出現(xiàn)在該詞后面列舉的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件?！斑B接”或者“相連”等類似的詞語并非限定于物理的或者機械的連接，而是可以包括電性的連接，不管是直接的還是間接的?！吧稀?、“下”、“左”、“右”等僅用于表示相對位置關系，當被描述對象的絕對位置改變后，則該相對位置關系也可能相應地改變。

在國際上，等離子氣化技術被稱為第三代垃圾處理技術，該技術可通過電弧放電產(chǎn)生高達6000℃的等離子體，能將垃圾中的有機物幾乎全部轉化成合氣(合成氣的主要成分為H 2、CO和CO 2)，而垃圾中的無機成分經(jīng)處理后轉化為玻璃態(tài)熔渣，大量的金屬物質、有害成分被固定在其中，熔渣質地緊密，可作為建筑材料。等離子氣化技術處理生活垃圾的過程中不會產(chǎn)生二噁英等二次污染物，可使城市固體垃圾真正實現(xiàn)減量化、無害化處理和資源化應用。此外，該項技術在實際應用中還具有基建費用相對較低，氣化規(guī)模大、適應范圍廣等優(yōu)點。但其合成其中存在大量的一氧化碳、二氧化碳，會導致較高的碳排放。2020年我國宣布將在2030年實現(xiàn)碳達峰，爭取在2060年達到碳中和，即“雙碳”目標。為了實現(xiàn)碳中和的遠景目標，我國已經(jīng)明確的指出到2030年，在能源消費結構中可再生能源的比例將達到25％，預計在2060年實現(xiàn)碳中和時可再生能源比例達到85％以上，因此需對等離子氣化技術所產(chǎn)生的高碳排放問題予以處理。

氫能是一種優(yōu)質的清潔能源，氫氣能量密度大，燃燒清潔，作為一種重要的化工原料，可以用于合成氨氣、甲醇、甲烷等化工產(chǎn)品，其中甲醇不僅是多種有機產(chǎn)品的基本原料和重要的溶劑，也是較為容易輸送的清潔能源，也可以與汽油混合作為汽車燃料，降低我國對石油的依存度。

有鑒于此，本申請?zhí)峁┮环N集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，如圖1所示，包括通過管路連接的等離子氣化系統(tǒng)、水電解系統(tǒng)、超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)、甲醇制備系統(tǒng)和供熱系統(tǒng)。其中，所述等離子氣化系統(tǒng)包括依次相連的等離子氣化爐1、合成氣冷卻器2、氣化劑預熱器3和合成氣壓縮機4；所述超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)包括依次相連的二氧化碳渦輪5、回熱器6、預冷器7和二氧化碳壓縮機8，壓縮后的二氧化碳工質在所述回熱器6中回收余熱后進入所述合成氣冷卻器2中加熱，之后進入所述二氧化碳輪5做功；所述水電解系統(tǒng)包括依次相連的水泵9、電解槽10和氫氣壓縮機11，水經(jīng)所述水泵9加壓后進入所述電解槽10電解為氫氣和氧氣，氫氣經(jīng)所述氫氣壓縮機11加壓后進入所述甲醇制備系統(tǒng)參與合成甲醇，氧氣作為氣化劑經(jīng)所述氣化劑預熱器3預熱后進入所述等離子氣化爐1中參與氣化反應；所述甲醇合系統(tǒng)包括依次相連的物料壓縮機12、甲醇反應器13、反應物冷卻器14、水冷器15、甲醇分離器16、甲醇分餾塔17和甲醇冷卻器18，由所述甲醇分離器16分離出的氣體部分與所述等離子氣化系統(tǒng)所制得的合成氣和所述水電解系統(tǒng)所制得的氫氣混合后重新參與反應制備甲醇；所述供熱系統(tǒng)包括水泵19、換熱器20和冷卻器21，所述水泵19加壓后的水由所述水冷器15、所述預冷器7、所述合成氣壓縮機4中的中間冷卻器和所述甲醇冷卻器18加熱后進入所述換熱器20為城市熱水加熱，所述換熱器20出來的水由所述冷卻器21冷卻至環(huán)境溫度后入所述水泵繼續(xù)循環(huán)。

例如，在一個實施例提供的所述集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，如圖1所示，所述合成氣冷卻器2的熱流體為所述等離子氣化爐1出口的合成氣，所述合成氣冷卻器2的冷流體為所述回熱器6出口的二氧化碳，所述合成氣冷卻器2的熱流體合成氣先經(jīng)過所述合成氣冷卻器2的冷流體二氧化碳冷卻，然后進入所述氣化劑預熱器3加熱氣化劑，吸熱后的二氧化碳經(jīng)所述二氧化碳渦輪5發(fā)電后進入所述回熱器6與低溫二氧化碳換熱。

例如，在一個實施例提供的所述集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，如圖1所示，所述氣化劑預熱器3的熱流體為所述合成氣冷卻器2出口的合成氣，所述氣化劑預熱器3的冷流體為所述電解槽10出口的氧氣，經(jīng)預熱的氧氣作為氣化劑進入所述等離子氣化爐1中參與氣化反應，進一步冷卻后由所述等離子氣化爐1排出的合成氣經(jīng)所述合成氣壓縮機4壓縮后進入所述甲醇合成系統(tǒng)參與合成甲醇。

例如，在一個實施例提供的所述集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，如圖1所示，經(jīng)所述合成氣壓縮機4壓縮后的合成氣與經(jīng)所述氫氣壓縮機11加壓后的氫氣作為新鮮氣，與所述甲醇分離器16分離出的氣體混合后進入所述物料壓縮機12加壓，然后進入所述甲醇反應器13合成甲醇。

例如，在一個實施例提供的所述集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，如圖1所示，所述水泵19出口水的一部分由所述甲醇冷卻器18加熱，剩余部分依次進入所述水冷器15、所述預冷器7、所述合成氣壓縮機4中的中間冷卻器進行余熱回收，回收余熱后的兩流股水混合后進入所述換熱器20為城市熱水加熱。

例如，在一個實施例提供的所述集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，如圖1所示，所述合成氣壓縮機4為多級壓縮機，所述合成氣壓縮機4出口水與所述甲醇冷卻器18出口水混合后進入所述換熱器20。

例如，在一個實施例提供的所述集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，如圖1所示，所述預冷器7的熱流股為所述回熱器6出口的二化碳工質，所述預冷器7的冷流股為所述水冷器15出口水，換熱后的所述預冷器7的熱流股二氧化碳工質進入所述二氧化碳壓縮機8進行壓縮，換熱后的所預冷器7的冷流股水進入所述合成氣壓縮機4中的中間冷卻器。

例如，在一個實施例提供的所述集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，如圖1所示，所述換熱器20的熱流股為所述合成氣壓縮機4中的中間冷卻器出口水和所述甲醇冷卻器18出口水，所述換熱器20的冷流股為城市供暖回水。

例如，在一個實施例提供的所述集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，如圖1所示，所述甲醇冷卻器18的熱流股為所述甲醇分餾塔17出口的液體甲醇，所述甲醇冷卻器18的冷流股為所述水泵19加壓后的水。

例如，在一個實施例提供的所述集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，如圖1所示，所述水冷器15的熱流股為所述反應物冷卻器14出口的反應產(chǎn)物流股，所述水冷器15的冷流股為所述水泵19加壓后的水。

本申請的集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)工作流程為：

請參閱圖1，水經(jīng)加壓后進入電解槽10電解為氫氣和氧氣，電解槽電解液采用30％KOH溶液，增加了電解液的電導率。為了避免電極在堿性電解液下被腐蝕，電解槽陽極由鎳(Ni)，鈷(Co)，鐵(Fe)組成，陰極由鎳(Ni)和鉑活性炭(C-Pt)催化劑，膜采用電阻很小的氧化鎳(NiO)。水電解陽極、陰極以及總反應如下。

陽極反映方程式為：

陰極反映方程式為：

H 2O(l)+2e -→H 2(g)+2OH -(aq)

總反應方程式為：

氫氣經(jīng)氫氣壓縮機11加壓至7MPa后參與合成甲醇，氧氣作為氣化劑經(jīng)氣化劑預熱器3預熱至300℃后進入等離子氣化爐1中參與氣化反應，在等離子氣化爐內(nèi)，垃圾氣化過程中主要發(fā)生的化學反應有：

2C+O 2→2CO

C+O 2→CO 2

C+H 2O(g)→CO+H 2

CO+2H 2O(g)→CO 2+2H 2

CH 4+H 2O(g)→CO+3H 2

CH 4+2H 2O(g)→CO 2+4H 2

氣化得到的合成氣進入合成氣冷卻器2中與超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中的二氧化碳工質進行換熱，換熱完成后的合成氣在氣化劑預熱器3中冷卻，并進入合成氣壓縮機4中加壓至7MPa后送入甲醇合成系統(tǒng)；超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中的二氧化碳工質在合成氣冷卻器2中回收合成器余熱，并進入二氧化碳渦輪5進行做功，做功后的二氧化碳工質在回熱器6中加熱低溫二氧化碳，冷卻后的二氧化碳進入預冷器放熱后由二氧化碳壓縮機8加壓，在回熱器6中回收排氣余熱后進入合成氣冷卻器2中加熱；水電解產(chǎn)生的氫氣與等離子氣化所得合成氣與甲醇分離器16分離出的氣體混合后，由物料壓縮機12加壓至8MPa，并進入甲醇反應器13中合成甲醇，甲醇反應器中的主要反應為：

CO+2H 2→CH 3OH

CO 2+H 2→H 2O+CO

CO 2+3H 2→CH 3OH+H 2O

反應后的流股進入反應物冷卻器14對甲醇分離器16分離出的粗甲醇流股進行再沸，降溫后的反應物流股進入水冷器15冷卻，之后進入甲醇分離器16分離出粗甲醇流股和氣體流股，除排放部分氣體以維持系統(tǒng)參數(shù)，剩余氣體作為循環(huán)氣與新鮮氣混合參與反應，粗甲醇流股進入甲醇分餾塔17分離出精甲醇產(chǎn)品并排放廢氣，精甲醇產(chǎn)品在甲醇冷卻器18中由水進行冷卻；水泵19加壓后的水由水冷器15、預冷器7、合成氣壓縮機4中的中間冷卻器和甲醇冷卻器18分別加熱后進入換熱器20為城市熱水加熱，換熱器20出來的水由冷卻器21冷卻至環(huán)境溫度后進入水泵繼續(xù)循環(huán)。

本申請將甲醇合成技術和等離子氣化技術應用于固廢物資源化利用領域，創(chuàng)造性地提出了一種集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放的電、熱和甲醇多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，利用水電解產(chǎn)生的氧氣作為氣化劑參與等離子氣化，產(chǎn)生的氫氣與等離子氣化得到的合成氣作為原料進行甲醇合成；同時利用超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)和城市供暖回收系統(tǒng)余熱并實現(xiàn)余熱的梯級利用，提高了固廢物利用效率，降低了二氧化碳排放率，實現(xiàn)節(jié)能與環(huán)保的雙重效益。

盡管已經(jīng)出于說明性目的對本申請的實施例進行了公開，但是本領域技術人員將認識的是：在不偏離如所附權利要求公開的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，能夠進行各種修改、添加和替換。

集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng).pdf