CN104629779A - 一种热解与等离子体组合从城市垃圾中制取合成气的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于垃圾处理领域，涉及一种热解与等离子体组合从城市垃圾中制取合成气的工艺。将城市垃圾引入破碎设备进行破碎，破碎后的城市垃圾经给料口注入旋转热解炉，在旋转热解炉内300-600℃无氧条件下发生热解反应，产生固体炭渣和油气混合物两部分，油气混合物直接进入非热电弧等离子体重整反应器，利用等离子体中的高能电子和自由基等活性粒子分解油气混合物产生富氢合成气，合成气净化后可直接用于燃料电池、燃气涡轮机车和化工业原料，或送入燃烧室内作为合成气燃料使用。本工艺可用于处理城市垃圾，如城市居民家庭、市政环卫业、街道打扫垃圾、文教卫生业和行政事业单位等，实现城市垃圾资源化。

Description

一种热解与等离子体组合从城市垃圾中制取合成气的工艺
技术领域
本发明涉及垃圾处理技术，尤其涉及一种热解与等离子体组合从城市垃圾中制取合成气的工艺。
背景技术
城市垃圾又称为城市固体废物，是指在城市日常生活中或者为城市日常生活提供服务的活动中产生的固体废物以及法律、行政法规规定视为城市生活垃圾的固体废物。其主要来自于城市居民家庭、城市商业、餐饮业、旅馆业、旅游业、服务业、市政环卫业、交通运输业、街道打扫垃圾、建筑遗留垃圾、文教卫生业和行政事业单位、工业企业单位、水处理污泥和其它零散垃圾等。城市垃圾的成分包括有机物和无机物，如厨余物、废纸、废塑料、废织物、废金属、废玻璃陶瓷碎片、砖瓦渣土、废旧电池、废旧家用电器等。目前我们面临的城市垃圾问题，已不再是单纯的“何处处理”，而是要作到“如何处理”，才能避免其所造成的环境危害。
城市垃圾处理通常是指通过物理、化学、生物、物化及生化方法把垃圾转化为适于运输、贮存、利用或处置的过程。城市垃圾处理的目标是无害化、减量化、资源化。目前采用的主要方法包括填埋、热处理、生物处理等。热处理包括焚烧法、热解法及其它处理法。常规热解法指将垃圾置于无氧或少量氧气的状态下，利用热能裂解使其分解成为气体、液体或残渣的处理方法，热解产生的油气混合物通常采用闪蒸分离、冷凝工艺产生液态的冷凝油与不凝性热解气，通常要建立复杂的冷凝、蒸馏系统。
氢气的热值142.35kJ/g，是汽油的近3倍，氢和氧燃烧只生成水，因此氢能被认为是取代矿物燃料的理想能源。我国已把“氢能的规模制备、储运及燃料电池相关的基础研究”列为重点基础研究发展规划项目。传统的氢气制取主要电解法是和化石燃料催化重整法。而电解法的原料虽可再生，但耗电量惊人。化石燃料催化重整法消耗的是石油、煤、天然气等无法再生的能源，碳氢化合物的杂质和高温下碳的沉积会使催化剂失活，从而影响转换制氢，整个系统被加热到反应温度需要一定的时间，所以采用催化制氢不容易实现随时灵活地关启。因此，开发新颖的资制氢技术正在成为能源技术开发的新热点。一个正在发展、不断完善的新方法一等离子体制氢可以解决或避免传统方法遇到的问题。用等离子体法主要是利用高能电子和自由基等活性粒子部分氧化原料生成氢 气，等离子体能大大提高化学反应速度，或者为吸热反应提供能源，并避免使用非均相催化剂；另外等离子体转化制氢对原料要求不高，只要是含氢物质都可以成为等离子体法制氢的原料。
面对垃圾控制越来越严格的今天，结合垃圾热解和等离子体制氢的特点，提出了一种热解与等离子体组合从城市垃圾中制取合成气的工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种热解与等离子体组合从城市垃圾中制取合成气的工艺。
为了达到上述目的，本发明采用的工艺流程如附图，该工艺是首先城市垃圾经破碎后进入旋转热解炉热解，在无氧气条件下热解产生油气混合物，然后油气混合物直接进入等离子体重整反应器，利用等离子体中的高能电子和自由基等活性粒子分解油气混合物产生富氢气。其工艺流程如下：1)将城市垃圾引入破碎设备进行破碎，破碎后的城市垃圾经给料口注入旋转热解炉，在旋转热解炉内300-600℃无氧条件下发生热解反应，产生固体碳渣和油气混合物两部分，固体炭渣由旋转热解炉排出后，经回收物分选机分离出金属、焦炭和灰分；2)热解产生的油气混合物直接进入非热电弧等离子体重整反应器，经非热电弧等离子体重整后生成富氢的合成气，合成气通过合成气收集设备收集净化后可直接用于燃料电池、燃气涡轮机车和化工业原料，或送入燃烧室内作为合成气燃料使用。
其特征是：旋转热解炉采用双套筒式设计，通过燃烧室燃料燃烧产生的热量进行间接加热；等离子体重整反应器由1或多级非热电弧等离子体发生器串联构成，并可依据油气混合物的实际特征确定热电弧等离子体发生器的串联级数。
本发明产生的焦炭则经活化处理，可作为活性炭或炭黑用途；金属物质在缺氧及低温环境下未受氧化，可回收作为原物料(如铁、铜、铝等)；本发明处理过程无二次污染，且减量彻底，是一种以兼顾废弃物妥善处理及资源回收工艺。
附图说明
附图为本发明的工艺流程图。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体工艺流程图。显然，本发明不限于以上实例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
具体实施方式
实施例
基于附图，建立了100kg/h热解与等离子体组合从城市垃圾中制取合成气系统，1)将100kg/h城市垃圾(来自广州大学城校园生活区)引入破碎设备破碎到2.5cm的直径以下，破碎后的垃圾经给料口注入旋转热解炉(Φ500mm×1480mm)，在旋转热解炉内300-600℃无氧条件下发生热解反应，产生固体炭渣和油气混合物两部分，固体炭渣由旋转热解炉排出后，经回收物分选机分离出金属、焦炭和灰分；2)热解产生的油气混合物直接进入3级非热电弧等离子体重整反应器，经非热电弧等离子体重整后生成富氢的合成气(H2体积含量：16-20％，CO体积含量：19-22％，H2+CO体积含量：35-42％)，合成气得率在40％以上，合成气通过合成气收集设备收集净化后送入燃烧室内作为合成气燃料使用。

Claims (3)

1.一种热解与等离子体组合从城市垃圾中制取合成气的工艺，其特征在于该工艺包括下列步骤：将城市垃圾引入破碎设备进行破碎，破碎后的城市垃圾经给料口注入旋转热解炉，在旋转热解炉内300-600℃无氧条件下发生热解反应，产生固体炭渣和油气混合物两部分，固体炭渣由旋转热解炉排出后，经回收物分选机分离出金属、焦炭和灰分；热解产生的油气混合物直接进入非热电弧等离子体重整反应器，经非热电弧等离子体重整后生成富氢的合成气，合成气通过合成气收集设备收集净化后可直接用于燃料电池、燃气涡轮机车和化工业原料，或送入燃烧室内作为合成气燃料使用。
2.根据专利要求1所述的工艺，其特征在于：所述的旋转热解炉采用双套筒式设计，通过燃烧室燃料燃烧产生的热量进行间接加热。
3.根据专利要求1所述的工艺，其特征在于：所述的等离子体重整反应器由1或多级非热电弧等离子体发生器串联构成，并可依据油气混合物的实际特征确定热电弧等离子体发生器的串联级数。
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