一种高热值固体废物气化制氢系统的制作方法

本实用新型涉及固废处理技术领域，具体涉及一种高热值固体废物气化制氢系统。

背景技术：

随着经济和社会发展，固体废物日益增长，给生态环境造成巨大威胁。生活污泥、废木材、废纸渣、纺织品、橡皮(废旧轮胎)、皮革和塑胶等高热值工业固体废物的处理还局限于直接填埋和焚烧，处理方式落后、利用效率低下。

另一方面，传统化石燃料日趋枯竭，能源开采和利用方式落后，生态环境遭受严重破坏，开发可再生能源成为趋势。可再生能源中的氢气具有燃烧稳定、零排放、热值高、易于存储和运输等优点，可作为循环利用的高品质绿色能源。目前氢气主要来自于化石燃料制氢和电解水制氢，煤制氢、天然气制氢和工业副产气制氢等化石燃料制氢技术存在二次污染，电解水制氢需要消耗大量的电能。新兴的生物质气化制氢技术可以实现能源清洁利用，但其存在转化率低、能耗高、原料适应性差等缺陷，且无法处理工业固体废物。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对现有的不足，提出一种高热值固体废物气化制氢系统，以生活污泥、废木材、废纸渣、纺织品、橡皮(废旧轮胎)、皮革和塑胶等工业固体废物为原料，将低品位废弃物转化为高品位的氢能源。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

本技术：
提供

一种高热值固体废物气化制氢系统，包括固废预处理装置、固废气化炉、旋风分离器、余热锅炉、脱酸除尘装置、变换装置、变压吸附装置、氢气储罐、混合器、制氧装置、返料装置和除渣装置；固废预处理装置的出料口与固废气化炉的炉膛连通，固废气化炉的排渣口与除渣装置连通，制氧装置的产气口与混合器连通，混合器的出口与固废气化炉的炉膛连通，固废气化炉的排气口与旋风分离器连通，旋风分离器的下口与返料装置连通，返料装置与固废气化炉的炉膛连通，旋风分离器的上口与余热锅炉的炉膛连通，余热锅炉的产汽口与混合器连通，余热锅炉的排气口与脱酸除尘装置连通，脱酸除尘装置与变换装置连通，变换装置与变压吸附装置连通，变压吸附装置与氢气储罐连通。

其中，还包括输灰装置和残碳焚烧炉，输灰装置与脱酸除尘装置的排尘口连通，输灰装置的出口与残碳焚烧炉的炉膛连通，残碳焚烧炉的产汽口与变换装置连通。

其中，还包括烟气净化装置和烟囱，烟气净化装置与残碳焚烧炉的排气口连通，烟气净化装置的出口与烟囱连通。

本实用新型的有益效果：本申请的高热值固体废物气化制氢系统，与现有技术相比，不仅能够实现固体废弃物资源化、减量化和无害化，而且生产出高品质绿色能源氢气，具有清洁生产和循环经济特点，本申请的制氢系统作为固体废物处理新途径，使固体废物变废为宝，能够提高资源利用效率。

附图说明

图1为一种高热值固体废物气化制氢系统的流程图。

附图标记：固废预处理装置1，固废气化炉2，旋风分离器3，返料装置4，除渣装置5，混合器6，制氧装置7，余热锅炉8，脱酸除尘装置9，变换装置10，变压吸附装置11，氢气储罐12，输灰装置13，残碳焚烧炉14，烟气净化装置15，烟囱16。

具体实施方式

结合以下实施例对本实用新型作进一步描述。

本实用新型的一种高热值固体废物气化制氢系统的具体实施方式，请见图1，包括固废预处理装置1、固废气化炉2、旋风分离器3、余热锅炉8、脱酸除尘装置9、变换装置10、变压吸附装置11、氢气储罐12、混合器6、制氧装置7、返料装置4和除渣装置5；固废预处理装置1的出料口与固废气化炉2的炉膛连通，固废气化炉2的排渣口与除渣装置5连通，制氧装置7的产气口与混合器6连通，混合器6的出口与固废气化炉2的炉膛连通，固废气化炉2的排气口与旋风分离器3连通，旋风分离器3的下口与返料装置4连通，返料装置4与固废气化炉2的炉膛连通，旋风分离器3的上口与余热锅炉8的炉膛连通，余热锅炉8的产汽口与混合器6连通，余热锅炉8的排气口与脱酸除尘装置9连通，脱酸除尘装置9与变换装置10连通，变换装置10与变压吸附装置11连通，变压吸附装置11与氢气储罐12连通。

本实用新型的一种高热值固体废物气化制氢系统的工作过程：高热值工业固体废物在固废预处理装置1中被筛分破碎成一定粒径的固废颗粒f，送入固废气化炉2的炉膛中部，与经过高温预热的气化剂g1混合，在高温环境完成热解气化反应，产生的合成气g2从固废气化炉2顶部引出，产生的少量炉渣w1从固废气化炉2底部除渣装置5排出。合成气g2主要成分为co～46％、h2～33％、co2～20％、ch4～1％，其携带的飞灰经过旋风分离器3分离后，粗灰a1经返料装置4返回固废气化炉2重新参与炉内气化反应；细灰a2随合成气g2进入余热锅炉8。高温合成气g2在余热锅炉8中降温到500℃以下，同时产生450℃以上的高温蒸汽s1；高温蒸汽s1与制氧装置7产生的氧气o在混合器6中混合生成气化剂g1，送入固废气化炉2炉膛内参与气化反应。

在本实施例中，制氢系统还包括输灰装置13、残碳焚烧炉14、烟气净化装置15和烟囱16。输灰装置13与脱酸除尘装置9的排尘口连通，输灰装置13与脱酸除尘装置9的排尘口连通，输灰装置13的出口与残碳焚烧炉14的炉膛连通，残碳焚烧炉14的产汽口与变换装置10连通。烟气净化装置15与残碳焚烧炉14的排气口连通，烟气净化装置15的出口与烟囱16连通。

在本实施例中，从余热锅炉8出来的合成气g2进入脱酸除尘装置9脱除酸性物质、二噁英和细灰a2。脱除下来的细灰a2由输灰装置13送入残碳焚烧炉14中燃尽，其含碳量由20％降至5％以下，燃烧产生的热量转化产生350℃左右的中温蒸汽s2。残碳焚烧炉14排出的烟气w2主要成分为co2、n2、h2o及少量的so2、粉尘，经烟气净化装置15完成脱硫除尘后由烟囱16达标排放。由脱酸除尘装置9出来的合成气g2进入变换装置10，与中温蒸汽s2进行变换反应、将其中所含co变换为h2，得到的变换气g3主要成分为h2～55％、co2～43％、ch4～1％、co～1％。最后，变换气g3经过psa变压吸附装置11得到纯度≥99.9％的氢气h，储存于氢气储罐12内，按需供给下游用户。

在本实施例中，高热值工业固体废物由生活污泥、废木材、废纸渣、纺织品、橡皮(废旧轮胎)、皮革和塑胶等按一定比例配伍而得，平均热值约3200kcal/kg，整个系统的原料适应性较强。固废气化炉2采用高温纯氧气化技术，合成气g2携带的粗灰a1直接返回炉内继续参与气化反应，细灰a2收集下来后送入残碳焚烧炉14中燃尽并产生中温蒸汽s2参与变换反应，因此整个系统能量转化效率较高、氢气产率较高、无二次污染。与现有技术相比，不仅能够实现固体废弃物资源化、减量化和无害化，而且生产出高品质绿色能源氢气，具有清洁生产和循环经济特点，本申请的制氢系统作为固体废物处理新途径，使固体废物变废为宝，能够提高资源利用效率。

以上实施例仅用于对本实用新型技术方案的说明，并不能作为对本实用新型结构的限制。通过本实施例，普通技术人员可以通过简单的修改或等同替换也可以得到同等使用效果的技术方式，都应视落入本实用新型技术的权利保护范围。

技术特征：

1.一种高热值固体废物气化制氢系统，其特征在于：包括固废预处理装置、固废气化炉、旋风分离器、余热锅炉、脱酸除尘装置、变换装置、变压吸附装置、氢气储罐、混合器、制氧装置、返料装置和除渣装置；

所述固废预处理装置的出料口与固废气化炉的炉膛连通，所述固废气化炉的排渣口与除渣装置连通，所述制氧装置的产气口与混合器连通，所述混合器的出口与固废气化炉的炉膛连通，固废气化炉的排气口与旋风分离器连通，所述旋风分离器的下口与返料装置连通，所述返料装置与固废气化炉的炉膛连通，旋风分离器的上口与余热锅炉的炉膛连通，所述余热锅炉的产汽口与混合器连通，余热锅炉的排气口与脱酸除尘装置连通，所述脱酸除尘装置与变换装置连通，所述变换装置与变压吸附装置连通，所述变压吸附装置与氢气储罐连通。

2.根据权利要求1所述一种高热值固体废物气化制氢系统，其特征在于：还包括输灰装置和残碳焚烧炉，所述输灰装置与脱酸除尘装置的排尘口连通，输灰装置的出口与残碳焚烧炉的炉膛连通，所述残碳焚烧炉的产汽口与变换装置连通。

3.根据权利要求2所述一种高热值固体废物气化制氢系统，其特征在于：还包括烟气净化装置和烟囱，所述烟气净化装置与残碳焚烧炉的排气口连通，烟气净化装置的出口与烟囱连通。

技术总结
本实用新型涉及固废处理技术领域，具体涉及一种高热值固体废物气化制氢系统，包括固废预处理装置、固废气化炉、旋风分离器、余热锅炉、脱酸除尘装置、变换装置、变压吸附装置、氢气储罐、混合器、制氧装置、返料装置、除渣装置和输灰装置、残碳焚烧炉、烟气净化装置、烟囱；以生活污泥、废木材、废纸渣、纺织品、橡皮(废旧轮胎)、皮革和塑胶等工业固体废物为原料，将低品位废弃物转化为高品位的氢能源，系统具有原料适应性强、能量转化率高、氢气产率高、无二次污染等优点。与现有技术相比，不仅能够实现固体废弃物资源化、减量化和无害化，而且生产出高品质绿色能源氢气，具有清洁生产和循环经济特点，本申请的制氢系统作为固体废物处理新途径，使固体废物变废为宝，能够提高资源利用效率。

技术研发人员：欧宗现;李平;周信永;孔翔;田雨;冯志礼
受保护的技术使用者：广东开能环保能源有限公司;宁德开能环保能源有限公司;新疆碧顷环保科技有限公司;广东东实开能能源有限公司;阳江开能环保能源有限公司
技术研发日：2020.03.26
技术公布日：2021.01.08