[發(fā)明專利]一種太陽能驅(qū)動固廢分段氣化制取高質(zhì)燃氣的裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010412043.6
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111548828A
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 牛淼淼;許萬軍;趙善輝;顧海明;孫榮岳;潘志越;梁國威
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工程學(xué)院
• 主分類號: C10J3/56
• 分類號: C10J3/56;C10J3/84
• 代理公司: 南京睿之博知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32296
• 代理人: 楊雷

一種太陽能驅(qū)動固廢分段氣化制取高質(zhì)燃氣的裝置及方法，屬于太陽能利用技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括定日鏡場、太陽能流化床、太陽能熔融爐、水蒸氣發(fā)生器、省煤器、空氣預(yù)熱器、布袋除塵器、脫硫塔、燃氣壓縮機及儲氣裝置。本發(fā)明由定日鏡場匯聚太陽能供熱，經(jīng)太陽能流化床與太陽能熔融爐分段氣化產(chǎn)生的高溫可燃氣，依次經(jīng)水蒸氣發(fā)生器、省煤器及空氣預(yù)熱器回收顯熱，隨后經(jīng)過布袋除塵器、脫硫塔凈化處理后形成高質(zhì)燃氣壓縮儲存或直接利用。本發(fā)明實現(xiàn)了太陽能驅(qū)動的分段氣化反應(yīng)系統(tǒng)，在處理固體廢棄物的同時能夠有效改善氣化可燃氣品質(zhì)，避免二噁英等二次污染物生成，提高系統(tǒng)氣化效率，合理利用過剩太陽能，兼具節(jié)能環(huán)保效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽能利用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種聚光太陽能驅(qū)動固體廢棄物分段氣化制取高品質(zhì)燃氣的方法及裝置。

背景技術(shù)

固體廢棄物（固廢）的定義為：“生產(chǎn)、生活和其他活動中產(chǎn)生的喪失原有利用價值或者雖未喪失利用價值但被拋棄或者放棄的固態(tài)、半固態(tài)和置于容器中的氣態(tài)的物品、物質(zhì)以及法律、行政法規(guī)規(guī)定納入固體廢物管理的物品、物質(zhì)。”隨著我國城市化進程的加速，居民生活水平不斷提高，固體廢棄物種類與總量與日俱增，出現(xiàn)產(chǎn)量難以控制、污染范圍廣、難治理等問題，固體廢棄物處理已成為國際公認的十大環(huán)境問題之一。

目前，固體廢棄物主要處理方式包括填埋、堆肥及焚燒等。填埋工藝簡單，但占據(jù)大量土地，其滲濾液泄露易造成土壤及地下水二次污染；堆肥占地面積小、資源化利用率高，但周期較長、過程較難控制；焚燒可實現(xiàn)固體廢棄物高效減量，但二噁英、呋喃類等致癌物的生成限制了該技術(shù)推廣。氣化作為一種新型熱化學(xué)處理方式，可在固體廢棄物減量化、無害化處理的同時實現(xiàn)資源的回收利用，過程中避免二噁英污染物生成，產(chǎn)生的燃氣可用于供熱發(fā)電、合成燃料或化學(xué)品等。但基于我國固體廢棄物自身特性，現(xiàn)階段氣化系統(tǒng)整體效率偏低，氣化產(chǎn)物熱值不高，燃氣焦油及灰分含量偏多。雖然國內(nèi)外學(xué)者提出了如等離子體氣化、催化氣化等新型氣化方案，可較好地改善燃氣品質(zhì)，但同時增加了氣化過程耗能或運行成本，造成產(chǎn)氣成本偏高，也制約了氣化商業(yè)化推廣應(yīng)用。

與此同時，我國太陽能資源豐富，具有清潔環(huán)保、可再生及分布廣泛等優(yōu)勢。近年來，太陽能光熱轉(zhuǎn)化技術(shù)迅速發(fā)展，為太陽能的高效獲取提供可靠保證，但也出現(xiàn)了較嚴重的消納問題。一方面由于間歇性太陽能與電網(wǎng)協(xié)調(diào)較復(fù)雜，另一方面部分地區(qū)太陽能建設(shè)規(guī)模遠超就地消納能力且缺乏外送通道，導(dǎo)致太陽能資源浪費嚴重。太陽能熱化學(xué)被認為是一種極具潛力的將熱能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的儲能方式。太陽能驅(qū)動固體廢棄物氣化反應(yīng)，可通過兩種可再生能源間的結(jié)合互補實現(xiàn)效率最大化能源利用，將太陽能熱能向合成氣燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)變。太陽能氣化不僅可實現(xiàn)太陽能的高效化學(xué)儲能，而且可為新型高耗能潔凈氣化技術(shù)提供充足能量，并進一步拓展太陽能利用方式，實現(xiàn)太陽能的穩(wěn)定應(yīng)用，在獲取燃氣的同時緩解當(dāng)前太陽能消納困難、浪費嚴重問題，開創(chuàng)能源利用新局面。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)目的：本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種聚光太陽能驅(qū)動固體廢棄物兩段氣化制取高品質(zhì)可燃氣的方法及系統(tǒng)，實現(xiàn)太陽能與固體廢棄物能源的綜合互補利用，將太陽能以化學(xué)能形式儲存，制取高品質(zhì)潔凈可燃氣。

本發(fā)明的另一目的在于提供一套聚光太陽能驅(qū)動、可改善燃氣品質(zhì)與氣化效率的分段固體廢棄物氣化裝置。

技術(shù)方案：一種太陽能驅(qū)動固廢分段氣化制取高質(zhì)燃氣的裝置，包括依次串聯(lián)的太陽能流化床、太陽能熔融爐、水蒸氣發(fā)生器、省煤器、空氣預(yù)熱器、布袋除塵器、脫硫塔、燃氣壓縮機、儲氣裝置；太陽能流化床、太陽能熔融爐的上部分別設(shè)置定日鏡場；水蒸氣發(fā)生器的出氣口分別與太陽能流化床、太陽能熔融爐連接；空氣預(yù)熱器的進氣口連接空壓機，空氣預(yù)熱器的出氣口分別與太陽能流化床、太陽能熔融爐連接。

基于本發(fā)明的太陽能驅(qū)動固廢分段氣化制取高質(zhì)燃氣裝置的方法，包括如下反應(yīng)流程：