一种针对海岛的固体废弃物处理利用及能源供应系统

本发明涉及海岛固体废弃物利用领域及海岛能源供给领域，特别涉及一种针对海岛的固体废弃物处理利用及能源供应系统。

背景技术：

1、我国是世界上海岛最多的国家之一，据统计，我国拥有近7000个海岛。海岛能源供应体系主要包括电力供应、燃气等能源供应，但目前我国海岛能源供应能力薄弱，解决海岛能源供应问题可以为我国边远海岛提供充足稳定的能源和淡水供给，有利于解决我国海防建设、海岛开发等问题。

2、海岛供电主要分为联网供电和离网供电两种模式，前者主要依靠铺设海底电联实现输电，后者主要依靠海岛自身建设新能源微电网及储能系统来实现海岛供电。但建设成本高、运行维护难等问题提高了联网供电的实施难度。

3、与联网供电模式相比，离网供电模式是专门针对无电网地区或经常停电地区场所使用的，该模式不依赖于电网，依靠发电与储能相结合的工作模式。对于无电网地区来说，离网供电模式具有很强的实用性，而且更经济环保。

4、同时岛内固体废弃物的处理也成为制约海岛发展的主要因素之一。海岛自然生态环境较为脆弱，固体废弃物如果不能得到妥善处理，将会对海岛周边海域环境造成严重破坏。近年来，我国大型海岛通过建设完善固体废弃物分类体系等措施使固体废弃物得到有效收集处置，但固体废弃物的末端处置困难仍需解决。

5、传统的固体废弃物处理方法会对环境造成巨大危害，难以满足绿色、无害化处理要求。如果将固体废弃物合理利用，不仅能减少环境污染问题，还能提供一定的经济效益。

6、将固体废弃物气化制甲烷是一种非常具有应用前景的处理方式，不仅可以无害化完成固体废弃物的处理，还可以将产生的甲烷供岛内居民使用，过程中产生的废热可以通过集中供热，极大地回收其能源价值。

7、海岛有机废物处理及能量循环调节利用方法与系统(cn201911068194.8)，包括三个部分：厌氧消化预处理单元、热解气化单元、热量回收单元。餐厨垃圾、木质纤维素类生物质和生活污水进入厌氧消化预处理单元，产生沼气；沼渣及沼液的混合物料经固液分离装置分离，沼渣进入烘干设备内烘干后进入热解气化单元，产生合成气；根据燃气的不同用途对沼气和合成气进行分配，完成对能量循环调节利用。本该技术仅针对于海岛固废的处理及资源化，并未将海岛电网离网运行模式设计考虑在内，但不稳定是海岛电网系统现存的最大问题，设计海岛电网离网运行模式将大大提高海岛电网运行稳定性，并提高能源的利用效率。

技术实现思路

1、针对如何设计海岛离网供电及固体废弃物处理系统，实现海岛离网供电及固体废弃物的高效、清洁利用，本发明提供一种基于固体废弃物气化制甲烷和风光储一体化的能源供给技术方案，具体为一种针对海岛的固体废弃物处理利用及能源供应系统。

2、本发明至少通过如下技术方案之一实现。

3、一种针对海岛的固体废弃物处理利用及能源供应系统，包括固体废弃物气化制甲烷系统、风光储一体化的能源供应系统，其中风光储一体化的能源供应系统为固体废弃物气化制甲烷系统提供电力，固体废弃物收集分类系统为固体废弃物气化制甲烷系统提供固体废弃物，固体废弃物气化制甲烷系统为岛内居民提供能源。

4、进一步地，固体废弃物经过固体废弃物气化制甲烷系统脱水后进入气化炉，以氧气、水蒸气为气化介质，在高温条件下气化生成含有氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷的合成气。

5、进一步地，所述所述固体废弃物气化制甲烷系统包括依次连接的固体废弃物气化装置、水煤气变换反应器、甲烷化反应器、冷凝器和二氧化碳捕集装置。

6、进一步地，二氧化碳捕集装置采用乙二醇法，利用乙二醇吸收二氧化碳实现合成气的净化。

7、进一步地，甲烷化反应器采用绝热反应器。

8、进一步地，固体废弃物气化装置包括固体废弃物粉碎器、固体废弃物干燥装置、气化炉、空气分离装置、空分换热器和氧气泵；空气分离装置、空分换热器、氧气泵、气化炉、水煤气变换反应器、甲烷化反应器、冷凝器和二氧化碳捕集装置通过管路依次链接；固体废弃物粉碎器、固体废弃物干燥装置、气化炉通过管路依次链接。

9、进一步地，固体废弃物干燥装置包括干燥器。

10、进一步地，将固体废弃物收集分类系统收集到的固体废弃物送至固体废弃物粉碎器进行粉碎。

11、进一步地，风光储一体化的能源供应系统依靠海上风电机组和光伏发电系统运行，为固体废弃物气化制甲烷系统提供电力。

12、进一步地，固体废弃物收集分类系统固体废弃物通过市政收集系统收集至固体废弃物分类站，根据是否可回收的原则对固体废弃物进行分类，其中可回收利用的固体废弃物送至岛外进行集中回收，不可回收利用的固体废弃物送至固体废弃物处理站。

13、进一步地，还包括对固体废弃物利用系统产甲烷量进行估算；基于统计数据，我国固体废弃物人均产生量为1.1千克/天，假设固体废弃物含水率为x，海岛居民总数为n万人，每日固体废弃物产生量为11n吨，则固体废弃物利用系统可生产1.26nx吨甲烷供岛内居民使用。

14、进一步地，对海上风力发电系统进行数量、规格设计；基于统计数据，即我国人均日用电量为2.31千瓦时，公共设施采用光伏发电模式，不需要电力供应，主要用电为居民生活用电及固体废弃物处理站用电，则居民用电量的需求为：2.31n万千瓦时/天，为保证居民日常生活工作及固体废弃物处理站电力需求，海岛电力日供应量至少为5.25n万千瓦时/天，若采用单台16兆瓦规格的海上风电机组，则至少需要设置3.28n台海上风电机组。

15、进一步地，对光伏发电系统进行发电量估计；基于统计数据，即我国日照时间以7.4小时/天，光伏发电板以1.65米长、0.99米宽、输出功率300瓦/块来计算，光伏发电系统每天可提供1.11n千瓦时电力。

16、本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：

17、本发明在居民人数较多的海岛上建设固体废弃物气化制甲烷既解决了海岛垃圾处理难的问题，也解决了海岛能源供应问题，为居民生活提供了燃气；

18、本发明采用海上风力发电、光伏发电及储能系统等为海岛提供电力，并提供海上风电建设规格及数量的计算方法，实现海岛离网供电模式，减少建设成本。

技术特征：

1.一种针对海岛的固体废弃物处理利用及能源供应系统，其特征在于，包括固体废弃物气化制甲烷系统、风光储一体化的能源供应系统，其中风光储一体化的能源供应系统为固体废弃物气化制甲烷系统提供电力，固体废弃物收集分类系统为固体废弃物气化制甲烷系统提供固体废弃物，固体废弃物气化制甲烷系统为岛内居民提供能源。

2.如权利要求1所述的一种针对海岛的固体废弃物处理利用及能源供应系统，其特征在于，固体废弃物经过固体废弃物气化制甲烷系统脱水后进入气化炉，以氧气、水蒸气为气化介质，在高温条件下气化生成含有氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷的合成气。

3.如权利要求1所述的一种针对海岛的固体废弃物处理利用及能源供应系统，其特征在于，所述所述固体废弃物气化制甲烷系统包括依次连接的固体废弃物气化装置、水煤气变换反应器、甲烷化反应器、冷凝器和二氧化碳捕集装置。

4.如权利要求3所述的一种针对海岛的固体废弃物处理利用及能源供应系统，其特征在于，二氧化碳捕集装置采用乙二醇法，利用乙二醇吸收二氧化碳实现合成气的净化。

5.如权利要求3所述的一种针对海岛的固体废弃物处理利用及能源供应系统，其特征在于，甲烷化反应器采用绝热反应器。

6.如权利要求3所述的一种针对海岛的固体废弃物处理利用及能源供应系统，其特征在于，固体废弃物气化装置包括固体废弃物粉碎器、固体废弃物干燥装置、气化炉、空气分离装置、空分换热器和氧气泵；空气分离装置、空分换热器、氧气泵、气化炉、水煤气变换反应器、甲烷化反应器、冷凝器和二氧化碳捕集装置通过管路依次链接；固体废弃物粉碎器、固体废弃物干燥装置、气化炉通过管路依次链接。

7.如权利要求6所述的一种针对海岛的固体废弃物处理利用及能源供应系统，其特征在于，固体废弃物干燥装置包括干燥器。

8.如权利要求7所述的一种针对海岛的固体废弃物处理利用及能源供应系统，其特征在于，将固体废弃物收集分类系统收集到的固体废弃物送至固体废弃物粉碎器进行粉碎。

9.如权利要求1～8任一项所述的一种针对海岛的固体废弃物处理利用及能源供应系统，其特征在于，风光储一体化的能源供应系统依靠海上风电机组和光伏发电系统运行，为固体废弃物气化制甲烷系统提供电力。

10.如权利要求9所述的一种针对海岛的固体废弃物处理利用及能源供应系统，其特征在于，固体废弃物收集分类系统固体废弃物通过市政收集系统收集至固体废弃物分类站，根据是否可回收的原则对固体废弃物进行分类，其中可回收利用的固体废弃物送至岛外进行集中回收，不可回收利用的固体废弃物送至固体废弃物处理站。

技术总结
本发明公开了一种针对海岛的固体废弃物处理利用及能源供应系统，其中体系包括以下部分：固体废弃物收集分类系统、固体废弃物气化制甲烷系统、风光储一体化的能源供应系统。将海岛上居民日常生产生活产生的固体废弃物进行收集、分类，通过固体废弃物气化制甲烷技术为岛内居民生活提供生活燃气，海上风电平台及光伏发电装置为岛内居民生产生活、市政设施及固体废弃物气化制甲烷装置等提供所需电力，同时在海岛上建立储能装置，保障海岛离网稳定供电，减少电网建设与电力运输成本。并基于我国人均用电量、日照条件等数据提出了固体废弃物制甲烷量以及风光储的建设规模。

技术研发人员：唐玉婷,刘雨晨,唐杰洪,黄浩航,马晓茜
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15