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固體廢棄物熱解耦合等離子制氫系統(tǒng)

1820   編輯:中冶有色技術(shù)網(wǎng)   來源:東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司  
2022-10-12 14:28:32

權(quán)利要求

1.固體廢棄物熱解耦合等離子制氫系統(tǒng),其特征在于,包括依次管道連接的固廢預(yù)處理模塊(1)、固廢熱解模塊(2)、等離子體制氫模塊(4)、煙氣處理模塊(5),煙氣處理模塊(5)還與固廢預(yù)處理模塊(1)管道連接,還包括與固廢熱解模塊(2)、煙氣處理模塊(5)分別管道連接的油氣燃燒模塊(3)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體廢棄物熱解耦合等離子制氫系統(tǒng),其特征在于,固廢預(yù)處理模塊(1)包括管道連接的破碎機(12)、干燥器(13),還包括設(shè)于破碎機(12)上方的傳送帶(11),傳送帶(11)用以將待處理的固體廢棄物輸送至破碎機(12),干燥器(13)與煙氣處理模塊(5)管道連接。 3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體廢棄物熱解耦合等離子制氫系統(tǒng),其特征在于,破碎機(12)包括螺桿(122)、設(shè)于螺桿(122)上的旋轉(zhuǎn)剪刀(123)、設(shè)于螺桿(122)頂部的漏斗進料口(121)、設(shè)于螺桿(122)底部的篩網(wǎng)(124),固體廢棄物經(jīng)篩網(wǎng)(124)輸送至干燥器(13)。 4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固體廢棄物熱解耦合等離子制氫系統(tǒng),其特征在于,干燥器(13)包括干燥通道(133)、設(shè)于干燥通道(133)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)螺桿結(jié)構(gòu)(131),固體廢棄物經(jīng)篩網(wǎng)(124)輸送至干燥通道(133)。 5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的固體廢棄物熱解耦合等離子制氫系統(tǒng),其特征在于,固廢熱解模塊(2)包括均與干燥器(13)管道連接的空氣預(yù)熱器(21)、熱解器(22),熱解器(22)與油氣燃燒模塊(3)管道連接。 6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的固體廢棄物熱解耦合等離子制氫系統(tǒng),其特征在于,熱解器(22)包括固體廢棄物輸送方向依次設(shè)置的沿物料進口(221)、物料通道(222)、氣固分離室(224),設(shè)于物料通道(222)外的高溫?zé)煔馔ǖ?223),高溫?zé)煔馔ǖ?223)與空氣預(yù)熱器(21)管道連接。 7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的固體廢棄物熱解耦合等離子制氫系統(tǒng),其特征在于,油氣燃燒模塊(3)包括依次管道連接的油氣風(fēng)機(32)、燃燒器(31)、增壓風(fēng)機(33),油氣風(fēng)機(32)、增壓風(fēng)機(33)均與熱解器(22)管道連接,燃燒器(31)與等離子體制氫模塊(4)管道連接。 8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的固體廢棄物熱解耦合等離子制氫系統(tǒng),其特征在于,等離子體制氫模塊(4)包括依次管道連接的等離子體重整器(41)、減溫器(42)、重整氣凈化及氫氣提純裝置(43)、氫氣儲罐(44),等離子體重整器(41)與油氣燃燒模塊(3)管道連接。 9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的固體廢棄物熱解耦合等離子制氫系統(tǒng),其特征在于,等離子體重整器(41)包括依次管道連接的混合段(411)、反應(yīng)段(412)、冷卻段(413)、飛灰漏斗(414),混合段(411)與油氣燃燒模塊(3)管道連接,冷卻段(413)與減溫器(42)管道連接。 10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項所述的固體廢棄物熱解耦合等離子制氫系統(tǒng),其特征在于,煙氣處理模塊(5)包括依次管道連接的煙氣二段式處理裝置(51)、引風(fēng)機(52)、煙囪(53),煙氣二段式處理裝置(51)與固廢預(yù)處理模塊(1)管道連接。

說明書

固體廢棄物熱解耦合等離子制氫系統(tǒng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及固廢資源化處理技術(shù)領(lǐng)域,具體是一種固體廢棄物熱解耦合等離子制氫系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著城市的規(guī)模擴大和產(chǎn)業(yè)升級,固體廢棄物產(chǎn)生量和堆積量越來越高,成分越來越復(fù)雜固體廢棄物常常會被集中運往焚燒廠和填埋廠處理,存在環(huán)境污染和處理成本問題。

在眾多固廢處理技術(shù)中,無氧熱解被視作是清潔的新興技術(shù)。該技術(shù)將復(fù)雜的固體廢棄物預(yù)處理后在熱解爐內(nèi)進行加熱干餾,生成以烯烴為主要成分的熱解油氣和以炭黑等無機物為主的固體殘渣。熱解油氣和炭黑可進一步應(yīng)用生產(chǎn),固體殘渣中分選的金屬、玻璃等為再生資源,完全實現(xiàn)了固廢的無害化、減量化和資源化處理。

預(yù)處理系統(tǒng)中的干燥器將固廢中的水分降低,然后再進行固廢的干餾裂解,兩個過程皆需較多熱量。然而如無配套的鍋爐房系統(tǒng),此熱量會由外熱源提供。外熱源系統(tǒng)及其附加系統(tǒng)會造成系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供了一種固體廢棄物熱解耦合等離子制氫系統(tǒng),解決現(xiàn)有技術(shù)存在的以下問題:外熱源系統(tǒng)及其附加系統(tǒng)會造成系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。

本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是:

一種固體廢棄物熱解耦合等離子制氫系統(tǒng),包括依次管道連接的固廢預(yù)處理模塊、固廢熱解模塊、等離子體制氫模塊、煙氣處理模塊,煙氣處理模塊還與固廢預(yù)處理模塊管道連接,還包括與固廢熱解模塊、煙氣處理模塊分別管道連接的油氣燃燒模塊。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案,固廢預(yù)處理模塊包括管道連接的破碎機、干燥器,還包括設(shè)于破碎機上方的傳送帶,傳送帶用以將待處理的固體廢棄物輸送至破碎機,干燥器與煙氣處理模塊管道連接。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案,破碎機包括螺桿、設(shè)于螺桿上的旋轉(zhuǎn)剪刀、設(shè)于螺桿頂部的漏斗進料口、設(shè)于螺桿底部的篩網(wǎng),固體廢棄物經(jīng)篩網(wǎng)輸送至干燥器。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案,干燥器包括干燥通道、設(shè)于干燥通道內(nèi)的旋轉(zhuǎn)螺桿結(jié)構(gòu),固體廢棄物經(jīng)篩網(wǎng)輸送至干燥通道。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案,固廢熱解模塊包括均與干燥器管道連接的空氣預(yù)熱器、熱解器,熱解器與油氣燃燒模塊管道連接。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案,熱解器包括固體廢棄物輸送方向依次設(shè)置的沿物料進口、物料通道、氣固分離室,設(shè)于物料通道外的高溫?zé)煔馔ǖ?,高溫?zé)煔馔ǖ琅c空氣預(yù)熱器管道連接。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案,油氣燃燒模塊包括依次管道連接的油氣風(fēng)機、燃燒器、增壓風(fēng)機,油氣風(fēng)機、增壓風(fēng)機均與熱解器管道連接,燃燒器與等離子體制氫模塊管道連接。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案,等離子體制氫模塊包括依次管道連接的等離子體重整器、減溫器、重整氣凈化及氫氣提純裝置、氫氣儲罐,等離子體重整器與油氣燃燒模塊管道連接。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案,等離子體重整器包括依次管道連接的混合段、反應(yīng)段、冷卻段、飛灰漏斗,混合段與油氣燃燒模塊管道連接,冷卻段與減溫器管道連接。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案,煙氣處理模塊包括依次管道連接的煙氣二段式處理裝置、引風(fēng)機、煙囪,煙氣二段式處理裝置與固廢預(yù)處理模塊管道連接。

本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù),具有以下有益效果:

(1)本發(fā)明實現(xiàn)了熱解系統(tǒng)的自熱運行,也獲得了高純度的氫氣。同時能量梯級利用實現(xiàn)了固體廢棄物所含熱值的高效利用;固體廢棄物先熱解后等離子體重整制氫的能耗比直接等離子體熔融制氫低很多;系統(tǒng)對電耗和產(chǎn)氫量的調(diào)節(jié)具有更好靈活性;

(2)本發(fā)明實現(xiàn)固體廢棄物更好的資源化、減量化和無害化處理;以燃燒高溫?zé)煔庾鳛闊彷d體,從高溫到低溫分別對熱解器、空預(yù)器、干燥器進行間接性加熱,實現(xiàn)了熱量的高效梯級利用,也解決了傳統(tǒng)熱解系統(tǒng)需要外熱源加熱的問題;燃燒空氣和等離子體載氣溫度提升也提高燃燒和等離子體發(fā)生的效率;

(3)本發(fā)明對熱解油氣的等離子體重整的電耗比直接對固體廢棄物的等離子體重整的電耗低很多;

(4)本發(fā)明可根據(jù)需求,通過調(diào)整燃料油氣和重整油氣的比例獲得更多的氫能或消耗更少的電能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖;

圖2為本發(fā)明更細致的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中標記及相應(yīng)的零部件名稱:1-固廢預(yù)處理模塊,11-固體廢棄物輸入傳送帶,12-破碎機,121漏斗進料口,122-螺桿,123-旋轉(zhuǎn)剪刀,124- 篩網(wǎng),125-小門,13-干燥器,131-旋轉(zhuǎn)螺桿結(jié)構(gòu),132-煙氣通道,133-干燥通道,2-固廢熱解模塊,21-空氣預(yù)熱器,22-熱解器,221-物料進口, 222-物料通道,223-高溫?zé)煔馔ǖ溃?24-氣固分離室,225-收集器,3-油氣燃燒模塊,31-燃燒器,32-油氣風(fēng)機,33-增壓風(fēng)機,4-等離子體制氫模塊,41-等離子體重整器,411-混合段,412-反應(yīng)段,413-冷卻段,414-飛灰漏斗,42-減溫器,43-重整氣凈化及氫氣提純裝置,44-氫氣儲罐,5煙氣處理模塊,51-煙氣二段式處理裝置,52-引風(fēng)機,53-煙囪。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例及附圖,對本發(fā)明作進一步的詳細說明,但本發(fā)明的實施方式不限于此。

實施例1

如圖1、圖2所示,本發(fā)明提供了一種固體廢棄物熱解耦合等離子制氫系統(tǒng),氫氣純度能達到氫燃料電池使用標準,在很大程度上降低二噁英等污染物的排放,固體廢棄物體積減量化可達90%以上。熱解油氣一部分燃燒給干燥和熱解裝置產(chǎn)生的提供熱量,另一部分給等離子重整裝置提供氫源。

本發(fā)明提供一種內(nèi)熱式的固體廢棄物熱解和等離子體重整熱解油氣制氫的系統(tǒng),包含固廢預(yù)處理模塊1、固廢熱解模塊2、油氣燃燒模塊3、煙氣處理模塊5和等離子體制氫模塊4等。其中,固廢預(yù)處理模塊1接收并初步處理清運過來的固體廢棄物,并把撕碎和干燥后的固體廢棄物輸送至固廢熱解模塊2;固廢熱解模塊2用于處理干燥后的固廢,在熱解器22中將固廢加熱裂解為熱解油氣和固體殘渣,熱解后的固體殘渣送往處理設(shè)備綜合利用,熱解油氣部分送至油氣燃燒模塊3燃燒產(chǎn)生高溫?zé)煔?,部分送至等離子體制氫模塊4。燃燒產(chǎn)生的煙氣是各種設(shè)備的熱源,部分熱解油氣進入等離子體重整器41反應(yīng),再經(jīng)過脫酸提純等處理得到高純氫氣。

根據(jù)該技術(shù)方案,等離子體發(fā)生器的功率(即系統(tǒng)的耗電量)和氫氣產(chǎn)量由進入等離子體重整器41和進入燃燒器31的熱解油氣比例確定。此比例既影響整個系統(tǒng)的運行參數(shù),也影響整個系統(tǒng)的經(jīng)濟性。

根據(jù)該技術(shù)方案,由于①固體廢棄物中的有害成分(如重金屬、氯、硫等)大多在熱解過程中被固定在固體殘余物中,②含大量固定碳的熱解殘渣和用于等離子體重整的油氣含熱值較高,導(dǎo)致燃燒器31所需空氣量降低,所以熱解油氣燃燒產(chǎn)生的二噁英、呋喃、氯化氫和氮氧化物等氣體污染物較少,后續(xù)的煙氣清潔凈化設(shè)備要求降低。

對主要物料進行加熱升溫使用的熱能①在開車階段借助外部熱量②在正常工作階段從煙氣中獲取。

實現(xiàn)本發(fā)明系統(tǒng)自熱運行的技術(shù)方案是:①高溫?zé)煔鈴娜紵?1出口的保溫管道輸送至熱解反應(yīng)器,以逆流、間壁式加熱的方式對干燥后的固體廢棄物進行加熱干餾處理;②中溫?zé)煔鈴臒峤夥磻?yīng)器出口的保溫管道輸送至空氣預(yù)熱器,加熱冷空氣至一定溫度,作為燃燒器31使用的燃燒空氣和等離子體發(fā)生器的載氣;③低溫?zé)煔鈴目諝忸A(yù)熱器出口的保溫管道輸送至干燥器,以逆流、間壁式加熱的方式降低破碎后的固體廢棄物所含水分;④仍含部分熱量的煙氣最后經(jīng)煙氣處理,由引風(fēng)機輸送至煙囪排向大氣。

根據(jù)該技術(shù)方案,實現(xiàn)了煙氣熱量的梯級利用,方便了設(shè)備布置,提高了系統(tǒng)熱效率。干燥器處的低溫?zé)煔鉁囟葹?00~150℃,低含氧量可以防止固體廢棄物被點燃,高于凝點溫度保證水蒸氣的收集、冷凝和處理。

本發(fā)明的技術(shù)方案中,煙氣凈化模塊僅包括除塵收集設(shè)備、酸性氣體處理設(shè)備、引風(fēng)機和煙囪。除塵設(shè)備可將煙氣中的灰捕獲并收集進行統(tǒng)一處理,可用帶干石灰注入的裝置用于控制酸性氣體排放,再由引風(fēng)機送至煙囪排出。

本發(fā)明的技術(shù)方案中,等離子體制氫模塊4包括等離子體反應(yīng)器、減溫器、除塵脫硫塔、氫氣提純系統(tǒng)和氫氣儲罐。熱解油氣在高溫狀態(tài)下進入等離子體反應(yīng)器,與活性等離子體反應(yīng)重整,生成小分子可燃氣和其它氣體,向反應(yīng)器下部移動并冷卻,飛灰在下部漏斗收集,混合氣體排出至一級減溫器中減溫,然后進入除塵脫硫塔去除對后續(xù)分離過程有害的特定雜質(zhì),最后經(jīng)變壓吸附或低溫分離等方法獲得高純氫氣并儲存。

根據(jù)該技術(shù)方案,選用更易操控的低溫等離子體,等離子體制氫模塊4 中的等離子體發(fā)生器所用的載氣可選水和空氣,水作為等離子體載氣能夠提高氫氣產(chǎn)量,空氣作為等離子體載氣能夠降低電耗。進一步地,可根據(jù)需求①利用更高的電耗獲得更多的氫能,或②電能儲備較少時降低氫產(chǎn)量。

實現(xiàn)本發(fā)明系統(tǒng)中的物料向后推進的方案是:①四個旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)和重力推進固體物料;②氣體溫差造成的壓差和引風(fēng)機推進氣體物料。其中,四個旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)都可以通過電機控制轉(zhuǎn)速而控制給料速度。固體廢棄物由旋轉(zhuǎn)的傳送帶引入本系統(tǒng),在傳送帶一端掉入有旋轉(zhuǎn)剪刀的破碎機,破碎機后端的破碎固廢在螺旋推進的干燥器中往前推進到熱解器22,在熱解器22中在螺旋推進過程中發(fā)生熱解反應(yīng)。熱解器22、燃燒空氣等氣體都是由高溫向低溫,高壓向低壓方向行進。

本發(fā)明包括:固廢預(yù)處理模塊1、固廢熱解模塊2、油氣燃燒模塊3、煙氣處理模塊5和等離子體制氫模塊4;

其中,所述固廢預(yù)處理模塊接收并初步處理原生固體廢棄物,預(yù)處理后的固廢物料進入固廢熱解模塊;

所述熱解模塊接收干燥、粒徑合適且均勻的固廢物料,對物料加熱干餾,得到熱解油氣;熱解油氣經(jīng)氣路開關(guān)后分為兩路,第一氣路與所述油氣燃燒模塊的燃料入口連通,第二氣路與所述等離子體制氫模塊中的等離子體重整器連通;

所述油氣燃燒模塊接收熱解油氣燃燒產(chǎn)生高溫?zé)煔?,煙氣通道從油氣燃燒模塊出來分別與固廢熱解模塊、固廢預(yù)處理模塊和煙氣處理模塊連通并供熱;

所述等離子體制氫模塊接收熱解油氣與活性等離子體重整產(chǎn)生氫分子。

優(yōu)選的,所述預(yù)處理模塊通常包括依次連接的傳送帶、破碎機和干燥器,大塊固廢通過所述預(yù)處理模塊形成均勻、粒度和濕度合適的物料。

優(yōu)選的,所述熱解模塊包括空氣預(yù)熱器和熱解器,冷空氣通過所述空氣預(yù)熱器流向燃燒器和等離子重整器以提高效率。

優(yōu)選的,所述氣路開關(guān)具有流量調(diào)控功能,調(diào)節(jié)到所述等離子制氫模塊和所述燃燒器的熱解油氣比例;

所述氣路開關(guān)與所述熱解器氣體出口最好由引風(fēng)機相連,提供熱解器的內(nèi)部的負壓環(huán)境和熱解油氣的流動正壓。

優(yōu)選的,所述油氣燃燒系統(tǒng)產(chǎn)生煙氣從前到后分別通過所述熱解器、所述空氣預(yù)熱器、所述干燥器,最后進入所述煙氣處理模塊。

優(yōu)選的,所述高溫?zé)煔獾妮斔凸艿劳ǔTO(shè)置一高溫增壓風(fēng)機,高溫?zé)煔獾牧髁亢蛪毫τ伤鲈腆w廢棄物進料速度確定并由增壓風(fēng)機調(diào)節(jié)。

優(yōu)選的,所述煙氣處理模塊至少包括依次連接的煙氣二段式處理裝置、引風(fēng)機和煙囪,所述煙氣處理模塊凈化來自所述干燥器的煙氣并達到可排放標準。

優(yōu)選的,所述等離子體制氫模塊通常包括等離子體重整器、減溫器、重整氣凈化及氫氣他裝置和氫氣儲罐。

所述等離子體重整器內(nèi)的活性等離子體由等離子體槍引入,其載氣溫度可由所述空預(yù)器預(yù)熱空氣調(diào)節(jié)。等離子體發(fā)生器可以提供高溫的自由基,將等離子體引入固體廢棄物,與固廢中的有機質(zhì)接觸并發(fā)生分解、重整反應(yīng)生成小分子氣體,然后再經(jīng)過凈化、提純可獲得高純度的氫氣。

通過上述連續(xù)運行的固廢熱解耦合等離子重整制氫系統(tǒng),實現(xiàn)了熱解系統(tǒng)的自熱運行,也獲得了高純度的氫氣。同時能量梯級利用實現(xiàn)了固體廢棄物所含熱值的高效利用。固體廢棄物先熱解后等離子體重整制氫的能耗比直接等離子體熔融制氫低很多。系統(tǒng)對電耗和產(chǎn)氫量的調(diào)節(jié)具有更好靈活性。

本發(fā)明提出一種新的連續(xù)運行的自熱型固廢熱解耦合等離子重整制氫系統(tǒng)。通過本系統(tǒng)工藝,實現(xiàn)固體廢棄物更好的資源化、減量化和無害化處理;以燃燒高溫?zé)煔庾鳛闊彷d體,從高溫到低溫分別對熱解器、空預(yù)器、干燥器進行間接性加熱,實現(xiàn)了熱量的高效梯級利用,也解決了傳統(tǒng)熱解系統(tǒng)需要外熱源加熱的問題;燃燒空氣和等離子體載氣溫度提升也提高燃燒和等離子體發(fā)生的效率;同時,對熱解油氣的等離子體重整的電耗比直接對固體廢棄物的等離子體重整的電耗低很多;另外,可根據(jù)需求,通過調(diào)整燃料油氣和重整油氣的比例獲得更多的氫能或消耗更少的電能。

實施例2

如圖1、圖2所示,作為實施例1的進一步優(yōu)化,本實施例包含了實施例1的全部技術(shù)特征,除此之外,本實施例還包括以下技術(shù)特征:

本發(fā)明提供一種用于固體廢棄物熱解耦合等離子體制氫的系統(tǒng),包括:固廢預(yù)處理模塊1、固廢熱解模塊2、油氣燃燒模塊3、等離子體制氫模塊 4、煙氣處理模塊5,其中,

固廢熱解模塊2接收并升溫處理來自固廢預(yù)處理模塊1的固體廢棄物物料A,并向固廢預(yù)處理模塊1輸送中溫?zé)煔庥糜诟稍铮?/span>

固廢預(yù)處理模塊1中干燥器13加熱煙氣出口排向煙氣處理模塊5;

固廢熱解模塊2出口熱解油氣管道會在油氣燃燒模塊3中氣路開關(guān)(附圖中D處)分流,部分進入燃燒器31燃燒產(chǎn)生煙氣給整個系統(tǒng)供熱,另一部分進入等離子體制氫模塊4用于重整制氫。

通過上述方式,原生固體廢棄物A按照一定的進料速度,由傳送帶11 從儲倉運輸至破碎機12頂部的漏斗進料口121,傳送帶11可根據(jù)實際情況帶有一定角度,然后依靠重力向下掉落,在掉落途中被安裝電機驅(qū)動的螺桿122上的旋轉(zhuǎn)剪刀123撕碎至需要粒徑,同時將固體物料攪拌混合。破碎機底部安裝有篩網(wǎng)124,防止大塊的物料進入后端堵塞。篩網(wǎng)124可上下振動,將物料抖落。破碎機主體的壁面設(shè)有密封的小門125,用來排除堆積的大塊物料。

通過上述方式,一定粒徑的物料被送至干燥器13入口。干燥器的形式較多,附圖中為間壁式滾筒干燥器,其具有很好的密閉性,在電機的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)螺桿結(jié)構(gòu)131將物料在干燥通道133中緩慢旋轉(zhuǎn)抬升;滾筒外壁與套筒形成煙氣通道132,與空氣預(yù)熱器21的加熱煙氣通道尾部連接。低溫?zé)煔庖阅媪鞯姆绞揭揽繜醾鲗?dǎo)和熱輻射向物料傳遞熱量,降低物料水分,并持續(xù)攪拌混合。

在干燥器13物料通道尾部設(shè)置有冷卻段(附圖未顯示),水分從物料中蒸發(fā),與有毒物質(zhì)、可揮發(fā)性有機物混合一起在冷卻段冷凝,導(dǎo)入外部滲濾液處理系統(tǒng)。

固體廢棄物通過上述預(yù)處理模塊處理后,形成粒徑合適、水分較低和成分均勻的物料,能夠保證固體廢棄物①熱值提高,②成分均勻,③粒徑更適合熱解,保證后續(xù)工藝系統(tǒng)正常運行。

本發(fā)明的可選技術(shù)方案中,附圖的熱解器22的形式為回轉(zhuǎn)式熱解器。干燥器13出口與熱解器22進口相連,預(yù)處理后的物料在保溫狀態(tài)下被投送至熱解器物料進口221。在電機驅(qū)動下,轉(zhuǎn)鼓以一定速度旋轉(zhuǎn)并推動物料在物料通道222中行進。物料通道222外部有高溫?zé)煔馔ǖ?23,與燃燒器 31高溫?zé)煔獬隹谙噙B。高溫?zé)煔庠跓峤馄鞲邷責(zé)煔馔ǖ?23中逆向通過,依靠熱傳導(dǎo)和熱輻射向物料通道222內(nèi)的物料傳遞熱量進行熱解反應(yīng)。

通過上述方式,固體廢棄物被干餾分解為固液氣三個狀態(tài)的熱解產(chǎn)物:①以長碳鏈大分子烯烴為主的熱解油和熱解氣,②以炭黑、砂石、玻璃為主的熱解殘余物。熱解產(chǎn)物在氣固分離室224內(nèi)分離,熱解油氣在油氣風(fēng)機32的作用下,從分離室頂部向油氣燃燒模塊3和等離子體制氫模塊4方向移動;熱解殘渣從分離室底部經(jīng)漏斗狀收集器225收集(附圖中C處),并送至后續(xù)裝置處理。

進一步地,高溫?zé)煔馔ǖ?23與空氣預(yù)熱器21的加熱煙氣通道相連,再與干燥器13的煙氣通道132連接??諝忸A(yù)熱器21加熱煙氣出口有溫度傳感器,控制冷空氣入口(附圖中B處)流量,維持空氣預(yù)熱器21出口煙氣溫度的穩(wěn)定。升溫的空氣可以進入①燃燒器31用作燃燒空氣、②等離子體重整器41用作載氣,提高燃燒反應(yīng)和重整反應(yīng)效率。

在通常情況下,破碎機12、干燥器13和熱解器22與固體廢棄物直接接觸的表面需要使用防腐蝕材料,并且三個設(shè)備的給料速度相近,以保證整個系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運行。設(shè)備之間可設(shè)置物料儲倉,適應(yīng)其它不同給料工況。

攜帶熱量的熱解油氣通過保溫管道送到氣路開關(guān)(附圖中D處),氣路開關(guān)具有流量調(diào)節(jié)功能,將油氣以特定流量比例分配到兩條氣路,一路作為燃料進入燃燒器31,另一路作為等離子重整反應(yīng)原料氣進入等離子體制氫模塊4。

氣路開關(guān)與熱解器22尾部油氣出口之間設(shè)置有一油氣風(fēng)機32,功能包括①調(diào)節(jié)帶溫油氣的壓力、②保持熱解器22后部的微負壓,防止泄露。

通過上述方式,熱解油氣和預(yù)熱過的燃燒空氣共同通入燃燒器31內(nèi)燃燒,熱解油氣相較于固體廢棄物燃燒,所需的燃燒空氣量少很多,產(chǎn)生的煙氣量較少,煙氣溫度約為800℃。燃燒爐的煙氣出口管道設(shè)置一增壓風(fēng)機 33,能夠①形成爐內(nèi)微負壓,防止泄露②根據(jù)固廢進料速度改變轉(zhuǎn)速,保證煙氣參數(shù)(壓力、流量和溫度)穩(wěn)定。

進一步地,部分熱解油氣從等離子體重整器41上部進入;由等離子體發(fā)生器生成的活性等離子體從等離子體重整器41頂部(附圖中E處)進入。為提高效率,等離子體發(fā)生器所用載氣可用來自空氣預(yù)熱器21預(yù)熱過的熱空氣。

具體來說,活性等離子體并與熱解油氣在混合段411混合;在氣壓的作用下進入反應(yīng)段412,在此段內(nèi)大分子烯烴和等離子體反應(yīng)、裂解,生成以小分子氣體(例如H 2/CO)為主的重整氣;重整氣在冷卻段413冷卻后由等離子體重整器41下部輸出;重整氣中的飛灰由飛灰漏斗414收集并由底部排出。

通過上述方式,重整氣還帶有一定熱量,控制條件在減溫器42中將重整氣降至合適溫度。減溫器出口和重整氣凈化塔入口連通。重整氣在重整氣凈化及氫氣提純裝置43中去除雜質(zhì)并經(jīng)過變壓吸附、低溫分離和聚合物膜分離法等方式得到高純度氫氣。最后經(jīng)過壓縮或吸附等方法儲存于氫氣儲罐44中。

在通常情況下,煙氣的行進流程為:燃燒器31→增壓風(fēng)機33→熱解器煙氣通道223→空氣預(yù)熱器21→干燥器煙氣通道132→煙氣處理模塊5。

干燥器13的煙氣通道132出口與煙氣二段式處理裝置51入口連通。低溫?zé)煔膺M入煙氣二段式處理裝置51后,首先會在袋式過濾器中去除并收集飛灰,飛灰由下部灰收集裝置收集;然后在干石灰的作用下去除酸性氣體。另外,由燃燒器31和等離子體重整器41收集的灰也會輸送至煙氣處理模塊5的飛灰收集裝置統(tǒng)一處理。由于煙氣量較少、有毒物質(zhì)被固定在熱解殘渣中,所以煙氣經(jīng)過二段式處理后已經(jīng)達到排放標準。

通過上述方式,煙氣在引風(fēng)機52的引導(dǎo)下由煙囪53排放至大氣。

如上所述,可較好地實現(xiàn)本發(fā)明。

本說明書中所有實施例公開的所有特征,或隱含公開的所有方法或過程中的步驟,除了互相排斥的特征和/或步驟以外,均可以以任何方式組合和/或擴展、替換。

以上所述,僅是本發(fā)明的較佳實施例而已,并非對本發(fā)明作任何形式上的限制,依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì),在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),對以上實施例所作的任何簡單的修改、等同替換與改進等,均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍之內(nèi)。

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