一种利用燃料电池的有机固废热解发电系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种利用燃料电池的有机固废热解发电系统及其方法，系统包括干燥装置、热解炉、高温除尘器、焦油冷凝收集器、油水分离器、热解气净化装置、焦油热解炉、燃料电池、余热回收装置、发电装置和尾气净化装置。将热解炉和焦油热解炉生成的热解气用于燃料电池发电，燃料电池产生的高温尾气用于热解焦油、余热发电以及干燥有机固废原料，以提高能源利用效率；利用燃料电池和余热锅炉发电实现有机固废处理、发电于一体的节能联产系统。

【技术实现步骤摘要】
一种利用燃料电池的有机固废热解发电系统及其方法
本专利技术涉及有机固废处理
，具体涉及一种利用燃料电池的有机固废热解发电系统及其方法。
技术介绍
随着我国社会经济的快速发展、人民生活水平的提高和工农业技术的不断发展，有机固废的产生量不断增加。目前有机固废处理方法主要包含生物处理和热处理两种。针对生物处理而言，现阶段首要的技术短板是有机质转换速率还不够高，停留时间较长，回收资源的产生量有待提高，微生物定向调控与新工艺原理欠缺，微量及有毒有害物质的去除还存有相应的环境风险。热处理法主要为焚烧法和热解法，焚烧法处理能够实现垃圾无害化、减量化、资源化处理，但有机固废是在过量空气条件下进行剧烈的氧化燃烧，烟气产生量大，含氯、含溴有机固废在燃烧过程容易产生二噁英剧毒污染物。热解法是有机固废热解气化从有机固废中回收热解气的再生能源技术，二噁英产生率低，但一般热解处理采用的是燃气加热，自动化程度低，设备要求高，而采用电加热的方法可以解决燃气加热不足的问题，但设备运行的电力成本较高。固体氧化物燃料电池，对燃料的适应性强，能在多种燃料的情况下，提供高品质余热，实现热电联产，燃料利用率高。申请号为CN108728140A的中国专利公开了有机危废低温热解发电系统，它包括以下步骤，该系统运行时，有机危废由原料分类进料线输送进入热解线实现热解，然后经油水分离线实现油水分离，产生的气体通过热风线回流至热解线以及余热锅炉发电线进行再利用，热解线和油水分离线还通过余热锅炉发电线利用进行发电，而VOCs收集处理线将收集的VOCs气体作为燃空气进入余热锅炉发电线燃烧，热解线和余热锅炉发电线产生的尾气经尾气处理线净化处理后达标排放。该工艺将收集到的焦油直接用于燃烧发电，而在有机危废中，一般含有氯、溴元素，收集到的焦油中也一般含有氯、溴元素，焦油采取直接燃烧的方式易生成二噁英，不利于环保。申请号为CN111640971A的中国专利公开了一种基于燃料电池联合发电的垃圾处理系统及方法，该工艺包括垃圾气化子系统和燃料电池联合发电子系统，垃圾气化子系统包括垃圾气化炉、净化系统和废热锅炉，燃料电池联合发电子系统包括预热器、空气压缩机、空气预热器、燃料电池、逆变器、燃烧室、余热锅炉和热力发电系统，垃圾气化子系统将垃圾进行气化，实现垃圾的减量化，燃料电池联合发电子系统将垃圾气化气中可燃气体的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，未反应的可燃气体燃烧后通过热力发电系统进行发电，尾气用于预热垃圾气化气和空气。该系统方法显示，燃料电池发电时产生的尾气仅对预热气化气和空气，但实际燃料电池发电过程中，产生的高温尾气是巨量的，如果高温尾气仅仅用于预热空气和气化气，使得能源利用率低。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种利用燃料电池的有机固废热解系统及其方法，该系统和方法能实现有机固废资源化的高效利用及无害化处理，处理过程中无二噁英产生，更有利于环保。本专利技术的目的采用如下技术方案实现：一种利用燃料电池的有机固废热解发电系统，包括干燥装置、热解炉、高温除尘器、焦油冷凝收集器、油水分离器、热解气净化装置、焦油热解炉、燃料电池、余热回收装置、发电装置和尾气净化装置；干燥装置的出口与热解炉的进口连接，热解炉的热解气出口与高温除尘器的进口连接，高温除尘器的出口与焦油冷凝收集装置的进气口连接；焦油冷凝收集装置的出气口与热解气净化装置的进气口连接，焦油冷凝收集器的出油口与油水分离器的进油口连接，油水分离器的出油口与焦油热解炉的进油口连接；焦油热解炉的出气口与热解气净化装置连接；热解气净化装置的出气口与燃料电池的进气口连接，燃料电池的出气口与焦油热解炉连接，焦油热解炉与余热回收装置连接，余热回收装置的出气口与分别发电装置的进气口和干燥装置的进气口连接，干燥装置的出气口与尾气净化装置的进气口连接；发电装置和燃料电池分别与热解炉连接。所述的有机固废包括生活垃圾、废旧塑料、废旧轮胎、农林固废、含油污泥、废树脂、废旧线路板及边角料、废盐渣、废旧锂电池、化工医药残渣、油漆残渣等。具体地，发电装置为汽轮机。热解炉热解所需要的能量来自于燃料电池和汽轮机发电产生的电能，或者外部供电。余热回收装置可为余热锅炉。将有机固废通过干燥后进入到热解炉内进行热解得到热解渣和热解气，热解气依次进入到高温除尘器、焦油冷凝收集装置、热解气净化装置，在高温除尘器收集到粉尘，在焦油冷凝收集装置收集到焦油，热解气净化装置将热解气中的无机酸性气体进行吸收，净化后的热解气进入到燃料电池进行电化学反应发电；热解气作为燃料电池的发电原料，燃料电池发电时产生的高温尾气将焦油冷凝收集装置收集到的焦油进行催化分解，在焦油热解炉中生成的二次热解气经过热解气净化装置净化后，作为燃料电池的发电燃料；高温尾气经过焦油热解炉后转变为中温尾气，中温尾气通过余热锅炉进一步回收热能，用于汽轮机发电系统发电，经过汽轮机发电系统后的低温尾气，余热锅炉将低温尾气运送至干燥装置，用于干燥有机固废原料，经干燥装置换热后的尾气通过尾气净化装置将其净化后排放；燃料电池和汽轮机产生的电能供热解炉加热，也可引入外部供电。进一步，所述热解炉的进口和出气口上均设有密封装置，防止空气进入到热解炉内部。再进一步，所述热解炉的外部设有电加热夹套装置，发电装置和燃料电池分别与电加热夹套装置连接；电热元件为电阻丝和/或硅碳棒。进一步，所述焦油热解炉的出气口设有密封装置，防止油渣出料时，空气进入到焦油热解炉内部。再进一步，所述燃料电池为固态氧化物燃料电池。进一步，所述尾气净化装置包括先后连接的除尘处理装置和喷淋塔吸收装置，干燥装置的尾气出口与除尘处理装置连接。再进一步，所述热解气净化装置内部装有净化吸收剂，净化吸收剂为氧化钙。利用燃料电池的有机固废热解发电系统的方法，包括以下步骤：1)将有机固废原料加入到干燥装置，干燥温度为90～150℃，去除有机固废原料中的水分；2)将步骤1)干燥后的有机固废加入热解炉中，生成热解渣和热解气，热解炉的热解温度为500～1000℃；热解气中含有粉尘、焦油及可燃碳氢化合物；热解渣中含有碳粉和其他有价物料，可以对其进行资源化回收。3)将步骤2)所得的热解气通入高温除尘器，收集粉尘；除尘温度不低于400℃，防止焦油冷凝在高温除尘器中，由于高温除尘器捕捉到的粉尘成分和热解渣成分相似，可将热解渣和粉尘一块收集；4)经步骤3)除尘后的热解气通入到焦油冷凝收集装置，收集焦油，脱焦后的热解气进入到热解气净化装置后，再作为燃料气通入燃料电池；5)将步骤4)收集的焦油通入到油水分离器后，将焦油中的水分除去，再送入焦油热解炉中进行催化热解，热解温度为700～900℃，生成二次热解气；6)将步骤5)所得的二次热解气通入到热解气净化装置，将热解气中的无机酸性气体净化吸收；7)经步骤6)净化后的二次热解气主要成分为甲烷、氢气、一氧化碳等小分子可燃气体，将其作为燃料气进入到燃料电池中进行电化学反应，助燃气体为空本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用燃料电池的有机固废热解发电系统，其特征在于，包括干燥装置、热解炉、高温除尘器、焦油冷凝收集器、油水分离器、热解气净化装置、焦油热解炉、燃料电池、余热回收装置、发电装置和尾气净化装置；干燥装置的出口与热解炉的进口连接，热解炉的热解气出口与高温除尘器的进口连接，高温除尘器的出口与焦油冷凝收集装置的进气口连接；焦油冷凝收集装置的出气口与热解气净化装置的进气口连接，焦油冷凝收集器的出油口与油水分离器的进油口连接，油水分离器的出油口与焦油热解炉的进油口连接；焦油热解炉的出气口与热解气净化装置连接；热解气净化装置的出气口与燃料电池的进气口连接，燃料电池的出气口与焦油热解炉连接，焦油热解炉与余热回收装置连接，余热回收装置的出气口与分别发电装置的进气口和干燥装置的进气口连接；干燥装置的出气口与尾气净化装置的进气口连接；发电装置和燃料电池分别与热解炉连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用燃料电池的有机固废热解发电系统，其特征在于，包括干燥装置、热解炉、高温除尘器、焦油冷凝收集器、油水分离器、热解气净化装置、焦油热解炉、燃料电池、余热回收装置、发电装置和尾气净化装置；干燥装置的出口与热解炉的进口连接，热解炉的热解气出口与高温除尘器的进口连接，高温除尘器的出口与焦油冷凝收集装置的进气口连接；焦油冷凝收集装置的出气口与热解气净化装置的进气口连接，焦油冷凝收集器的出油口与油水分离器的进油口连接，油水分离器的出油口与焦油热解炉的进油口连接；焦油热解炉的出气口与热解气净化装置连接；热解气净化装置的出气口与燃料电池的进气口连接，燃料电池的出气口与焦油热解炉连接，焦油热解炉与余热回收装置连接，余热回收装置的出气口与分别发电装置的进气口和干燥装置的进气口连接；干燥装置的出气口与尾气净化装置的进气口连接；发电装置和燃料电池分别与热解炉连接。


2.如权利要求1所述的利用燃料电池的有机固废热解发电系统，其特征在于，所述热解炉的进口和出气口上均设有密封装置。


3.如权利要求1所述的利用燃料电池的有机固废热解发电系统，其特征在于，所述热解炉的外部设有电加热夹套装置，发电装置和燃料电池分别与电加热夹套装置连接；电热元件为电阻丝和/或硅碳棒。


4.如权利要求1所述的利用燃料电池的有机固废热解发电系统，其特征在于，所述焦油热解炉的出气口设有密封装置。


5.如权利要求1所述的利用燃料电池的有机固废热解发电系统，其特征在于，所述燃料电池为固态氧化物燃料电池。


6.如权利要求1所述的利用燃料电池的有机固废热解发电系统，其特征在于，所述尾气净化装置包括先后连接的除尘处理装置和喷淋塔吸收装置，干燥装置的尾气出口与除尘处理装置连接。


7.如权利要求1所述的利用燃料电池的有机固废...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭李，蔡珠华，王志成，赖喜锐，雷俊禧，
申请(专利权)人：广州维港环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44