一种生活垃圾气化并联固体氧化物燃料电池发电系统的制作方法

本实用新型涉及生活垃圾发电领域，具体涉及一种生活垃圾气化并联固体氧化物燃料电池发电系统。

背景技术：

随着我国社会经济的快速发展、城市化进程的加快以及人民生活水平的迅速提高，城市生产与生活过程中产生的垃圾废物也随之迅速增加，生活垃圾占用土地，污染环境的状况以及对人们健康的影响也越加明显。焚烧法是生活垃圾减量的主要方式，通过将垃圾置于高温炉中，使可燃成分充分氧化达到垃圾减量的目的，产生的热量可用于发电和供暖。

在工业发达国家城市垃圾中可燃物较多，发热量高，焚烧法得到广泛应用。然而，我国生活垃圾的分类、回收和处理能力与水平发展相对滞后，生活垃圾处理技术非常薄弱，导致我国可燃物生活垃圾的存储量小，从而使焚烧法获得的发热量低，垃圾处理效率也不高；同时焚烧法的运行成本和建设成本较高，而我国垃圾焚烧发电项目的发电效率不足，热回收效率低，导致焚烧法的经济成本很高。

技术实现要素：

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有生活垃圾处理方式的垃圾处理效率低、发电效率低、热回收效率低的缺陷，从而提供一种生活垃圾气化并联固体氧化物燃料电池发电系统。

本实用新型提供一种生活垃圾气化并联固体氧化物燃料电池发电系统，包括依次连通设置的生活垃圾气化系统、固体氧化物燃料电池发电系统、余热回收系统，还包括制氧单元；

所述生活垃圾气化系统包括干燥装置、气化单元和合成气净化单元，所述干燥装置包括脱水单元与烘干单元，所述脱水单元、烘干单元、气化单元和合成气净化单元依次连通，所述气化单元还设置有第一进气口，所述第一进气口与制氧单元连通；

所述合成气净化单元的净气口与固体氧化物燃料电池发电系统连通，且所述制氧单元与固体氧化物燃料电池发电系统连通；

所述余热回收系统包括燃烧室和换热器，所述固体氧化物燃料电池发电系统、燃烧室、换热器与烘干单元依次连通。

进一步地，所述固体氧化物燃料电池发电系统包括若干组并联设置的固体氧化物燃料电池，所述固体氧化物燃料电池分别设置有第二进气口、第三进气口和出气口，所述合成气净化单元通过第二进气口与所述固体氧化物燃料电池连通，所述制氧单元通过第三进气口与所述固体氧化物燃料电池连通，所述固体氧化物燃料电池通过出气口与燃烧室连通。

进一步地，所述合成气净化单元包括第一除尘单元、换热装置、第二除尘单元，所述气化单元、第一除尘单元、换热装置、第二除尘单元与所述第二进气口依次连通。

进一步地，所述换热器为板式换热器或管壳式换热器。

进一步地，所述换热器为管壳式换热器时，所述管壳式换热器包括壳体及设置于其内的换热管，所述换热管的一端与所述燃烧室连通，相对端外接引风机，所述壳体具有相对设置的进气端和出气端，所述出气端与所述烘干单元连通。

进一步地，所述烘干单元为串联连接的若干台滚筒式烘干机。

进一步地，所述第一除尘单元包括第一除尘器、脱酸装置、第二除尘器，所述第二除尘单元包括吸附装置和第三除尘器，所述气化单元、第一除尘器、脱酸装置、第二除尘器、换热装置、吸附装置、第三除尘器与所述第二进气口依次连通。

进一步地，所述脱水单元设置有进料口；

所述烘干单元设置有排气孔，所述排气孔与引风机连通。

进一步地，所述气化单元底部设置有第一排渣口；

所述合成气净化单元底部设置有第二排渣口。

进一步地，所述第一除尘器为隔板式除尘器；

所述脱酸装置为干式脱酸装置；

所述第二除尘器为高温旋风除尘器；

所述换热装置为余热锅炉；

所述吸附装置为活性炭吸附装置；

所述第三除尘器为布袋除尘器。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型提供的生活垃圾气化并联固体氧化物燃料电池发电系统，通过所述干燥装置依次对生活垃圾进行加压脱水和烘干，制得了含水量低、密度高的垃圾衍生燃料；来自所述干燥装置的垃圾衍生燃料与来自制氧单元的氧化剂于所述气化单元内反应生成合成气，并于合成气净化单元内进行降温除尘；来自所述合成气净化单元的合成气与来自制氧单元的氧化剂于所述固体氧化物燃料电池发电系统内进行发电；来自所述固体氧化物燃料电池发电系统的未反应合成气进入燃烧室燃烧，生成的高温烟气与由换热器的进气端进入所述换热器的低温气体换热，换热得到的高温气体由换热器的出气端进入烘干单元用于垃圾衍生燃料的制备，实现了系统热量的有效利用，提高了热回收效率，提高系统的经济效益。含水量低、密度高的垃圾衍生燃料，有利于生活垃圾的长期存储和提高垃圾的热值，当生活垃圾较多时可以将多余的生活垃圾进行加压脱水和烘干，以备生活垃圾不足时使用，从而可以缓解因生活垃圾储量小带来的发热量低，垃圾处理效率低的问题；垃圾衍生燃料热值提高，有利于气化温度提高，进一步提高了气化效率、垃圾处理效率和合成气热值，同时固体氧化物燃料电池发电系统具有发电效率高的优点，最终提高了所述固体氧化物燃料电池发电系统整体的发电效率。

2.本实用新型提供的固体氧化物燃料电池发电系统包括若干组并联设置的固体氧化物燃料电池，合成气和氧化剂分别进入各个固体氧化物燃料电池同时进行发电，继而提高了系统的发电效率。

3.本实用新型提供的合成气净化单元包括第一除尘单元、换热装置、第二除尘单元，生成的合成气经过第一除尘单元进行粗除尘后，进入换热装置降温，继而进入第二除尘单元进行精除尘，从而降低了烟气中灰分、焦炭和焦油对换热装置的腐蚀，并提高了合成气净化单元的净化效果，从而有利于固体氧化物燃料电池发电系统工作的正常进行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的生活垃圾气化并联固体氧化物燃料电池发电系统的结构示意图；

附图标记说明：

1-脱水单元；1-1-进料口；2-烘干单元；2-1-排气孔；3-制氧单元；4-气化单元；4-1-第一排渣口；5-合成气净化单元；5-1-第二排渣口；5-2-净气口；6-固体氧化物燃料电池发电系统；6-1-固体氧化物燃料电池；6-2-第二进气口；6-3-第三进气口；6-4-出气口；7-余热回收系统；7-1-进气端；7-2-出气端。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种生活垃圾气化并联固体氧化物燃料电池发电系统，包括依次连通设置的生活垃圾气化系统、固体氧化物燃料电池发电系统6、余热回收系统7，还包括制氧单元3；

生活垃圾气化系统包括干燥装置、气化单元4和合成气净化单元5，干燥装置包括脱水单元1与烘干单元2，脱水单元1、烘干单元2、气化单元4和合成气净化单元5依次连通，气化单元4还设置有第一进气口，第一进气口与制氧单元3连通，以使来自干燥装置的垃圾衍生燃料与来自制氧单元3的氧化剂于气化单元4内反应生成合成气，并于合成气净化单元5内进行降温除尘；

合成气净化单元5的净气口与固体氧化物燃料电池发电系统6连通，且制氧单元3与固体氧化物燃料电池发电系统6连通，以使来自合成气净化单元5的合成气与来自制氧单元3的氧化剂于固体氧化物燃料电池发电系统6内进行发电；

余热回收系统7包括燃烧室和换热器，固体氧化物燃料电池发电系统6、燃烧室、换热器与烘干单元2依次连通，以使来自固体氧化物燃料电池发电系统6的未反应合成气进入燃烧室燃烧，生成的高温烟气与由换热器的进气端7－1进入换热器的低温气体换热，换热得到的高温气体由换热器的出气端7－2进入烘干单元2用于垃圾衍生燃料的制备。

上述生活垃圾气化并联固体氧化物燃料电池发电系统，含水率超过60％的生活垃圾原料进入脱水单元1进行机械加压脱水后含水率降至30％，继而进入烘干单元2烘干，含水率降至低于18％，通过所述干燥装置依次对生活垃圾进行加压脱水和烘干，制得了含水量低、密度高的垃圾衍生燃料；来自所述干燥装置的垃圾衍生燃料与来自制氧单元的氧化剂于所述气化单元内反应生成合成气，并于合成气净化单元内进行降温除尘；来自所述合成气净化单元的合成气与来自制氧单元的氧化剂于所述固体氧化物燃料电池发电系统内进行发电；来自所述固体氧化物燃料电池发电系统的未反应合成气进入燃烧室燃烧，生成的高温烟气与由换热器的进气端进入所述换热器的低温气体换热，换热得到的高温气体由换热器的出气端进入烘干单元用于垃圾衍生燃料的制备，实现了系统热量的有效利用，提高了热回收效率，提高系统的经济效益。含水量低、密度高的垃圾衍生燃料，有利于生活垃圾的长期存储和提高垃圾的热值，当生活垃圾较多时可以将多余的生活垃圾进行加压脱水和烘干，以备生活垃圾不足时使用，从而可以缓解因生活垃圾储量小带来的发热量低，垃圾处理效率低的问题；垃圾衍生燃料热值提高，有利于气化温度提高，进一步提高了气化效率、垃圾处理效率和合成气热值，同时固体氧化物燃料电池发电系统具有发电效率高的优点，最终提高了所述固体氧化物燃料电池发电系统整体的发电效率。

在本实施例中，固体氧化物燃料电池发电系统6包括若干组并联设置的固体氧化物燃料电池6－1，固体氧化物燃料电池6－1分别设置有第二进气口6－2、第三进气口6－3和出气口6－4，合成气净化单元5通过第二进气口6－2与固体氧化物燃料电池6－1连通，制氧单元3通过第三进气口6－3与固体氧化物燃料电池6－1连通，固体氧化物燃料电池通过出气口6－4与燃烧室连通。合成气和氧化剂分别进入各个固体氧化物燃料电池同时进行发电，继而提高了系统的发电效率。固体氧化物燃料电池的具体数量可以根据合成气体量、单个固体氧化物燃料电池发电效率、目标发电效率等参数调节，以实现最佳的经济效益。固体氧化物燃料电池发电系统6的发电效率超过50％。

进一步地，合成气净化单元5包括第一除尘单元、换热装置、第二除尘单元，气化单元4、第一除尘单元、换热装置、第二除尘单元与第二进气口6－2依次连通。生成的合成气经过第一除尘单元进行粗除尘后，进入换热装置降温，继而进入第二除尘单元进行精除尘，从而降低了烟气中灰尘对换热装置的腐蚀，并提高了合成气净化单元5的净化效果，从而有利于固体氧化物燃料电池发电系统6工作的正常进行。

作为一种可选的实施方式，换热器包括但不仅限于板式换热器或管壳式换热器。进一步地，换热器为管壳式换热器时，管壳式换热器包括壳体及设置于其内的换热管，换热管的一端与燃烧室连通，相对端外接引风机，以使换热后的低温烟气由引风机送至烟囱排出；壳体具有相对设置的进气端7－1和出气端7－2，出气端7－2与烘干单元2连通，以使来自燃烧室的高温烟气与由进气端7－1进入壳体的气体进行换热，降温后的烟气由引风机送至烟囱排出，换热后的热空气由出气端7－2进入烘干单元2。

具体地，烘干单元2为串联连接的若干台滚筒式烘干机，具体数量可以根据实际情况进行调节；优选为两台。脱水单元1与烘干单元2连接，具体的，在脱水单元1中经过机械加压脱水的原料由螺旋给料机送入烘干机内。

进一步地，气化单元4为回转窑式气化炉，气化炉氧化区温度超过1200℃，产生合成气热值超过3000大卡；气化单元4底部设置有第一排渣口4－1。来自烘干单元2的垃圾衍生燃料通过皮带输送机送至气化单元4的料仓，料仓设置有无轴螺旋给料机，垃圾衍生燃料经过干馏、氧化、还原等一系统反应，生成高热值合成气及灰渣，合成气进入合成气净化单元5进行除尘降温，灰渣通过第一排渣口4－1排出；合成气的主要成分一氧化碳、氢气、甲烷和烷烃气体等。

进一步地，第一除尘单元包括第一除尘器、脱酸装置、第二除尘器，第二除尘单元包括吸附装置和第三除尘器，气化单元4、第一除尘器、脱酸装置、第二除尘器、换热装置、吸附装置、第三除尘器与第二进气口6－2依次连通；合成气净化单元5底部设置有第二排渣口5－1，以排出合成气净化过程产生的灰尘。进一步地，第一除尘器为隔板式除尘器；脱酸装置为干式脱酸装置；第二除尘器为高温旋风除尘器；换热装置为余热锅炉；吸附装置为活性炭吸附装置；第三除尘器为布袋除尘器。合成气进入合成气净化单元5，经过隔板式除尘器进行除尘后进入干式脱酸装置；与干式脱酸装置喷淋的氧化钙粉充分混合以脱除含硫化物的气体后，进入旋风除尘器；合成气经过旋风除尘器进行除尘后进入余热锅炉进行降温；降温后的合成气进入活性炭喷洒装置，再进入布袋除尘器进行除尘，灰尘粒径由大到小依次从烟气中分离，并通过第二排渣口5－1排出。此时合成气尘含量低于10毫克/立方米，温度低于150摄氏度。

进一步地，脱水单元1设置有进料口1－1，以使垃圾衍生燃料进入脱水单元1；烘干单元2设置有排气孔2－1，排气孔2－1与引风机连通，以使来自换热器的热空气完成烘干后由引风机送至烟囱排出。

进一步地，氧化剂可以为纯氧气。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。