CN204329030U - 太阳能无烟囱固废发电联产碳油装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及太阳能无烟囱固废发电联产碳油装置，包括：固废分类岛(1)、太阳能超重力转鼓催化岛(2)、发电岛(4)、综合利用岛(28)、液体岛(5)、制油岛(11)、气体分离岛(6)、可燃气体岛(10)、太阳能电离岛(29)、碳黑岛(18)、氧气岛(17)、物联网智能远程防爆监控岛(30)；固废通过太阳能超重力转鼓催化岛(2)分离出的固体、液体、气体分别送发电岛(4)、液体岛(5)、气体分离岛(6)处理，发电岛(4)燃烧产生的烟气循环送入太阳能超重力转鼓催化岛(2)。本实用新型的有益效果在于：无烟囱，固废发电烟气、CO₂和水蒸汽电离的氧气100％循环利用，对外无任何排放，实现纯氧或富氧燃烧，增加附加值产品。

Description

太阳能无烟囱固废发电联产碳油装置

技术领域

本实用新型涉及垃圾处理领域及发电领域，尤其涉及太阳能无烟囱固废发电联产碳油装置。

背景技术

世界现行技术，对工业和城市固废(生活垃圾、污泥、其它废弃物)焚烧发电存在以下主要问题：

1、致癌物质二噁英的毒性是砒霜的900倍。

理论上，生活垃圾850℃焚烧2秒钟以上，就不会产生二噁英。然而，实际情况并非如此。由于燃烧不充分以及低温异相催化反应的存在，生活垃圾焚烧时任然会产生不少的二噁英。

即使固废(生活垃圾、污泥、其它废弃物)焚烧发电烟气中的二噁英排放按欧盟2000标准≤0.1mg/m³限值执行，全球焚烧固废产生的二噁英量依然十分巨大，产生的危害也无法估量。

以日处理3000吨生活垃圾焚烧发电项目计算：

(1)每焚烧1吨生活垃圾，产生4000—7000 m³废。

(2)二噁英半分解期8—12年，取10年计算，二噁英排放总量：

0.1mg/ m³Х4000 m³Х365天Х10年＝1460000mg＝1460g＝1.46公斤。

当二噁英长期定点定量排放时，对周边1—50公里的环境累积影响，是特别巨大的。因此，现在欧美日等发达国家严格限制上新的生活垃圾焚烧项目，并关停了大批己建的生活垃圾焚烧项目。

中国生活垃圾焚烧项目，按中国科学研究院的调查报告，达到按欧盟2000标准的不到30％。国内绝大多数生活垃圾焚烧项目按国家标准≤1mg/ m³限值执行，二噁英对周边的危害，是直接造成癌症村。

2、飞灰(PM2.5)、硫氧化物、氮氧化物等污染物处理很难达到≤1mg/ m³以下限值超净排放。

国内外现行技术，每处理1吨生活垃圾，要产生飞灰(PM2.5)、硫氧化物、氮氧化物各约15—45公斤。二噁英随飞灰(PM2.5)、硫氧化物、氮氧化物等污染物一起，影响巨大。

2013年12月，央视爆光的武汉5家垃圾焚烧厂，每天产生垃圾焚烧飞灰600吨，每年违规处置20万吨致癌物，均未按国家有关规定处理。对居民的身体健康造成巨大的影响，致临近小区一年8人患癌死亡。

3、固废含水量高，如生活垃圾含水量50—65％，污泥含水量70—99％，其它生物质废弃物含水量30—65％，脱水成本高，直接焚烧值低，发电经济效益差。

实用新型内容

本实用新型为克服上述的不足之处，目的在于提供太阳能无烟囱固废发电联产碳油装置，该装置实现固废处理、发电、生产碳油，消除烟囱排放烟气，对工业和生产固废实现环保无污染的处理。

本实用新型是通过以下技术方案达到上述目的：太阳能无烟囱固废发电联产碳油装置，包括：固废分类岛、太阳能超重力转鼓催化岛、发电岛、综合利用岛、液体岛、制油岛、气体分离岛、可燃气体岛、太阳能电离岛、碳黑岛、氧气岛、物联网智能远程防爆监控岛；所述固废分类岛与天阳能超重力转鼓催化岛连接，太阳能超重力转鼓催化岛与发电岛、液体岛、气体分离岛连接；液体岛与制油岛连接，气体分离岛与可燃气体岛、太阳能电离岛连接，太阳能电离岛与可燃气体岛、氧气岛、碳黑岛连接，氧气岛与发电岛连接，可燃气体岛还与制 油岛、发电岛连接；发电岛与综合利用岛连接；物联网智能远程防爆监控岛对各岛进行远程防爆监控。

作为优选，太阳能超重力转鼓催化岛包括：太阳能超重力转鼓催化器、催化器三相分离室、太阳能动力切换装置、导电催化芯、远程防爆监控器；固废分类岛的送料口与太阳能超重力转鼓催化器连接，太阳能超重力转鼓催化器内设有导电催化芯，太阳能超重力转鼓催化器的出料口与催化器三相分离室连接，催化器三相分离室将分离的固体送发电岛，液体送液体岛，气体送气体分离岛，发电岛燃烧固体产生的废气循环送入太阳能超重力转鼓催化室；太阳能动力切换装置为太阳能超重力转鼓催化岛提供动力，远程防爆监控器监控太阳能超重力转鼓催化岛的正常工作。

作为优选，太阳能电离岛包括：太阳能电离室、纵向催化芯、横向催化芯、绝缘体、特高压脉冲发生器、远程防爆监控器；所述太阳能电离室内设有纵向催化芯与横向催化芯，太阳能电离室内壁上设有绝缘体，特高压脉冲发生器通过绝缘体为纵向催化芯、横向催化芯提供高压脉冲；太阳能电离室设有H₂出口、O₂出口、碳黑出口，H₂出口与可燃气体岛连接，O₂出口与氧气岛连接，碳黑出口与碳黑岛连接。

作为优选，导电催化芯为蜂窝筒状或网状或棒状结构。

本实用新型的有益效果在于：

1、不需烟囱，固废焚烧发电的烟气100％循环利用，真正实现二噁英、飞灰(PM2.5)、硫氧化物、氮氧化物等污染物超净限值排放，其中：二噁英≤0.002mg/ m³、飞灰(PM2.5)≤1mg/ m³、硫氧化物≤1mg/ m³、氮氧化物≤1mg/ m³；

2、固废发电烟气和余热都100％循环利用催化固废，变成生物煤，含水量降到≤3％以下，提高燃烧值。

3、二氧化碳和水蒸汽电离的氧气100％循环利用，实现纯氧或富氧燃烧。

4、联产高附加值碳黑和油(汽油、柴油)，提高固废处理项目经济效益。

附图说明

图1是太阳能无烟囱固废发电联产碳油装置的结构示意图；

图2是太阳能超重力转鼓催化岛的结构示意图；

图3是太阳能电离岛的结构示意图；

图4是棒状导电催化芯的结构示意图；

图5是蜂窝筒状导电催化芯的结构示意图；

图中：1、固废分类岛；2、太阳能超重力转鼓催化岛；21、太阳能超重力转鼓催化器Ⅰ；22太阳能超重力转鼓催化器Ⅱ；3、催化器三相分离室；4、发电岛；5、液体岛；6、气体分离岛；7、太阳能动力切换装置；81、导电催化芯Ⅰ；82、导电催化芯Ⅱ；91、远程防爆监控器Ⅰ；92远程防爆监控器Ⅱ；10、可燃气体岛；11、制油岛；12、太阳能电离室；13、纵向催化芯；14、横向催化芯；15、绝缘体；16、特高压脉冲发生器；17、氧气岛；18、碳黑岛；19、远程防爆监控器Ⅲ；20、超重力旋转电动轴；23、导电棒状催化芯板；24、棒状催化芯板孔；25、蜂窝筒状催化芯；26、蜂窝筒状催化芯壁孔；27、蜂窝筒状催化芯筒孔；28、综合利用岛；29、太阳能电离岛；30、物联网智能远程防爆监控岛。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行进一步描述，但本实用新型的保护范围并不仅限于此：

实施例1：如图1所示，太阳能无烟囱固废发电联产碳油装置，包括：固废分类岛1、太阳能超重力转鼓催化岛2、发电岛4、综合利用岛28、液体岛5、制油岛11、气体分离岛6、可燃气体岛10、太阳能电离岛29、碳黑岛18、氧气岛17、物联网智能远程防爆监控岛30；所述固废分类岛1与天阳能超重力转鼓催化岛2连接，太阳能超重力转鼓催化岛2与发 电岛4、液体岛5、气体分离岛6连接；液体岛5与制油岛11连接，气体分离岛6与可燃气体岛10、太阳能电离岛29连接，太阳能电离岛29与可燃气体岛10、氧气岛17、碳黑岛18连接，氧气岛17与发电岛4连接，可燃气体岛10还与制油岛11、发电岛4连接；发电岛4与综合利用岛28连接；物联网智能远程防爆监控岛30对各岛进行远程防爆监控。

固废分类岛1将固废进行分类，把如废纸、废塑料、废纤维、废木料、餐饮垃圾、其它有机废弃物、污泥等可燃物送入太阳能超重力转鼓催化岛2催化，玻璃、电池、砂砖石等填埋或综合利用。

太阳能超重力转鼓催化岛2如图2所示，包括：太阳能超重力转鼓催化器Ⅰ21、太阳能超重力转鼓催化器Ⅱ22、催化器三相分离室3、太阳能动力切换装置7、导电催化芯Ⅰ81、导电催化芯Ⅱ81、远程防爆监控器Ⅰ91、远程防爆监控器Ⅱ92；固废分类岛1的送料口与太阳能超重力转鼓催化器Ⅰ21连接，太阳能超重力转鼓催化器Ⅰ21与太阳能超重力转鼓催化器Ⅱ22连接，太阳能超重力转鼓催化器Ⅰ21内设有导电催化芯Ⅰ81，太阳能超重力转鼓催化器Ⅱ22内设有导电催化芯Ⅱ92，太阳能超重力转鼓催化器Ⅱ22的出料口与催化器三相分离室3连接，催化器三相分离室3将分离的固体送发电岛4，液体送液体岛5，气体送气体分离岛6，发电岛4燃烧固体产生的废气循环送入太阳能超重力转鼓催化器Ⅰ21和太阳能超重力转鼓催化器Ⅱ22；太阳能动力切换装置7为太阳能超重力转鼓催化岛2提供动力，远程防爆监控器Ⅰ91、远程防爆监控器Ⅱ92分别安装在太阳能超重力转鼓催化器Ⅰ21、太阳能超重力转鼓催化器Ⅱ22上，用于监控太阳能超重力转鼓催化岛的正常工作。

太阳能动力切换装置7包括太阳能发电装置、空气能发电装置、风能发电装置、市电、厂电，为太阳能超重力转鼓催化岛2提供无缝切换动力电源，对固废快速进行催化。太阳能超重力转鼓催化岛2催化后产生的固体生物煤送发电岛4发电，发电岛4产生的玻璃灰渣送综合利用岛28制玻璃或建筑材料综合利用。太阳能超重力转鼓催化岛2催化后产生的液体送液体岛5后，送制油岛11制油。太阳能超重力转鼓催化岛2催化后产生的气体，经气体净化送气体分离岛6。

太阳能超重力转鼓催化岛2工作如下： 

第一步、打开各系统电源和太阳能动力切换装置7电源开关。

第二步、打开固废分类岛1输送料阀门，将可燃固废送入太阳能超重力转鼓催化器Ⅰ21、太阳能超重力转鼓催化器Ⅱ22内催化后，送催化器三相分离室3分离；分离出来的固体送发电岛4燃烧发电，液体送液体岛5制油，气体送气体分离岛6分离。

第三步、将发电岛4燃烧发电的烟气100％送太阳能超重力转鼓催化器Ⅰ21、太阳能超重力转鼓催化器Ⅱ22内催化固体。 

太阳能超重力转鼓催化岛2完成的主要催化反应：

C(生活垃圾、或污泥、生物质)+CO₂——2CO  (1)

C(生活垃圾、或污泥、生物质)+H₂O——2CO+H₂  (2)

C(生活垃圾、或污泥、生物质)+2H₂——2CH₄  (3)

CO+H₂O——CO₂+H₂  (4) 

太阳能超重力转鼓催化岛2完成的主要催化反应(1)到(4)的温度为150—900℃。

太阳能超重力转鼓催化器为2—6级，可燃固废依次通过多级太阳能超重力转鼓催化器进行催化。

太阳能超重力转鼓催化岛2安装的导电催化芯为蜂窝筒状、或网状、棒槌状结构。

发电岛4燃烧发电的温度为850—1650℃。

第四步、打开远程防爆监控器Ⅰ91、远程防爆监控器Ⅱ92，在线监测太阳能超重力转鼓催化器Ⅰ21、太阳能超重力转鼓催化器Ⅱ22内温度、压力和主要气体成份。

气体分离岛6，进行气体分离。将分离的氢气、甲烷、一氧化碳等可燃气体送可燃气体 岛10，供制油岛11制油，或送发电岛4发电。将分离的二氧化碳和水蒸汽送太阳能电离岛29。

太阳能电离岛29如图3所示，包括：太阳能电离室12、纵向催化芯13、横向催化芯14、绝缘体15、特高压脉冲发生器16、远程防爆监控器Ⅲ19；所述太阳能电离室12内设有纵向催化芯13与横向催化芯14，太阳能电离室12内壁上设有绝缘体15，特高压脉冲发生器16通过绝缘体15为纵向催化芯13、横向催化芯14提供高压脉冲；太阳能电离室12设有H₂出口、O₂出口、碳黑出口，H₂出口与可燃气体岛10连接，O₂出口与氧气岛17连接，碳黑出口与碳黑岛18连接。电离产生的氢气送可燃气体岛10，产生的碳黑送碳黑岛18，产生的氧气送氧气岛17，供发电岛4进行纯氧或富氧燃烧发电。发电岛烟气100％送太阳能超重力转鼓催化岛2循环利用。 

太阳能电离岛29工作如下： 

第一步、打开各系统电源开关。

第二步、太阳能动力切换装置7开关和特高压脉冲发生器16开关，将特高压脉冲送太阳能电离室12内的纵向催化芯13、横向催化芯14，产生特高压脉冲。

特高压脉冲发生器16的电压为250—1200KV。

第三步、打开气体分离岛6阀门，通过膜分离或分子筛分离，将一氧化碳、氢气、甲烷送可燃气体岛10，将水蒸汽和二氧化碳送太阳能电离室12内特高压脉冲电离。

太阳能电离室12完成的主要电离反应：

2H₂O——O₂+H₂  (5) 

CO₂——C+O₂ (6)

太阳能电离岛29完成的主要电离反应(5)和(6)的温度为≤300℃。

太阳能电离岛29完成的主要电离反应(5)和(6)的特高压脉冲为250—1200KV。

太阳能电离室12电离产生的氢气送可燃气体岛10供制油。

太阳能电离室12电离产生的氧气送氧气岛17供发电岛4进行纯氧或富氧燃烧发电。

太阳能电离室12电离产生的碳送碳黑岛18，做为橡胶轮胎或其他原料。

第四步、远程防爆监控器Ⅲ19在线监控太阳能电离器内的温度、压力等。

发电岛4纯氧或富氧燃烧发电中的富氧的氧气含量为≥95％。

物联网智能远程防爆监控岛30，对各系统进行远程防爆监控，在线检测温度、压力、气体成分、流量、流速，以及厂区环境监控等。

图4是棒状导电催化芯的结构示意图，棒状导电催化芯包括超重力旋转电动轴20、导电棒状催化芯板23、棒状催化芯板孔24，导电棒状催化芯板23上设有棒状催化芯板孔24，导电棒状催化芯板23安装在超重力旋转电动轴20上，在超重力旋转电动轴20的旋转带动下导电棒状催化芯板23一起旋转。

超重力旋转电动轴20的旋转变频为1200—6000转/分钟。

导电棒状催化芯板23的材料为导电钛铝合金或导电石墨烯锂钛锌铝合金或导电不锈钢铝合金或导电玻璃钢。

导电棒状催化芯板23的孔数根据板的长、宽需要，为1排或多排，每排1—50个。

导电催化芯也可为蜂窝筒状，如图5所示，蜂窝筒状导电催化芯包括蜂窝筒状催化芯25、蜂窝筒状催化芯壁孔26、蜂窝筒状催化芯筒孔27；蜂窝筒状催化芯25顶端设有蜂窝筒状催化芯筒孔27，蜂窝筒状催化芯25侧边设有蜂窝筒状催化芯壁孔26，蜂窝筒状催化芯25依次排列。

其中，蜂窝筒状催化芯25的直径为5—60cm，厚度为0.2—0.5cm，长度为30—200cm。为了增加催化物料和气体的流通性，蜂窝筒状催化芯壁孔26为2个或多个。

以上的所述乃是本实用新型的具体实施例及所运用的技术原理，若依本实用新型的构想 所作的改变，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，仍应属本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.太阳能无烟囱固废发电联产碳油装置，其特征在于包括：固废分类岛(1)、太阳能超重力转鼓催化岛(2)、发电岛(4)、综合利用岛(28)、液体岛(5)、制油岛(11)、气体分离岛(6)、可燃气体岛(10)、太阳能电离岛(29)、碳黑岛(18)、氧气岛(17)、物联网智能远程防爆监控岛(30)；所述固废分类岛(1)与天阳能超重力转鼓催化岛(2)连接，太阳能超重力转鼓催化岛(2)与发电岛(4)、液体岛(5)、气体分离岛(6)连接；液体岛(5)与制油岛(11)连接，气体分离岛(6)与可燃气体岛(10)、太阳能电离岛(29)连接，太阳能电离岛(29)与可燃气体岛(10)、氧气岛(17)、碳黑岛(18)连接，氧气岛(17)与发电岛(4)连接，可燃气体岛(10)还与制油岛(11)、发电岛(4)连接；发电岛(4)与综合利用岛(28)连接；物联网智能远程防爆监控岛(30)对各岛进行远程防爆监控。

2.根据权利要求1所述的太阳能无烟囱固废发电联产碳油装置，其特征在于，太阳能超重力转鼓催化岛(2)包括：太阳能超重力转鼓催化器、催化器三相分离室(3)、太阳能动力切换装置(7)、导电催化芯、远程防爆监控器；固废分类岛(1)的送料口与太阳能超重力转鼓催化器连接，太阳能超重力转鼓催化器内设有导电催化芯，太阳能超重力转鼓催化器的出料口与催化器三相分离室(3)连接，催化器三相分离室(3)将分离的固体送发电岛(4)，液体送液体岛(5)，气体送气体分离岛(6)，发电岛(4)燃烧固体产生的废气循环送入太阳能超重力转鼓催化室；太阳能动力切换装置(7)为太阳能超重力转鼓催化岛提供动力，远程防爆监控器监控太阳能超重力转鼓催化岛的正常工作。

3.根据权利要求1所述的太阳能无烟囱固废发电联产碳油装置，其特征在于，太阳能电离岛(29)包括：太阳能电离室(12)、纵向催化芯(13)、横向催化芯(14)、绝缘体(15)、特高压脉冲发生器(16)、远程防爆监控器；所述太阳能电离室(12)内设有纵向催化芯(13)与横向催化芯(14)，太阳能电离室(12)内壁上设有绝缘体(15)，特高压脉冲发生器(16)通过绝缘体(15)为纵向催化芯(13)、横向催化芯(14)提供高压脉冲；太阳能电离室(12)设有H₂出口、O₂出口、碳黑出口，H₂出口与可燃气体岛(10)连接，O₂出口与氧气岛(17)连接，碳黑出口与碳黑岛(18)连接。

4.根据权利要求2所述的太阳能无烟囱固废发电联产碳油装置，其特征在于，导电催化芯为蜂窝筒状或网状或棒状结构。