利用液化天然气冷能实施垃圾焚烧尾气零排放的工艺系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于垃圾焚烧尾气回收处理、液化天然气冷能利用的技术领域。可用于大气污染治理及火力发电尾气的回收处理；也可应用于烟道气的碳捕集与封存(CCS)项目、
二氧化碳液化项目。
【背景技术】
[0002]随着中国城镇化的发展，大量城市需要新增建设垃圾焚烧处理厂，而垃圾焚烧处理项目因现有垃圾焚烧处理厂的环保问题，新建项目遭遇“邻避效应”困境，且运营成本高。
[0003]另一方面，随着国家对清洁能源液化天然气(LNG)需求的增多，进口大量的LNG没有高能(石化能和冷能)高用，存在大量LNG冷能的浪费现象，此严重背离现象是国家能源短缺形势所急需创新解决并攻克的问题。
[0004]同时，面对世界各国CCS项目最新推进，中国迫切需要加强研宄和发展CCS技术，紧跟和超越世界CCS技术，实现国家在哥本哈根会议上的承诺。
[0005]本发明系统工艺流程的设计融合了本说明书中所列出的技术及其理念，解决了城市管理者的迫切需求和未来可能面临的问题。
[0006]下面列出本系统工艺流程所涉及的技术及其存在的问题。
[0007]A.垃圾焚烧处理技术
垃圾焚烧是垃圾处理工业化的开始，因其处理时间短，减容显著(达90%以上)而被现代城市管理者广泛采用，垃圾焚烧处理设备构成及流程框图如图5。(流程图片引自智研数据研宄中心网讯)
普遍存在的冋题:
1.大气污染:垃圾焚烧尾气、飞灰及垃圾分解的恶臭对大气的污染是最突出的问题。
[0008]2.垃圾分解产生的沥水，其臭气影响人居环境的舒适性。
[0009]3.垃圾的资源性利用效率低。
[0010]4.尾气低温热能没有充分利用。
[0011]B.LNG冷能利用技术
目前阶段，LNG冷能利用是一个世界应用技术新领域，LNG冷能利用技术除在空分、冷库、轮胎粉碎、冷冻干燥等有限的几个领域有相关应用技术，其它应用领域有待研宄和开发。
[0012]存在的问题:
1.LNG冷能利用属于新兴应用领域，实际应用范围小，大部分的LNG冷能被浪费，没有实现LNG的高能高用。
[0013]2.LNG冷能的阶梯利用和联合利用研宄投入的人力物力少。
[0014]C.LNG气化技术
城市燃气或燃气使用者广泛使用的是LNG卫星气化站，以其为例，LNG气化技术流程图如图6，气化器是该技术的核心。空浴式和水浴式气化器均为小型气化器。其基本结构为上下管汇、气化段和加热段的翘片管换热板结构，材质为铝钛合金。目前大型的气化器为开架式海水气化器和浸没燃烧式气化器，结构基本相同，应用于LNG接收站的气化处理。
[0015]存在的问题:
1.LNG冷能没有利用，没有达到高能高用。
[0016]2.需定期对空浴式气化器进行除霜处理。
[0017]3.LNG槽车卸载的操作时间较长，浪费人力物力。
[0018]D.二氧化碳液化技术
二氧化碳液化技术分为低压、中压和高压液化技术。
[0019]低压法:二氧化碳气体压力0.6-0.8MPa。
[0020]采用普通压缩机将二氧化碳压缩净化后直接输送到用气点。在此压力下二氧化碳液化温度为一 42°C?一 50°C，一般冷冻机是无法将其液化的，因此这种压力下的二氧化碳一般不能以液态方式储存。且其产品纯度由气源决定，提纯困难，此方法现已基本淘汰。
[0021]中压法:二氧化碳气体压力1.6-2.5MPa。
[0022]采用专用无油二氧化碳压缩机将二氧化碳压缩净化后，在冷冻系统进行液化，冷凝温度为一 12°C?一 25°C，密度为994?1052kg/m3，在此工况下的二氧化碳液体便于大罐储存和槽车运输。液态二氧化碳经气化减压后可以直接送到各用其点，也可以经增压泵将其充装在高压钢瓶中。二氧化碳经中压法净化液化后纯度可达到99.98%以上。由于这种方法生产的二氧化碳纯度高、储存效率较高、使用方便，国内外大多数厂家均选用这一工艺方法回收二氧化碳。
[0023]高压法:二氧化碳气体压力6.0-9.0MPa。
[0024]此方法为最传统的工艺方法，利用二氧化碳在常温下高压液化的特性，将二氧化碳压缩至中压时进行净化，然后返回压缩机压缩至6?9 Mpa (工作压力由冷却水决定)，经冷却液化直接充装到钢瓶中。高压下二氧化碳不易气液分离，所以二氧化碳纯度有来气条件决定；而且充装钢瓶劳动强度很大，这种工艺初始投资较低。
[0025]E.二氧化碳捕集技术
二氧化碳的捕集方式主要有三种:燃烧前捕集、富氧燃烧和燃烧后捕集。本发明涉及的是燃烧后捕集。燃烧后捕集是在燃烧排放的烟气中捕集C02，目前常用的C02分离技术主要有化学吸收法(利用酸碱性吸收)和物理吸收法(变温或变压吸附)，此外还有膜分离法技术，正处于发展阶段，但被公认为在能耗和设备紧凑性方面具有非常大潜力的技术。
[0026]二氧化碳捕集提浓技术，用于回收低浓度气源的二氧化碳，再结合吸附精馏法精制技术，使其达到国家食品级标准和工业气体标准。
[0027]存在的问题:
1.普通烟气的压力小体积大，C02浓度低，而且含有大量的N2，捕集系统庞大，耗费大量的能源。
[0028]2.捕集到的二氧化碳必须运输到合适的地点进行封存，目前国际上正在开展的CCS项目成本高。
[0029]F.液态二氧化碳冷能利用技术
目前阶段，冷能利用在世界范围内属于一个新领域，液化二氧化碳由于产品供应少，仅在少数特效需求有应用。其中二氧化碳制冷技术是一个新的研宄方向。
[0030]存在的问题:
1.供应和需求少。
[0031]2.二氧化碳制冷技术在研发中，应用效果和经济性有待验证。
[0032]G.二氧化碳浇灌技术
二氧化碳施肥效应是指大气中二氧化碳浓度增加，会导致植物的光合速率提高的现象。二氧化碳浇灌技术目前在大棚蔬菜水果种植方面有人为增加大棚内的二氧化碳浓度以提高蔬菜和水果的产量。二氧化碳森林浇灌或山体浇灌是一个研宄空白。
[0033]存在的问题:
1.二氧化碳是温室气体，如何作为资源而应用于农业和林业是个新研宄课题。
[0034]2.二氧化碳浇灌技术在研发中，其应用效果和经济性有待研宄和验证。
[0035]H.烟道气二氧化碳分离回收技术
烟道气二氧化碳分离回收现有技术有物理法、化学法、生物法回收二氧化碳。物理性回收二氧化碳技术可分为溶剂吸收法、物理吸附法两类；化学性回收二氧化碳技术可分为化学固定技术、化学吸收法、化学吸附法、薄膜分离法和二氧化碳重组法；生物性回收二氧化碳技术可分为微生物回收技术和球石藻回收技术。其中以薄膜分离法被认为最具应用前景。
[0036]存在问题与二氧化碳捕集技术相同。
[0037]1.大气污染治理技术
大气污染目前主要使用的除尘技术有袋式、湿式、电除尘、重力沉降式及旋风式等。
[0038]袋式除尘的优点是除尘效率高；缺点是体积和占地面积大，滤袋易破损，阻力损失大，处理高温、高湿度、腐蚀气体应慎重选择袋式除尘。
[0039]湿式除尘的优点是可同时除尘和除有害气体，能处理湿度大、温度高的气体；缺点是能耗大，耗水量大，有废液、泥浆处理问题。
[0040]静电除尘的优点除尘效率高、能耗低、压损小、处理烟气量大、耐高温；缺点是占地面积大，制造、安装、运行的要求高，且对粉尘特性敏感。
[0041]普遍存在的问题:
随着时间的推移，除尘的效果下降，污染大气环境和影响城市的宜居性。
[0042]J.冷热电三联供技术
冷热电三联供技术(CCHP，Combined Cooling Heating and Power)即燃气冷热电联供，指以天然气为主要燃料带动燃气轮机或内燃发电机等燃气发电设备发电满足用户的电力需求，同时对系统排放出的废热，通过余热回收设备(余热锅炉或余热直燃机)回收后，向用户供热供冷。
[0043]存在的