CN103506366B - 等离子体废物气化和发电系统的设计 - Google Patents
等离子体废物气化和发电系统的设计 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103506366B CN103506366B CN201210207864.1A CN201210207864A CN103506366B CN 103506366 B CN103506366 B CN 103506366B CN 201210207864 A CN201210207864 A CN 201210207864A CN 103506366 B CN103506366 B CN 103506366B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- plasma
- gas
- gasification
- tower
- heat exchanger
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
本专利属最新绿色能源环保技术，我们结合PWR石墨电弧法和PLASMA2ENERGY微波法的优点设计了新型的日处理30吨废物的等离子体废物气化器，并和ZTEK公司的固体氧化物燃料电池相结合，形成一个完整的无污染的废物变能源的系统装置。本专利包括五个部分：等离子体废物气化器，热交换器，清洗器，发电设施和自动控制系统。本专利的主要特点：其主体等离子体气化器，是一个竖立的塔，分三级气化区：第一级在底部，安装4个微波发生器和一个石墨电弧发生器；第二级在中部，安装4个微波发生器；第三级在上部，也安装4个微波发生器。本专利另一特点是：把废物气化产生的H2+CO气体直接输入到燃料电池发电。
Description
技术领域：
本技术属最新绿色能源环保技术，我们结合PWR石墨电弧法和PLASMA2ENERGY微波法的优点，设计了新型的日处理30吨废物的等离子体废物气化器并与ZTEK公司的固体氧化物燃料电池相结合，形成一个完整的完全无污染的废物变能源的装置。此法零排放、无掩埋、有收益，是最理想的废物处理法。
技术背景：
目前世界上正处在能源危机、环境污染十字路口，化石能源可能在100年内用完，同时加速环境污染。低效的废物处理既加速环境污染却又白白浪费能源，因为废物中有大量的生物能源。找到一个能把废物变为能源又不污染环境的技术是解决此问题的关键。PWR公司用石墨电弧法产生等离子体法和PLASMA2ENERGY公司用微波等离子体法气化废物产生H2+CO气体，取得了很大成功。但各有优缺点。
发明内容：
I.流程图：
从废物储存-输入气化器-等离子体气化器-热交换器(附产品蒸汽发电)-清洗器(附产品硫化物及盐酸回收)-发电(燃料电池法、燃气轮机法或其他用途)。其流程图见图1。
II.等离子体气化器(日处理废物30吨)：
等离子体气化器结合微波等离子体和石墨电弧等离子体法的优点而设计的，见图2。
等离子体气化器是一个竖立的塔，分三级气化区。第一级在底部，安装4个微波发生器和一个石墨电弧发生器；第二级在中部，安装4个微波发生器；第三级在上部，也安装4个微波发生器。
设计塔高5米，直径2米。钢壁厚5厘米，内衬5厘米厚耐火材料。12个功率可调20千瓦微波发生器分三组安装在塔壁四周，但发射方向不对中心。这样等离子体流成旋涡状能使废物气化更完全。在底部第一级气化区装一石墨电弧起初始等离子体化作用。进料管由陶瓷做成。塔底部是流体残余物储存室，有金属流出口和渣流口。金属回收，固体渣已无害无毒可作建筑材料。
III.热交换器：
气体从气化塔输出后，要经过热交换器，见图3。
在热交换器中，冷却水变为蒸汽可用于蒸汽机发电。内管通生成气，内管为无缝螺旋钢管，壁厚3厘米，外管通冷却水，壁厚3厘米，亦为无缝钢管，外包绝热材料厚5厘米。
IV.清洗器
等离子体气化器产生的气体经冷却后，还要经过清洗，见图4。
气体中绝大部分是H2+CO，还有少量HCl和H2S。
V.参数计算
1.设计日处理30吨废物产生约10万立方米等离子气体：
即每小时4200立方米气＝每秒1.16立方米气。
若流速10米/秒，出气管直径应是40公分。
2.等离子气体的初始温度2000℃，冷却到200℃。
n＝1.16立方米＝50moles，R＝8.31Jmole.K.
3.冷却水从30℃升到200℃，每秒须输入11.0公斤水来吸收热气放出的热。
设水流速0.2m/s.冷却水管的直径应为70公分。
VI.发电设施
1.纯的生成气H2+CO通到ZTEK制造的500KW固体氧化物燃料电池发电。
2.加热水蒸气通到蒸汽轮机发电。
具体实施方式：
VII.自动控制系统
自动控制系统见图5。
结语：本发明有两个创新
一是把微波等离子体和石墨电弧等离子体的优点结合形成新的等离子体气化器；
二是把废物等离子体气化和燃料电池结合，可大大提高效率。
附图说明：
见说明书附图
图1：等离子体废物气化和发电系统流程图
图2：等离子体气化器
图3：热交换器
图4：清洗器
图5：自动控制系统。
Claims (3)
1.一种等离子体废物气化和发电系统，其特征是包括废物储备室、等离子体气化器、热交换器、清洗器、发电设施和自动控制系统，其工作流程为废物储存，将废物输入等离子体气化器中，在等离子体气化器中进行气化，产生的气体进入热交换器，再进入清洗器，最后进行发电；所述等离子体气化器是一个竖立的塔，分三级气化区，第一级在底部，安装4个微波发生器和一个石墨电弧发生器，第二级在中部，安装4个微波发生器，第三级在上部，安装4个微波发生器；塔高5米，直径2米，钢壁厚5厘米，内衬厚5厘米，内衬为耐火材料制成；每个所述微波发生器为功率可调的20千瓦的微波发生器，共12个分三组安装在塔壁四周，微波发生器的发射方向不对中心；所述等离子体气化器的进料管由陶瓷做成；塔底部是流体残余物储存室，其设置有金属流出口和渣流口，金属可回收使用，固体渣已无毒无害可作建筑材料；从等离子体气化器输出的气体要经过热交换器，在热交换器中，冷却水变为蒸汽可用于蒸汽机发电；所述热交换器包括内管和外管，内管通生成气，内管为无缝螺旋钢管，壁厚3厘米，外管通冷却水，壁厚3厘米，为无缝钢管，外包5厘米厚的绝热材料；从等离子体气化器产生的气体在热交换器中冷却后，还要经过清洗，进入清洗器中，所述气体绝大部分是H2和CO，还有少量的HCl和H2S。
2.根据权利要求1所述的等离子体废物气化和发电系统，其特征在于，将等离子体气化器中的生成气H2和CO输入到500千瓦的固体氧化物燃料电池发电，将热交换器中产生的水蒸气输入到蒸汽机发电。
3.根据权利要求1所述的等离子体废物气化和发电系统，其特征在于，采用Fe2O3加水的方法，来清洗生成气中含有的杂气H2S。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210207864.1A CN103506366B (zh) | 2012-06-21 | 2012-06-21 | 等离子体废物气化和发电系统的设计 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210207864.1A CN103506366B (zh) | 2012-06-21 | 2012-06-21 | 等离子体废物气化和发电系统的设计 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103506366A CN103506366A (zh) | 2014-01-15 |
| CN103506366B true CN103506366B (zh) | 2016-05-04 |
Family
ID=49890095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210207864.1A Expired - Fee Related CN103506366B (zh) | 2012-06-21 | 2012-06-21 | 等离子体废物气化和发电系统的设计 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103506366B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105444188B (zh) * | 2014-08-29 | 2017-10-13 | 南京三乐微波技术发展有限公司 | 一种医疗垃圾微波处理方法及处理设备 |
| CN105129729A (zh) * | 2015-08-05 | 2015-12-09 | 中国东方电气集团有限公司 | 联合燃料氢电池的等离子气化有害废物利用方法及系统 |
| CN106524172B (zh) * | 2016-12-12 | 2019-04-05 | 内蒙古科技大学 | 一种微波等离子焚烧医疗废弃物的方法及装置 |
| CN112620299B (zh) * | 2020-11-20 | 2023-05-09 | 广州市凯卫莎环保科技有限公司 | 一种利用微波等离子体处理生活垃圾的工艺 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6686556B2 (en) * | 2001-04-04 | 2004-02-03 | C. Kenneth Mitchell | Solid-waste energy plant using catalytic ionic-impact decomposition and combustion product regeneration |
| US6962679B2 (en) * | 2001-07-11 | 2005-11-08 | Battelle Memorial Institute | Processes and apparatuses for treating halogen-containing gases |
| US7091441B1 (en) * | 2004-03-19 | 2006-08-15 | Polytechnic University | Portable arc-seeded microwave plasma torch |
| JP2005298783A (ja) * | 2004-04-09 | 2005-10-27 | Tadayoshi Tomita | 固体廃棄物ガス化発電システム |
| US7998226B2 (en) * | 2005-11-02 | 2011-08-16 | Terry R. Galloway | Appliance for converting household waste into energy |
| US7603963B2 (en) * | 2006-05-02 | 2009-10-20 | Babcock & Wilcox Technical Services Y-12, Llc | Controlled zone microwave plasma system |
| CN101550056B (zh) * | 2009-05-08 | 2012-11-14 | 清华大学 | 一种热等离子体煤裂解-气化耦联工艺及反应装置 |
-
2012
- 2012-06-21 CN CN201210207864.1A patent/CN103506366B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103506366A (zh) | 2014-01-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Shahabuddin et al. | A critical review on the development and challenges of concentrated solar power technologies | |
| CN103506366B (zh) | 等离子体废物气化和发电系统的设计 | |
| Falshtynskyi et al. | Formation of thermal fields by the energy-chemical complex of coal gasification | |
| CN106867590A (zh) | 一种废锅激冷一体式水煤浆水冷壁气化炉及气化方法 | |
| CN107869428B (zh) | 多模槽式太阳能热发电装置 | |
| CN206706032U (zh) | 一种废锅激冷一体式水煤浆水冷壁气化炉 | |
| WO2010059224A1 (en) | Low co2 emissions system | |
| CN107090311A (zh) | 高效热能回收携带流气化炉 | |
| CN203174051U (zh) | 废锅流程的水煤浆水冷壁气化炉 | |
| US20120193925A1 (en) | Clean-Burning Electrical Power Generating System | |
| CN106521057A (zh) | 钢渣渣坑热焖处理余热回收装置 | |
| CN101294288A (zh) | 一种氢氧、热、电联产、循环的方法 | |
| Le Roux et al. | Multi-objective optimisation of a thermocline thermal energy storage integrated in a concentrated solar power plant | |
| Xiao et al. | Environmental sustainability by an integrated system based on municipal solid waste fluidized bed gasification using energy, exergy, and environmental analyses | |
| CN102321773A (zh) | 一种高炉冲渣水低温热电转换系统 | |
| Kumara et al. | A comparative study of solid waste based distributed multigeneration system between two Indian islands | |
| CN202092088U (zh) | 一种新型辐射式废热锅炉 | |
| CN103614164A (zh) | 等离子气化技术处理和利用农村固废及生物质的方法及装置 | |
| Yao et al. | Review of Research Progress on Concentrated Solar Energy Utilization System | |
| Singh et al. | POWER GENERATION USING THERMAL, HYDROELECTIC POWER PLANT, WIND ENERGY AND SOLAR ELECTRIC: A REVIEW | |
| CN206319024U (zh) | 钢渣渣坑热焖处理余热回收装置 | |
| CN106118755A (zh) | 一步法合成甲烷气化炉 | |
| CN105020687A (zh) | 一种利用太阳能热发电的蒸汽发生装置 | |
| CN205133593U (zh) | 一种生物制氢设备 | |
| CN101659883A (zh) | 一种新型固定层煤气发生炉 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160504 Termination date: 20180621 |