一种垃圾气化制氢耦合SOFC热电联供系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种垃圾高效气化制氢耦合SOFC热电联供系统，系统包括：依次连接的生活垃圾存储单元、高压挤压单元、干垃圾造粒单元、成型料烘干单元、气化料气化单元、合成气净化单元、净化气变换单元和固体氧化物燃料电池；固体氧化物燃料电池的电力出口连接储能单元，余热出口连接换热单元，换热单元的热力出口分别与所述成型料烘干单元的第一热力入口以及所述净化气变换单元的第二热力入口相连。该系统，能降低生活垃圾的处理成本，提升生活垃圾的利用效率，增加经济效益，具有流程简单、结构紧凑、占地面积小、投资少、运行效率高等诸多优点，环境效益及经济效益显著。环境效益及经济效益显著。环境效益及经济效益显著。

【技术实现步骤摘要】
一种垃圾气化制氢耦合SOFC热电联供系统


[0001]本技术涉及垃圾利用领域，尤其涉及一种垃圾气化制氢耦合固体氧化物燃料电池(SOFC)热电联供系统。

技术介绍

[0002]城乡生活垃圾处理关系到人民群众的切身利益和健康安全，是城市治理和环境保护的重要内容之一，是社会文明发达程度的重要衡量指标。
[0003]近年来，生活垃圾的无害化处理主要以焚烧发电为主，因为焚烧发电处理相较于卫生填埋，具有占地面积小、处理效率高、污染物排放少、容易控制等特点，并且还能够利用焚烧产生的热能发电，实现生活垃圾的资源化。但现有的垃圾焚烧发电方式经济效益较差，存在处理环节复杂、路线长、可持续运行性差以及不适用于县域规模较小的垃圾处置等问题。
[0004]垃圾气化是一种相比垃圾焚烧发电较有前景的垃圾处置技术，是在密闭的气化炉中，在气化剂的作用及高温下，将垃圾进行氧化还原反应，使垃圾释放出大量的一氧化碳、氢气、甲烷等可燃性的气体的过程，可以根据下游用气需要调节合成气的成分，由于整体反应过程是在还原气氛下，故可以有效避免二噁英的形成，具有环保、经济、灵活的特点。但垃圾气化一般需要对进料垃圾分选进行干湿分离预处理，以提升垃圾能量密度及热值。
[0005]而目前已有的分选技术普遍存在工艺链条长，分选工艺复杂，操作难度大，干湿分离效果差等问题，无法满足垃圾气化的要求。如中国专利申请号201510453853.5公开了一种垃圾分选设备及应用于垃圾分选设备的控制方法和装置，该专利技术为了提高分选效果设置了多级分选系统，工艺链条冗长，环节复杂，涉及的设备较多，操作较为复杂，占地面积大，经济性差，对于含有较多油脂的餐厨垃圾、厨余垃圾等由于粘附作用强，分选效果较差，不能实现较好的干湿分离。
[0006]同时，现有垃圾热解及气化制氢技术存在产氢量低，或不能产生富氢合成气，或气化操作运维不稳定的问题。如：中国专利申请号201611122922.5公开了一种垃圾制氢的系统和方法，该专利技术只是对垃圾进行热解处理，并将热解获得的热解气、热解焦油进行二次高温裂解处理，虽通过复杂的工艺流程获得了富氢气体，但总产氢量极低，同时热解碳和焦油裂解碳未能得到充分利用，资源化效益相对较差。
[0007]中国专利申请号201910165878.3公开了一种清洁高效垃圾气化与能源利用系统及垃圾气化与能源利用方法，但该专利技术采用氧化剂作为气化剂，是以获得燃气为目的，无法获得富氢合成气，同时该专利技术对于垃圾原料未进行有效的干湿分离，垃圾含水量大，烘干能耗较大，经济性差。
[0008]中国专利申请号201920115680.X公开了一种生活垃圾双床水蒸气气化的制氢系统，生活垃圾需经过破碎干燥等预处理后直接通过气化炉螺旋给料机入气化炉，未对垃圾进行成型提高能量密度，气化强度及气化效率较低，并且该专利未对原生垃圾进行有效的干湿分离，造成后续干燥能耗较大，预处理成本增加。
[0009]中国专利申请号202011631099.7公开了一种利用等离子体气化生活垃圾制备高纯氢气的装置，该专利技术设有垃圾干化子单元、分选子单元和破碎子单元等预处理工段，但也未对垃圾进行成型提高能量密度，垃圾物性波动对气化工艺影响较大，气化参数需频繁调整，气化强度及气化效率较低。
[0010]中国专利申请号201610189846.3公开了一种小型高效生活垃圾气化焚烧系统及焚烧方法，该专利技术设置了活垃圾预处理工段，生活垃圾需依次进行分选、撕碎机撕碎等预处理，由于垃圾成分复杂，既有生物质、纤维类、纸张类，又有纺织类、塑料类垃圾，同时混杂有粘稠的厨余、餐厨垃圾、果蔬垃圾，以及园林垃圾、农林垃圾，单纯的撕裂破碎在实际的实践中问题较多，垃圾缠绕、堵塞等问题致使运行不顺畅，效果较差，为使生产运行稳定，需要根据不同垃圾特性设置不同的破碎刀口及破碎方式，工艺复杂，干湿分离效果不理想。
[0011]因此，如何提高垃圾气化运行稳定性及富氢合成气的利用效率，进而提升垃圾的资源化利用水平是急需解决的问题。
[0012]有鉴于此，特提出本技术。

技术实现思路

[0013]本技术的目的是提供了一种垃圾气化制氢耦合SOFC热电联供系统，能提高垃圾气化运行稳定性及富氢合成气的利用效率，进而解决现有技术中存在的上述技术问题。
[0014]本技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0015]一种垃圾气化制氢耦合SOFC热电联供系统，包括：
[0016]生活垃圾存储单元、高压挤压单元、干垃圾造粒单元、成型料烘干单元、气化料气化单元、合成气净化单元、净化气变换单元、固体氧化物燃料电池、储能单元和换热单元；其中，
[0017]所述高压挤压单元分别设有生活垃圾入口、干垃圾出口和湿垃圾出口；
[0018]所述生活垃圾存储单元设有生活垃圾出口，所述生活垃圾出口与所述高压挤压单元的生活垃圾入口相连；
[0019]所述干垃圾造粒单元分别设有干垃圾入口和成型料出口，所述干垃圾入口与所述高压挤压单元的干垃圾出口相连；
[0020]所述成型料烘干单元分别设有成型料入口、气化料出口和第一热力入口，所述成型料入口与所述干垃圾造粒单元的成型料出口相连；
[0021]所述气化料气化单元分别设有气化料入口、气化剂入口、气化渣出口和合成气出口，所述气化料入口与所述成型料烘干单元的气化料出口相连；
[0022]所述合成气净化单元分别设有合成气入口和净化气出口，所述合成气入口与所述气化料气化单元的合成气出口相连；
[0023]所述净化气变换单元分别设有净化气入口、变换用水蒸气入口和富氢气出口和第二热力入口，所述净化气入口与所述合成气净化单元的净化气出口相连；
[0024]所述固体氧化物燃料电池分别设有富氢气入口、电能出口和余热出口，所述富氢气入口与所述净化气变换单元的富氢气出口相连；
[0025]所述储能单元分别设有电能入口和至少一个电力出口，所述电能入口与所述固体氧化物燃料电池电能出口相连；所述电力出口用于向外部供电；
[0026]所述换热单元分别设有余热入口和至少一个热力出口，所述余热入口与所述固体氧化物燃料电池的余热出口相连；至少一个热力出口分别与所述成型料烘干单元的第一热力入口以及所述净化气变换单元的第二热力入口相连。
[0027]优选的，上述系统还包括：
[0028]至少一个充电桩，分别设有电力入口和电力输出口，所述电力入口与所述储能单元的一个电力出口相连，所述电力输出口能连接用电终端。
[0029]优选的，上述系统中，所述换热单元的热力出口为两个，另一个热力出口用于向外部供热。
[0030]优选的，上述系统中，所述高压挤压单元的结构包括：
[0031]所述高压挤压单元的工作压力为70～120MPa；
[0032]所述高压挤压单元的溢出湿垃圾的孔道的孔径≤3mm。
[0033]优选的，上述系统中，所述干垃圾造粒单元包括：
[0034]造粒仓，其上部设置所述干本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垃圾气化制氢耦合SOFC热电联供系统，其特征在于，包括：生活垃圾存储单元(1)、高压挤压单元(2)、干垃圾造粒单元(3)、成型料烘干单元(4)、气化料气化单元(5)、合成气净化单元(6)、净化气变换单元(7)、固体氧化物燃料电池(8)、储能单元(9)和换热单元(10)；其中，所述高压挤压单元(2)分别设有生活垃圾入口(21)、干垃圾出口(22)和湿垃圾出口(23)；所述生活垃圾存储单元(1)设有生活垃圾出口，所述生活垃圾出口与所述高压挤压单元(2)的生活垃圾入口(21)相连；所述干垃圾造粒单元(3)分别设有干垃圾入口(31)和成型料出口(32)，所述干垃圾入口与所述高压挤压单元(2)的干垃圾出口(22)相连；所述成型料烘干单元(4)分别设有成型料入口(41)、气化料出口(42)和第一热力入口(43)，所述成型料入口(41)与所述干垃圾造粒单元(3)的成型料出口相连；所述气化料气化单元(5)分别设有气化料入口(51)、气化剂入口(52)、气化渣出口(53)和合成气出口(54)，所述气化料入口(51)与所述成型料烘干单元(4)的气化料出口(42)相连；所述合成气净化单元(6)分别设有合成气入口和净化气出口，所述合成气入口与所述气化料气化单元(5)的合成气出口(54)相连；所述净化气变换单元(7)分别设有净化气入口(71)、变换用水蒸气入口(72)和富氢气出口(73)和第二热力入口(74)，所述净化气入口(71)与所述合成气净化单元(6)的净化气出口相连；所述固体氧化物燃料电池(8)分别设有富氢气入口(81)、电能出口(82)和余热出口(83)，所述富氢气入口(81)与所述净化气变换单元(7)的富氢气出口(73)相连；所述储能单元(9)分别设有电能入口(91)和至少一个电力出口，所述电能入口(91)与所述固体氧化物燃料电池(8)电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王翼，许修强，吴朝锋，毛友泽，
申请(专利权)人：启迪环境科技发展股份有限公司，
类型：新型
国别省市：