城市生活垃圾热处理-化学链气化耦合制氢的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种城市生活垃圾热处理

【技术实现步骤摘要】
城市生活垃圾热处理
‑
化学链气化耦合制氢的系统和方法


[0001]本专利技术属于垃圾处理
，具体涉及一种城市生活垃圾热处理
‑
化学链气化耦合制氢的系统和方法。

技术介绍

[0002]目前城市生活垃圾的处理方法主要有卫生填埋、堆肥和焚烧等。
[0003]卫生填埋是一种将垃圾填入谷地、平地或地坑内，经压实覆土后使其发生物理、化学、生物等变化，分解有机质，达到无害化目的的一种处理方式。但垃圾填埋之后，产生的沼气和垃圾渗滤液等会对大气、土壤、地表水体和地下水造成严重污染，并且垃圾填埋还占用了大量的土地资源，破坏生态环境。
[0004]堆肥处理是一种利用微生物将垃圾中的有机物质进行分解，使之转化为稳定的腐殖质的有机肥料的处理方式。但由于垃圾中有不可腐烂的有机物和无机物，因此堆肥技术不能彻底解决垃圾问题。
[0005]垃圾焚烧因其无害化较彻底、减容量大、处理时间短、可以回收热能、占地面积较小等优点而倍受关注。焚烧处理技术的核心是燃烧的合理组织和二次污染的防治。垃圾焚烧对环境的二次污染物主要源于焚烧过程中产生的烟气。焚烧烟气中含有大量酸性气体、有机类污染物、颗粒物及重金属等,成为制约垃圾焚烧推广应用的瓶颈。
[0006]化学链重整直接制氢技术使用固态金属氧化物作为氧载体代替传统重整过程中所需的纯氧，将燃料直接转化为高纯度的合成气或者二氧化碳和水，被还原的金属氧化物则可以与水蒸气再生并直接产生氢气，实现了氢气的近零能耗原位分离，是一种绿色高效的新型制氢过程。目前，化学链制氢工艺中主要采用气态燃料，液体、固体燃料直接化学链制氢技术研究相对较少，大多处在过程模拟及实验室研发阶段。
[0007]城市生活垃圾作为一种废弃资源，分布广泛，资源丰富。以城市生活垃圾制备氢气，一方面可以实现城市生活垃圾的高效利用，另一方面可以获得可再生的氢气，具有环境友好和可持续的特点。

技术实现思路

[0008]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种城市生活垃圾热处理
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化学链气化耦合制氢的系统。该系统中通过设置依次连接的预处理单元、热处理单元、化学链气化耦合制氢单元和余热利用单元，将城市生活垃圾热处理转化为固相(垃圾半焦粉)、液相(油相)和气相(焦油气)原料，进行化学链气化以及利用载氧体的化学链循环耦合制氢，获得高品质氢气的同时对余热回收利用，从而实现了城市生活垃圾的清洁、高效利用。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：城市生活垃圾热处理
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化学链气化耦合制氢的系统，其特征在于，包括依次连接的预处理单元、热处理单元、化学链气化耦合制氢单元和余热利用单元；
[0010]所述预处理单元包括干湿分选设备和配合连接在干湿分选设备上的进料斗，所述干湿分选设备的第一出口依次与第一螺旋给料机、第一破碎设备连接，所述第一破碎设备的出口与调浆池连接，所述干湿分选设备的第二出口依次与第二螺旋给料机、第二破碎设备连接；
[0011]所述热处理单元包括与调浆池连接的第一热处理反应器，所述第一热处理反应器的出口依次与泄压罐、三相分离器连接，所述三相分离器的第一出口与第二破碎设备的出口管道连通，所述第二破碎设备的出口管道与第二热处理反应器连接，所述第二热处理反应器的第一出口与第三破碎设备连接，第二出口与第一旋风分离器连接；
[0012]所述化学链气化耦合制氢单元包括气流床反应器，所述气流床反应器的上侧壁上安装有用于送入氧化态载氧体的射流装置，底部开设有排渣口，所述气流床反应器的入口与泄压罐的第一出口、三相分离器的第二出口、第三破碎设备的出口、第一旋风分离器的出口连接，且气流床反应器的第一出口与磁选分离设备连接，第二出口与第二旋风分离器连接，所述磁选分离设备(的出口与蒸汽反应器的第一入口连接，且蒸汽反应器的第二入口与水蒸气进口总管连接，所述蒸汽反应器的第一出口与第三旋风分离器连接，第二出口与空气反应器的第一入口连接，所述空气反应器的第二入口与空气进口总管连接，第一出口与气流床反应器连接，第二出口与第二热处理反应器连接；
[0013]所述余热利用单元包括依次连接的余热锅炉、换热器、冷却器和气液分离器，所述余热锅炉的入口与第二旋风分离器和第三旋风分离器的出口连接，出口与换热器的入口连接，所述换热器的出口与冷却器的入口连接，所述冷却器的出口与气液分离器的入口连接，且气液分离器的出口分别与气体输出管和氢气输出管连接。
[0014]上述的城市生活垃圾热处理
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化学链气化耦合制氢的系统，其特征在于，所述热处理单元还包括设置在第二热处理反应器的第一出口与第三破碎设备之间的收集池。
[0015]上述的城市生活垃圾热处理
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化学链气化耦合制氢的系统，其特征在于，所述气流床反应器的入口处设置有四通道烧嘴，所述四通道烧嘴由中心轴重合的由内到外依次环套的四层环行套管组成，并形成四个进料通道。
[0016]上述的城市生活垃圾热处理
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化学链气化耦合制氢的系统，其特征在于，所述四通道烧嘴上连接有进口管路控制单元，所述进口管路控制单元中包含四条进口管道，分别与泄压罐的第一出口、三相分离器的第二出口、第三破碎设备的出口、第一旋风分离器的出口连通，且对应的进口管道上分别设置有水蒸气控制阀、油相控制阀、半焦粉控制阀和焦油气控制阀。
[0017]上述的城市生活垃圾热处理
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化学链气化耦合制氢的系统，其特征在于，所述射流装置包括气流床反应器的上侧壁上相对设置的第一射流装置和第二射流装置。
[0018]上述的城市生活垃圾热处理
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化学链气化耦合制氢的系统，其特征在于，所述第二热处理反应器为旋转热处理炉。
[0019]另外，本专利技术还公开了一种采用上述的系统进行城市生活垃圾热处理
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化学链气化耦合制氢的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
[0020]步骤一、预处理：将城市生活垃圾经进料斗送入干湿分选设备进行分离，得到湿可燃垃圾和干可燃垃圾，然后将湿可燃垃圾经第一螺旋给料机送入第一破碎设备进行湿磨破碎至粒径小于10mm，再送入调浆池中调制成料浆，将干可燃垃圾经第二螺旋给料机送入第
二破碎设备中破碎至粒径小于20目，得到颗粒；
[0021]步骤二、热处理：将步骤一中得到的料浆送入第一热处理反应器中进行第一热处理反应，然后将第一热处理反应的产物送入泄压罐停留泄压，并将泄压产生的水蒸气送入气流床反应器中，产物继续进入三相分离器中进行分离，得到水相、油相和渣相，将渣相送入第二破碎设备的出口管道，将水相回收进行肥料化处理利用；
[0022]将步骤一中得到的颗粒经出口管道与送入出口管道中的渣相送入第二热处理反应器中进行第二热处理反应，得到焦油气和半焦，将焦油气送入第一旋风分离器中进行除尘保温，将半焦送入第三破碎设备中进行粉碎得到半焦粉；
[0023]步骤三、化学链气化耦合制氢本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.城市生活垃圾热处理
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化学链气化耦合制氢的系统，其特征在于，包括依次连接的预处理单元、热处理单元、化学链气化耦合制氢单元和余热利用单元；所述预处理单元包括干湿分选设备(1
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2)和配合连接在干湿分选设备(1
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2)上的进料斗(1
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1)，所述干湿分选设备(1
‑
2)的第一出口依次与第一螺旋给料机(1
‑
3)、第一破碎设备(1
‑
4)连接，所述第一破碎设备(1
‑
4)的出口与调浆池(1
‑
5)连接，所述干湿分选设备(1
‑
2)的第二出口依次与第二螺旋给料机(1
‑
6)、第二破碎设备(1
‑
7)连接；所述热处理单元包括与调浆池(1
‑
5)连接的第一热处理反应器(2
‑
1)，所述第一热处理反应器(2
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1)的出口依次与泄压罐(2
‑
2)、三相分离器(2
‑
3)连接，所述三相分离器(2
‑
3)的第一出口与第二破碎设备(1
‑
7)的出口管道连通，所述第二破碎设备(1
‑
7)的出口管道与第二热处理反应器(2
‑
4)连接，所述第二热处理反应器(2
‑
4)的第一出口与第三破碎设备(2
‑
5)连接，第二出口与第一旋风分离器(2
‑
6)连接；所述化学链气化耦合制氢单元包括气流床反应器(3
‑
1)，所述气流床反应器(3
‑
1)的上侧壁上安装有用于送入氧化态载氧体的射流装置，底部开设有排渣口，所述气流床反应器(3
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1)的入口与泄压罐(2
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2)的第一出口、三相分离器(2
‑
3)的第二出口、第三破碎设备(2
‑
5)的出口、第一旋风分离器(2
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6)的出口连接，且气流床反应器(3
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1)的第一出口与磁选分离设备(3
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4)连接，第二出口与第二旋风分离器(3
‑
5)连接，所述磁选分离设备(3
‑
4)的出口与蒸汽反应器(3
‑
2)的第一入口连接，且蒸汽反应器(3
‑
2)的第二入口与水蒸气进口总管连接，所述蒸汽反应器(3
‑
2)的第一出口与第三旋风分离器(3
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6)连接，第二出口与空气反应器(3
‑
3)的第一入口连接，所述空气反应器(3
‑
3)的第二入口与空气进口总管连接，第一出口与气流床反应器(3
‑
1)连接，第二出口与第二热处理反应器(2
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4)连接；所述余热利用单元包括依次连接的余热锅炉(4
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1)、换热器(4
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2)、冷却器(4
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3)和气液分离器(4
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4)，所述余热锅炉(4
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1)的入口与第二旋风分离器(3
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5)和第三旋风分离器(3
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6)的出口连接，出口与换热器(4
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2)的入口连接，所述换热器(4
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2)的出口与冷却器(4
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3)的入口连接，所述冷却器(4
‑
3)的出口与气液分离器(4
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4)的入口连接，且气液分离器(4
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4)的出口分别与气体输出管和氢气输出管连接。2.根据权利要求1所述的城市生活垃圾热处理
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化学链气化耦合制氢的系统，其特征在于，所述热处理单元还包括设置在第二热处理反应器(2
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4)的第一出口与第三破碎设备(2
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5)之间的收集池。3.根据权利要求1所述的城市生活垃圾热处理
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化学链气化耦合制氢的系统，其特征在于，所述气流床反应器(3
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1)的入口处设置有四通道烧嘴，所述四通道烧嘴由中心轴重合的由内到外依次环套的四层环行套管组成，并形成四个进料通道。4.根据权利要求1所述的城市生活垃圾热处理
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化学链气化耦合制氢的系统，其特征在于，所述四通道烧嘴上连接有进口管...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢欣馨，贺根良，郑亚兰，韦孙昌，张瑜，徐宏伟，袁善录，葛启明，赵蒙，张晓慧，
申请(专利权)人：西北化工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：