[發(fā)明專利]垃圾熱解發(fā)電系統(tǒng)及其應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN106602118A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡先明;肖磊;張安強;賈懿曼;任浩華;吳道洪
• 申請（專利權(quán)）人: 北京神霧環(huán)境能源科技集團股份有限公司
• 主分類號: H01M8/22
• 分類號: H01M8/22;H01M8/0606;C10B53/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11201
• 代理人: 趙天月

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及垃圾熱解發(fā)電系統(tǒng)，以及利用前述的垃圾熱解發(fā)電系統(tǒng)進行發(fā)電的方法。

背景技術(shù)

隨著我國城市化的迅猛發(fā)展，生活垃圾產(chǎn)量也在與日俱增，垃圾圍城的環(huán)境現(xiàn)狀日益嚴重，對人類的生存環(huán)境造成了惡劣影響。如何妥善處理生活垃圾成為了當前人們關(guān)注的一個環(huán)境焦點問題。目前垃圾處理方法主要有焚燒、熱解、填埋和堆肥等。垃圾熱解可產(chǎn)生大量的熱解氣、熱解油等產(chǎn)品，環(huán)保性好，經(jīng)濟性高，具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

垃圾熱解產(chǎn)生的主要成分包括氫氣、一氧化碳等小分子可燃氣體，具有很高的使用價值。將垃圾熱解氣燃燒發(fā)電雖然已取得一定成果，并且相比垃圾焚燒發(fā)電，污染物排放大幅降低，但是仍然有污染物的排放。由此，垃圾熱解產(chǎn)生的熱解氣發(fā)電系統(tǒng)有待改進。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種垃圾熱解發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)將垃圾熱解氣中的氫氣分離提純后發(fā)電，發(fā)電過程幾乎不產(chǎn)生新的污染物，清潔環(huán)保，并且發(fā)電效率高，發(fā)電輸出穩(wěn)定。

需要說明的是，本發(fā)明是基于發(fā)明人的下列工作而完成的：

垃圾熱解產(chǎn)生的熱解氣的主要成分包括氫氣、一氧化碳等小分子可燃氣體，具有很高的使用價值。現(xiàn)將垃圾熱解氣燃燒發(fā)電并已取得一定成果，并且相比垃圾焚燒發(fā)電，污染物排放大幅降低，但是仍然有污染物的排放。而氫能是公認的清潔能源，它具有燃燒熱值高，其燃燒產(chǎn)物為水，不會帶來環(huán)境污染。發(fā)明人利用氫氣變壓吸附裝置將熱解氣進行氫氣分離提純處理，再以氫氣為燃料利用氫燃料電池進行發(fā)電，不僅發(fā)電啟動速度快，輸出電能穩(wěn)定，環(huán)境適應(yīng)能力強，而且電化反應(yīng)唯一副產(chǎn)品為水，節(jié)能環(huán)保，避免了鉛、硫酸以及其他酸性污染物的排放。由此，利用該系統(tǒng)提取熱解氣中的氫氣，利用氫燃料電池發(fā)電具有十分優(yōu)越的環(huán)保優(yōu)勢和經(jīng)濟優(yōu)勢。

因而，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種垃圾熱解發(fā)電系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該系統(tǒng)包括：

垃圾熱解裝置，所述垃圾熱解裝置具有垃圾入口、燃料入口、熱解碳出口和熱解油氣出口；

熱解油氣凈化裝置，所述熱解油氣凈化裝置包括：

熱解油氣冷卻器，所述熱解油氣冷卻器具有熱解油氣入口、油水混合物出口和冷卻的熱解氣出口，所述熱解油氣入口與所述熱解油氣出口相連；

焦油捕集器，所述焦油捕集器具有冷卻的熱解氣入口、焦油出口和熱解氣出口，所述冷卻的熱解油氣入口與所述冷卻的熱解油氣出口相連；

活性炭吸附塔，所述活性炭吸附塔具有熱解氣入口和凈化后的熱解氣出口，所述熱解氣入口與所述熱解氣出口相連；

氫氣變壓吸附裝置，所述氫氣變壓吸附具有凈化后的熱解氣入口、氫氣出口和尾氣出口，所述凈化后的熱解氣入口與所述凈化后的熱解氣出口相連；以及

氫燃料電池發(fā)電裝置，所述氫燃料電池發(fā)電裝置具有氫氣入口、氧氣入口、排水口和電輸出端，所述氫氣入口與所述氫氣出口相連。

根據(jù)本發(fā)明實施例的垃圾熱解發(fā)電系統(tǒng)，利用氫氣變壓吸附裝置將垃圾熱解裝置產(chǎn)生的熱解氣進行氫氣分離提純處理，再以氫氣為燃料利用氫燃料電池進行發(fā)電，不僅發(fā)電啟動速度快，輸出電能穩(wěn)定，環(huán)境適應(yīng)能力強，而且電化反應(yīng)唯一副產(chǎn)品為水，節(jié)能環(huán)保，避免了鉛、硫酸以及其他酸性污染物的排放。由此，利用該系統(tǒng)提取熱解氣中的氫氣，利用氫燃料電池發(fā)電不僅具有十分優(yōu)越的環(huán)保優(yōu)勢和經(jīng)濟優(yōu)勢，而且將生活垃圾處理與氫氣生產(chǎn)聯(lián)系起來，實現(xiàn)了固廢處理與新能源開發(fā)利用的雙贏效果。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的垃圾熱解發(fā)電系統(tǒng)還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述氫氣變壓吸附裝置包括：多個變壓吸附組件，所述多個變壓吸附組件設(shè)置在所述氫氣變壓吸附裝置內(nèi)，且所述多個變壓吸附組件串聯(lián)連接。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述多個變壓吸附組件為4-6個變壓吸附組件。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述氫氣變壓吸附裝置的吸附壓力范圍為0.6-2.0MPa。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述氫燃料電池發(fā)電裝置包括：燃料電池堆，所述燃料電池堆具有氫氣入口、氧氣入口、水出口和電輸出端；水熱控制器，所述水熱控制器具有水入口和排水口，所述水入口與所述水出口相連；電子控制裝置，所述電子控制裝置與所述燃料電池堆和所述水熱控制器相連。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述熱解油氣冷卻器包括循環(huán)冷卻水泵。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，其特征在于，該系統(tǒng)進一步包括：尾氣返回管路，所述尾氣返回管路分別與所述氫氣分離提純裝置的尾氣出口和所述熱解裝置的燃料入口相連。