一种集成垃圾等离子气化的工业硅矿热炉余热利用系统技术方案

本实用新型专利技术提出了一种集成垃圾等离子气化的工业硅矿热炉余热利用系统。该系统主要包括等离子气化与净化过程、固体氧化物燃料电池发电系统、工业硅的生产过程、余热回收系统以及蒸汽循环发电机组。该系统将气化技术应用于医疗垃圾以及危废的处理，同时将燃料电池高品质的尾气加以余热回收利用，提高工业硅余热锅炉产生的蒸汽参数，这样可以提高余热利用率，提高系统发电能力，同时实现了环保性能与固废资源化的高效协同利用。资源化的高效协同利用。资源化的高效协同利用。

【技术实现步骤摘要】
一种集成垃圾等离子气化的工业硅矿热炉余热利用系统


[0001]本技术属于固废资源化利用、多能互补领域的一种集成垃圾等离子气化的工业硅矿热炉余热利用系统。

技术介绍

[0002]工业硅是钢铁、有色、电子信息等产业的重要辅助材料，但同时也是资源、能源的消耗大户。我国是工业硅的生产和消费大国，目前我国的工业硅生产单位能耗达到13000KW.h/t以上,而西方国家先进指标达到了11000KW.h/t，相比之下大多数中小企业能耗差距很大。这表明我国工业硅冶炼节能潜力巨大。工业硅生产对电能的消耗和依赖很大，一定程度上推动了工业用电总量的增长，加剧了电能的供应紧张局面。如果工业硅生产线配套建设余热发电系统，可以有效降低工业硅能耗，减少CO2等温室气体排放，将具有十分明显的环保效益。
[0003]燃料电池是一种把氢能等燃料所具有的化学能直接转换成电能的装置，具有无噪声、高效率、无污染等诸多优点。固体氧化物燃料电池是一种中高温型燃料电池，其电堆工作温度约在600℃～１000℃之间，并且其尾气具有高品质，可加以再利用。
[0004]工业硅矿热炉生产过程中排放的烟气余热属于中温余热、废气流量较少，热品位较低，烟气余热的参数(温度、流量)具有一定的波动性，波动范围大，烟气经余热锅炉回收后可产生一定温度和压力的蒸汽，但蒸汽参数较低，一般不高于400℃；而燃料电池产生的尾气具有高品质，为充分利用烟气余热，将近1000℃的高品质的尾气可以用来提高硅余热锅炉的蒸汽参数，经蒸汽发生器热回收后的尾气进入余热锅炉进一步回收热量，提高余热利用效率。
[0005]本技术提出的一种集成垃圾等离子气化的工业硅矿热炉余热利用系统，将气化技术应用于医疗垃圾以及危废的处理，同时将燃料电池高品质的尾气加以余热回收利用，提高工业硅余热锅炉产生的蒸汽参数，这样可以提高余热利用率，提高系统发电能力，同时实现了环保性能与固废资源化的高效协同。

技术实现思路

[0006]本技术提出的一种集成垃圾等离子气化的工业硅矿热炉余热利用系统，其特征在于：包括等离子气化与净化过程、固体氧化物燃料电池发电系统、工业硅的生产过程、余热回收系统以及蒸汽循环发电机组；所述的等离子气化与净化过程包括等离子气化炉，合成气冷却器和脱硫装置；所述的固体氧化物燃料电池发电系统包括电堆、逆变器、1#发电机和燃烧器；所述的工业硅的生产过程包括工业炉；所述的余热回收系统包括余热锅炉和蒸汽发生器；所述的蒸汽循环发电机组包括蒸汽轮机，2#发电机，凝汽器，凝结水泵，低压加热器，除氧器，给水泵以及高压加热器；等离子气化炉出口与合成气冷却器进口相连，合成气冷却器出口与脱硫装置进口相连，脱硫装置出口连接电堆阳极进口，电堆出口依次连接逆变器、1#发电机，电堆阴阳极出口连接燃烧器进口；燃烧器出口依次连接蒸汽发生器、余
热锅炉；工业炉出口连接至余热锅炉进口，余热锅炉出口与蒸汽发生器进口相连，蒸汽发生器出口与蒸汽轮机入口相连，蒸汽轮机与2#发电机同轴连接，蒸汽轮机出口分别连接至凝汽器、低压加热器、除氧器、高压加热器；凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器顺次连接，高压加热器出口与余热锅炉入口相连。
[0007]所述的等离子气化炉用于医疗垃圾以及危废的处理，脱硫装置出来的合成气进入电堆阳极，作为燃料参与电化学反应。
[0008]所述的电堆阳极未反应完全的气体和阴极剩余氧化剂通入燃烧器进行燃烧，燃烧器出口的烟气在蒸汽发生器中进行余热回收利用。
[0009]所述的烟气经蒸汽发生器热回收利用后，与工业炉产生的烟气一同进入余热锅炉，对余热再加以利用。
[0010]本技术的有益效果为：
[0011]本技术提出的一种集成垃圾等离子气化的工业硅矿热炉余热利用系统。将气化技术应用于医疗垃圾以及危废的处理，气化产生的合成气进入燃料电池，燃料电池产生的高品质的尾气在蒸汽发生器中将硅余热锅炉产生的400℃左右的蒸汽进行再加热，以提高蒸汽参数，经蒸汽发生器利用后的烟气，与硅工业炉产生的烟气一同进入余热锅炉进行热回收后进入烟气净化装置。这样可以提高余热利用率，提高系统发电能力，同时实现了环保性能与固废资源化的高效协同利用。
附图说明
[0012]图1所示为一种集成垃圾等离子气化的工业硅矿热炉余热利用系统示意图。
[0013]图中：1
‑
等离子气化炉；2
‑
合成气冷却器；3
‑
脱硫装置；4
‑
电堆；5
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逆变器；6
‑
1#发电机；7
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燃烧器；8
‑
工业炉；9
‑
余热锅炉；10
‑
蒸汽发生器；11
‑
蒸汽轮机；12
‑
2#发电机；13
‑
凝汽器；14
‑
凝结水泵；15
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低压加热器；16
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除氧器；17
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给水泵；18
‑
高压加热器。
具体实施方式
[0014]本技术提供了一种集成垃圾等离子气化的工业硅矿热炉余热利用系统，下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步说明。
[0015]图1所示为一种集成垃圾等离子气化的工业硅矿热炉余热利用系统。
[0016]如图1所示，本技术提出的一种集成垃圾等离子气化的工业硅矿热炉余热利用系统，包括等离子气化与净化过程、固体氧化物燃料电池发电系统、工业硅的生产过程、余热回收系统以及蒸汽循环发电机组。
[0017]所述的等离子气化与净化部分中物料、工质的主要流程为：医疗垃圾、工业炉产生的危废、气化剂进入等离子气化炉1，它会接触到高温等离子体弧(温度范围从1500
°
C到5500
°
C)，在等离子气化炉1中有机组分被转化为高质量的合成气和无机/残留馏分转化为稳定的玻璃化矿渣，其中矿渣从气化炉底部排出，高质量的合成气进入合成气冷却器2中被冷却和压缩到一定温度和一定压力；只有洁净的合成气才可以进入电堆4作为阳极燃料与进入阴极的空气发生电化学反应，因此从合成气冷却器2出来的合成气还要进一步通过脱硫装置3除去合成气中的硫元素。
[0018]所述的固体氧化物燃料电池发电系统工质的主要流程为：等离子气化炉1气化产
生的合成气经冷却和净化后进入电堆4阳极，空气通入电堆4阴极，阴阳极气体在电堆4内发生电化学反应，电池发出电能的同时，电化学反应产生的热量将未反应完全的阴阳极气体加热，阳极未反应完全的气体和阴极剩余氧化剂通入燃烧器7进行燃烧。
[0019]所述的工业硅的生产过程工质的主要流程为，原料在工业炉8内发生反应，产生工业硅和危废，产生的危废可以送入等离子气化炉1中生成合成气，工业炉8产生的烟气进入余热锅炉9进行热回收利用。
[0020]所述的余热回收系统工质的主要流程为：余热锅炉9出来的过热蒸汽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成垃圾等离子气化的工业硅矿热炉余热利用系统，其特征在于：包括等离子气化与净化过程、固体氧化物燃料电池发电系统、工业硅的生产过程、余热回收系统以及蒸汽循环发电机组；所述的等离子气化与净化过程包括等离子气化炉(1），合成气冷却器（2）和脱硫装置(3）；所述的固体氧化物燃料电池发电系统包括电堆（4）、逆变器（5）、1#发电机（6）和燃烧器（7）；所述的工业硅的生产过程包括工业炉（8）；所述的余热回收系统包括余热锅炉（9）和蒸汽发生器（10）；所述的蒸汽循环发电机组包括蒸汽轮机（11），2#发电机（12），凝汽器（13），凝结水泵（14），低压加热器（15），除氧器（16），给水泵（17）以及高压加热器（18）；等离子气化炉（1）出口与合成气冷却器（2）进口相连，合成气冷却器（2）出口与脱硫装置(3）进口相连，脱硫装置（3）出口连接电堆（4）阳极进口，电堆（4）出口依次连接逆变器（5）、1#发电机（6），电堆（4）阴阳极出口连接燃烧器（7）进口；燃烧器（7）出口依次连接蒸汽发生器（10）、余热锅炉（9）；工业炉（8）出口连接至余热锅炉（9）进口，余热锅炉（9）出口与蒸汽发生器(10)进口相连，蒸汽发生器...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯福媛，陈衡，赵淑媛，潘佩媛，徐钢，刘彤，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：新型
国别省市：