權(quán)利要求

1.基于氣化和熱解的固廢能質(zhì)梯級利用多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于：等離子氣化爐(1)合成氣出口與合成氣冷卻器(2)進口相連，合成氣冷卻器(2)出口連接至脫硫裝置(3)入口，脫硫裝置(3)出口與燃燒室(5)進口相連；空氣壓縮機(4)出口與燃燒室(5)進口連接，燃燒室(5)出口與燃氣透平(6)入口相連，燃氣透平(6)與1#發(fā)電機(7)單軸相連，燃氣透平(6)出口與輪胎熱解反應(yīng)器(8)入口相連；輪胎熱解反應(yīng)器(8)出口分別與熱解產(chǎn)物冷卻器(9)入口和2#換熱器(12)熱側(cè)入口相連接；熱解產(chǎn)物冷卻器(9)出口連接至燃燒室(5)入口；二氧化碳壓縮機(10)出口連接至1#換熱器(11)冷側(cè)入口，1#換熱器(11)冷側(cè)出口連接至2#換熱器(12)冷側(cè)進口，2#換熱器(12)冷側(cè)出口與二氧化碳透平(13)入口相連，2#換熱器(12)熱側(cè)出口和海水淡化裝置(16)進口相連，二氧化碳透平(13)與2#發(fā)電機(14)同軸連接，二氧化碳透平(13)出口與1#換熱器(11)熱側(cè)進口相連接，1#換熱器(11)熱側(cè)出口連接3#換熱器(15)熱側(cè)進口，3#換熱器(15)熱側(cè)出口連接至二氧化碳壓縮機(10)進口，3#換熱器(15)冷側(cè)出口連接海水淡化裝置(16)進口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氣化和熱解的固廢能質(zhì)梯級利用多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于：等離子氣化爐、合成氣冷卻器和脫硫裝置依次連接。 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氣化和熱解的固廢能質(zhì)梯級利用多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于：輪胎熱解反應(yīng)器和熱解產(chǎn)物冷卻器依次連接。 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氣化和熱解的固廢能質(zhì)梯級利用多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于：輪胎熱解反應(yīng)器是一個動力學(xué)反應(yīng)器。 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氣化和熱解的固廢能質(zhì)梯級利用多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于：等離子氣化與凈化后的合成氣進入燃燒室(5)作為燃料使用；熱解產(chǎn)物冷卻器(9)冷卻后的產(chǎn)物中的合成氣部分進入燃燒室(5)作為燃料使用。 6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氣化和熱解的固廢能質(zhì)梯級利用多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于：輪胎熱解反應(yīng)器的熱源來自燃氣透平(6)出口的高溫?zé)煔狻?nbsp;7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氣化和熱解的固廢能質(zhì)梯級利用多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于：燃氣透平(6)排出的高溫?zé)煔馔ㄟ^輪胎熱解反應(yīng)器(8)后再進入2#換熱器(12)，經(jīng)2#換熱器(12)利用后的煙氣進入海水淡化裝置(16)，被海水淡化裝置(16)作為熱源利用的煙氣最后被排向大氣。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于氣化與熱解、能量的梯級利用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于氣化和熱解的固廢能質(zhì)梯級利用多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著我國汽車行業(yè)與橡膠行業(yè)的迅猛發(fā)展，每年的輪胎產(chǎn)量在遞增，同時廢輪胎的產(chǎn)生量也在增加，提高廢舊橡膠輪胎的利用率，并將其轉(zhuǎn)化為高附加值的產(chǎn)品，對于我國的廢物資源化利用具有重要意義。廢舊輪胎的熱值較高，因此熱解被認為是一種很有前途的技術(shù)，以回收有價值的碳氫化合物。熱解是利用固體廢物中有機物的熱不穩(wěn)定性，將其置于熱解反應(yīng)器內(nèi)受熱分解的過程，可以將其轉(zhuǎn)化為燃料油、天然氣和固態(tài)燃料。

等離子體氣化是指通過等離子技術(shù)使得蘭炭在等離子氣化爐中氣化的一種最新技術(shù)，利用等離子點火器產(chǎn)生的等離子電弧制造高能熱環(huán)境，通入適當(dāng)比例的等離子氣化劑，使蘭炭在等離子活性狀態(tài)的熱環(huán)境中發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，生成主要成分為氫氣、一氧化碳的可燃氣體，可燃氣體具有純度高、潔凈的優(yōu)點，等離子體氣化已被證明是固體廢物處理和能源利用的最有效和最環(huán)保的方法之一，等離子體技術(shù)目前已在機械加工、冶金和化工等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，而在固體廢物的處理方面，等離子氣化技術(shù)的研究也在不斷深入。

在我國正在經(jīng)歷的長期處于混合能源時代的現(xiàn)狀下，傳統(tǒng)化石能源的主導(dǎo)地位仍然不會改變，但新能源電力在電源結(jié)構(gòu)布局中的比例將逐步增加。熱解和氣化都是處理城市固體廢物的可行技術(shù)，因此，基于氣化和熱解的固廢能質(zhì)梯級利用多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)可以有效提高能源利用效率，減緩當(dāng)前環(huán)境壓力。

實用新型內(nèi)容

根據(jù)背景技術(shù)中提到的輪胎熱解和等離子氣化的特點，本實用新型從我國的能源現(xiàn)狀出發(fā)，提出了一種基于氣化和熱解的固廢能質(zhì)梯級利用多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。所述的等離子氣化爐合成氣出口與合成氣冷卻器進口相連，合成氣冷卻器出口連接至脫硫裝置入口，脫硫裝置出口與燃燒室進口相連；空氣壓縮機出口與燃燒室進口連接，燃燒室出口與燃氣透平入口相連，燃氣透平與1#發(fā)電機單軸相連，燃氣透平出口與輪胎熱解反應(yīng)器入口相連；輪胎熱解反應(yīng)器出口分別與熱解產(chǎn)物冷卻器入口和2#換熱器熱側(cè)入口相連接；熱解產(chǎn)物冷卻器出口連接至燃燒室入口；二氧化碳壓縮機出口連接至1#換熱器冷側(cè)入口，1#換熱器冷側(cè)出口連接至2#換熱器冷側(cè)進口，2#換熱器冷側(cè)出口與二氧化碳透平入口相連，2#換熱器熱側(cè)出口和海水淡化裝置進口相連，二氧化碳透平與2#發(fā)電機同軸連接，二氧化碳透平出口與1#換熱器熱側(cè)進口相連接，1#換熱器熱側(cè)出口連接3#換熱器熱側(cè)進口，3#換熱器熱側(cè)出口連接至二氧化碳壓縮機進口，3#換熱器冷側(cè)出口連接海水淡化裝置進口。

所述的一種基于氣化和熱解的固廢能質(zhì)梯級利用多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于：等離子氣化爐、合成氣冷卻器和脫硫裝置依次連接。

所述的一種基于氣化和熱解的固廢能質(zhì)梯級利用多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于：輪胎熱解反應(yīng)器和熱解產(chǎn)物冷卻器依次連接；輪胎熱解反應(yīng)器是一個動力學(xué)反應(yīng)器。

所述的一種基于氣化和熱解的固廢能質(zhì)梯級利用多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于：等離子氣化與凈化后的合成氣進入燃燒室作為燃料使用；熱解產(chǎn)物冷卻器冷卻后的產(chǎn)物中的合成氣部分進入燃燒室作為燃料使用。

所述的輪胎熱解反應(yīng)器的熱源來自燃氣透平出口的高溫?zé)煔?，燃氣透平排出的煙氣溫度?00～650℃范圍內(nèi)，高溫?zé)煔膺M入輪胎熱解反應(yīng)器對輪胎進行熱解。

所述的一種基于氣化和熱解的固廢能質(zhì)梯級利用多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于：燃氣透平排出的高溫?zé)煔馔ㄟ^輪胎熱解反應(yīng)器后再進入 2#換熱器，經(jīng)2#換熱器利用后的煙氣進入海水淡化裝置，被海水淡化裝置作為熱源利用的煙氣最后被排向大氣。

本實用新型的有益效果為：

本實用新型提出的一種基于氣化和熱解的固廢能質(zhì)梯級利用多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，特別之處在于氣化和熱解的結(jié)合。等離子體氣化產(chǎn)生的可燃氣體具有純度高、潔凈的優(yōu)點，輪胎熱解的產(chǎn)物中含有合成氣，氣化與熱解產(chǎn)生的合成氣可以作為燃燒室的燃料使用；熱解的熱源來自燃氣輪機高溫排氣，隨后高溫?zé)煔饨?jīng)超臨界二氧化碳循環(huán)和海水淡化系統(tǒng)進行余熱回收，實現(xiàn)了能量的梯級利用，提高了系統(tǒng)的能量利用效率。

附圖說明

圖1所示為一種基于氣化和熱解的固廢能質(zhì)梯級利用多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)示意圖。

圖中：1-等離子氣化爐；2-合成氣冷卻器；3-脫硫裝置；4-空氣壓縮機；5-燃燒室；6-燃氣透平；7-1#發(fā)電機；8-輪胎熱解反應(yīng)器； 9-熱解產(chǎn)物冷卻器；10-二氧化碳壓縮機；11-1#換熱器；12-2#換熱器； 13-二氧化碳透平；14-2#發(fā)電機；15-3#換熱器；16-海水淡化裝置。

具體實施方式

本實用新型提供了一種基于氣化和熱解的固廢能質(zhì)梯級利用多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型做進一步說明。

圖1所示為一種基于氣化和熱解的固廢能質(zhì)梯級利用多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。

如圖1所示，本實用新型提供的一種基于氣化和熱解的固廢能質(zhì)梯級利用多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，主要包括等離子氣化與凈化過程、輪胎熱解過程、燃氣-超臨界二氧化碳聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)、海水淡化系統(tǒng)以及氣化、熱解與聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的耦合部分。

所述的等離子氣化與凈化部分中物料、工質(zhì)的主要流程為：醫(yī)療垃圾和氣化劑進入等離子氣化爐1，它會接觸到高溫等離子體弧(溫度范圍從1500℃到5500℃)，在等離子氣化爐1中有機組分被轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量的合成氣，廢物中的無機成分(如玻璃、金屬、硅酸鹽、重金屬) 被熔化并轉(zhuǎn)化為致密、惰性、不可浸出的玻璃化礦渣，其中礦渣從等離子氣化爐1底部排出，高質(zhì)量的合成氣進入合成氣冷卻器2中被冷卻到一定溫度，合成氣冷卻器2出來的合成氣通過脫硫裝置3去除硫元素，至此，潔凈的合成氣通入燃燒室5。

所述的輪胎熱解過程工質(zhì)的主要流程為：廢舊輪胎進入輪胎熱解反應(yīng)器8發(fā)生熱解，熱解產(chǎn)物中的固態(tài)燃料熱解炭從反應(yīng)器底部析出，熱解產(chǎn)物中蒸汽相經(jīng)熱解產(chǎn)物冷卻器9冷卻后分離，分離的產(chǎn)物包括合成氣和熱解油，合成氣進入燃燒室5可作為燃料使用。

所述的燃氣-超臨界二氧化碳聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)工質(zhì)流程為：空氣進入空氣壓縮機4進行壓縮，增壓后的空氣在燃燒室5與和潔凈的合成氣進行摻混，然后就會點火燃燒，這個過程可以認為是燃料化學(xué)能向氣體熱能和勢能的轉(zhuǎn)換，在短短的時間內(nèi)氣體的溫度上升數(shù)百甚至上千度；高溫?zé)煔鈴娜紵?出口噴出后在燃氣透平6中進行膨脹，在膨脹的同時推動渦輪葉片做功，這個過程是工質(zhì)熱能和勢能向動能的轉(zhuǎn)化；1#發(fā)電機7由燃氣透平6拖動發(fā)電；燃氣透平6排出的高溫?zé)煔饬鹘?jīng)輪胎熱解反應(yīng)器8后再進入2#換熱器12利用二氧化碳進行余熱回收；二氧化碳首先由二氧化碳壓縮機10完成壓縮過程，壓縮二氧化碳進入1#換熱器11吸收在二氧化碳透平13中做過功的排氣二氧化碳的熱量，被1#換熱器11加熱后的二氧化碳進入2#換熱器 12回收煙氣熱量，吸熱后的二氧化碳進入二氧化碳透平13膨脹做功， 2#發(fā)電機14由二氧化碳透平13拖動發(fā)電，從1#換熱器11出來的排氣二氧化碳進入3#換熱器15由冷卻流體海水進行冷卻，冷卻后的二氧化碳進入二氧化碳壓縮機10進行超臨界二氧化碳發(fā)電過程的循環(huán)；在3#換熱器15中加熱的海水進入海水淡化裝置16，同時經(jīng)2#換熱器12熱回收后的煙氣也進入海水淡化裝置16作為熱源被利用，最終，經(jīng)過利用的煙氣被排向大氣，完成淡化過程的海水以淡水和濃鹽水的形式流出海水淡化裝置16。

所述的氣化、熱解與聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的耦合部分工質(zhì)流程為：等離子氣化與凈化過程和輪胎熱解過程產(chǎn)生的合成氣均送入燃燒室5。

本實用新型提出的一種基于氣化和熱解的固廢能質(zhì)梯級利用多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，主要包括等離子氣化與凈化過程、輪胎熱解過程、燃氣- 超臨界二氧化碳聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)、海水淡化系統(tǒng)以及氣化、熱解與聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的耦合部分。氣化與熱解產(chǎn)生的合成氣可以作為燃燒室的燃料使用；熱解的熱源來自燃氣輪機高溫排氣，隨后高溫?zé)煔饨?jīng)超臨界二氧化碳循環(huán)和海水淡化系統(tǒng)進行余熱回收，實現(xiàn)了能量的梯級利用，提高了系統(tǒng)的能量利用效率。

上述實施例僅用于說明本實用新型，其中各部件的結(jié)構(gòu)與連接方式可以有所改變，凡是以本實用新型技術(shù)方案為基礎(chǔ)的等同變換和改進，都在本專利的保護范圍內(nèi)。

基于氣化和熱解的固廢能質(zhì)梯級利用多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng).pdf