[發(fā)明專利]高溫等離子氣化合成氣的高效雙級(jí)換熱、雙級(jí)發(fā)電系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310737113.5
• 申請(qǐng)日: 2013-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN103940131A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周乃成;毛丁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉天師能源科技（上海）有限公司;吉天師動(dòng)力科技（上海）股份有限公司
• 主分類號(hào): F24J3/00
• 分類號(hào): F24J3/00;F22B1/18;F02B43/10;F02B63/04;F01D15/10
• 代理公司: 上海百一領(lǐng)御專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31243
• 代理人: 陳貞健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及廢棄物處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用高溫合成氣的換熱和發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)廢棄物處理后焚燒過(guò)程中產(chǎn)生的高溫尾氣中含有大量有害物質(zhì)，直接排放會(huì)污染大氣和環(huán)境；進(jìn)行凈化處理后再排放，則會(huì)增加設(shè)備和資源的投入成本，給廢棄物處理行業(yè)帶來(lái)額外負(fù)擔(dān)。

高溫等離子體技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展，使得廢棄物處理過(guò)程更徹底，消除了大量有害物質(zhì)的生成，產(chǎn)生的合成氣帶有大量的熱能，可以回收后通過(guò)燃?xì)廨啓C(jī)或燃?xì)獍l(fā)電機(jī)構(gòu)建氣化發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電，相比較傳統(tǒng)廢棄物處理行業(yè)僅靠焚燒產(chǎn)生熱能后通過(guò)汽輪機(jī)發(fā)電方式回收能源的方法，氣化發(fā)電系統(tǒng)的熱電轉(zhuǎn)化效率更高。傳統(tǒng)廢棄物處理行業(yè)的余熱回收過(guò)程中，蒸汽中的熱能在冷凝過(guò)程中大部分被白白浪費(fèi)；尾氣中的各種有害成份無(wú)法被有效消除，排放過(guò)程容易造成環(huán)境污染。但是，市面上暫未出現(xiàn)將傳統(tǒng)焚燒發(fā)電和等離子氣化發(fā)電有機(jī)結(jié)合起來(lái)的新型發(fā)電系統(tǒng)，因此對(duì)于廢棄物處理過(guò)程中的熱能的回收還有潛力可挖掘。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種高溫等離子氣化合成氣的高效雙級(jí)換熱、雙級(jí)發(fā)電系統(tǒng)，解決以上技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題可以采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

高溫等離子氣化合成氣的高效雙級(jí)換熱、雙級(jí)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括一雙級(jí)換熱鍋爐，所述雙級(jí)換熱鍋爐為一設(shè)有兩個(gè)獨(dú)立的換熱通道的換熱鍋爐，所述兩個(gè)獨(dú)立換熱通道為高溫?fù)Q熱通道和中溫?fù)Q熱通道，所述高溫?fù)Q熱通道的進(jìn)氣口連接高溫等離子體反應(yīng)釜的合成氣輸出口，所述高溫?fù)Q熱通道的出氣口連接可燃?xì)廨斔凸艿溃龈邷氐入x子體反應(yīng)釜產(chǎn)生的高溫合成氣經(jīng)過(guò)所述高溫?fù)Q熱通道冷卻，以便完成第一級(jí)換熱，然后生成低溫低熱值可燃合成氣，所述可燃?xì)廨斔凸艿肋B接一燃?xì)獍l(fā)電機(jī)，用于將所述低溫低熱值可燃合成氣作為所述燃?xì)獍l(fā)電機(jī)的燃料進(jìn)行熱電轉(zhuǎn)換，以便完成第一級(jí)發(fā)電；

所述燃?xì)獍l(fā)電機(jī)的廢氣出口連接所述中溫?fù)Q熱通道的進(jìn)氣口，所述中溫?fù)Q熱通道的出氣口連接外部尾氣處理裝置，所述燃?xì)獍l(fā)電機(jī)運(yùn)作中產(chǎn)生的中溫尾氣經(jīng)過(guò)所述中溫通道的過(guò)程中進(jìn)行余熱回收，以便完成第二級(jí)換熱，所述雙級(jí)換熱鍋爐的清潔蒸汽出口連接一汽輪發(fā)電機(jī)，利用第一級(jí)換熱和第二級(jí)換熱時(shí)產(chǎn)生的清潔蒸汽進(jìn)行發(fā)電，以便完成第二級(jí)發(fā)電。

本發(fā)明通過(guò)設(shè)置內(nèi)置高溫?fù)Q熱通道和中溫?fù)Q熱通道的雙級(jí)換熱鍋爐，配以燃?xì)獍l(fā)電機(jī)和汽輪發(fā)電機(jī)，構(gòu)建了雙級(jí)換熱和雙級(jí)發(fā)電的工作模式，對(duì)高溫等離子體反應(yīng)釜在危廢料處理過(guò)程中產(chǎn)生的合成氣資源和其所具有的熱能進(jìn)行充分回收，結(jié)合了傳統(tǒng)焚燒發(fā)電方式和等離子體氣化發(fā)電方式的優(yōu)點(diǎn)，使得熱電轉(zhuǎn)換效率得到了有效提高，最大化回收了合成氣資源和熱能。

所述雙級(jí)換熱鍋爐包括鍋爐本體，所述鍋爐本體內(nèi)設(shè)有蒸汽罐、低中壓水管、所述高溫?fù)Q熱通道和所述中溫?fù)Q熱通道，所述低中壓水管的進(jìn)水端連接一水預(yù)熱器，所述水預(yù)熱器的進(jìn)水端連接外部鍋爐水供水管道，所述蒸汽罐的出氣端連接一蒸汽過(guò)熱器的進(jìn)氣端，所述蒸汽過(guò)熱器的出氣端連接所述汽輪發(fā)電機(jī)；

所述高溫?fù)Q熱通道內(nèi)設(shè)有高溫端換熱器，所述高溫端換熱器的兩端分別連接所述蒸汽罐和所述低中壓水管；

所述中溫?fù)Q熱通道內(nèi)設(shè)有中溫端換熱器，所述中溫端換熱器的兩端分別連接所述蒸汽罐和所述低中壓水管。

本發(fā)明通過(guò)設(shè)置單一蒸汽罐結(jié)構(gòu)，降低了不同換熱通道換熱后產(chǎn)生的蒸汽具有不同壓力而帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。工作中，高溫端換熱器內(nèi)的高壓力蒸汽與中溫端換熱器內(nèi)的中壓力蒸汽通過(guò)蒸汽罐這一中間儲(chǔ)氣空間進(jìn)行壓力平衡后輸送，確保氣體存儲(chǔ)和輸運(yùn)過(guò)程的安全性。

所述高溫?fù)Q熱通道內(nèi)沿著氣體流通方向設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)所述高溫端換熱器，任一所述高溫端換熱器的兩端分別以可拆卸方式連接所述蒸汽罐和所述低中壓水管。

所述中溫?fù)Q熱通道內(nèi)沿著氣體流通方向設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)所述中溫端換熱器，任一所述中溫端換熱器的兩端分別以可拆卸方式連接所述蒸汽罐和所述低中壓水管。

本發(fā)明中的換熱器采用模塊化設(shè)計(jì)，使得安裝和拆卸工作簡(jiǎn)單易于操作，降低了維護(hù)難度，可拆卸連接結(jié)構(gòu)使得每一個(gè)換熱器都成為獨(dú)立工作單元，單個(gè)換熱器損壞或者檢修時(shí)，不會(huì)影響到其他換熱器或者鍋爐本體，只需對(duì)該換熱器拆卸后進(jìn)行修理、更換或者其他方式的維護(hù)，過(guò)程中鍋爐依然可以恢復(fù)運(yùn)行。

任一所述高溫端換熱器由復(fù)數(shù)個(gè)換熱管呈束狀排列后組成，以便增強(qiáng)設(shè)備換熱能力；

所述中溫端換熱器采用與所述高溫端換熱器相同的結(jié)構(gòu)。