CN219972485U - 一种新能源耦合的化学链固废处置及二氧化碳捕集系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新能源耦合的化学链固废处置及二氧化碳捕集系统，包括电源接口、固废反应器、分离器、冷却器、电解水反应器和载氧体反应器；电源接口采用可再生能源电能接入；固废反应器和载氧体反应器构成化学链循环系统；固废反应器上设置有固废入口，固废反应器的出口连通至分离器的入口，分离器的出口分别连通至冷却器和载氧体反应器，冷却器与电解水反应器相连，电解水反应器与载氧体反应器相连，载氧体反应器的出口连通至相连固废反应器的入口。与现有技术相比，本实用新型利用新能源，实现可再生能源的消纳；同时采用化学链和电解水结合的方式实现固废的处理过程中高纯度氢气的制取及CO2的捕集，是一种有效处理固体废弃物的方法。
Description
技术领域
本实用新型属于固体废弃物耦合可再生能源处理技术领域，具体涉及一种新能源耦合的化学链固废处置及二氧化碳捕集系统。
背景技术
随着城市化、工业化的不断发展，在经济水平、消费方式等一系列因素的影响下，城市固体废弃物的产生量和堆积量也逐年增加。我国每年市政固体废物产生总量超过2亿吨，产生量巨大。如此大量的固废不仅会污染土壤，而且还会对空气和水资源也会造成一定的影响，造成了严重的环境污染问题。通过减容减量化、能源化、资源化以及无害化处理是城市固废处理的主要目标，因此，如何更好地处理固体废弃物成为紧迫的环境问题。
目前，城市固废热处理方法由于其处理量大、减容量大和能源回收的优势已经获得了越来越多的关注。其中化学链燃烧技术，可有效提高燃烧过程中碳捕集，具有高燃烧效率和CO2内分离特性，在降低碳捕集能耗及成本方面优势凸显。化学链燃烧技术以载氧体作为氧传递介质将燃烧过程解耦。首先，载氧体与空气反应，固定空气中氧气，然后载氧体将氧传递给燃料燃烧，产生CO2和水蒸气，水蒸气冷凝后即可得到高纯CO2气体，化学链燃烧过程通过将燃烧过程解耦，无需气体分离设备即可实现CO2内分离，同时易于实现能量的梯级利用，在成本及能量利用效率方面优势凸显。
专利CN202110887982.0提出了一种处理污泥生物质固废的双塔板化学链制氢装置及方法，该方法基于污泥、生物质等固废处理过程减量化、无害化和资源化的原则，结合低温等离子体技术对固废燃料进行热解，通过在同一塔体内设置双塔板的方式，将固废燃料与载氧体分层布置，避免了灰分对载氧体活性的影响，然而整个过程耗能较大，经济性差。专利CN202011629938.1，通过设计化学链制氢耦合连续反应装置，提供了一种基于化学链制氢的有机固废处理装置，可在一个流程中实现了化学链重整以及化学链制氢技术，能实现合成气与高浓度氢气的同时制备，且氢气无需复杂的气体分离提纯系统，氧载体利用率高，但是整个系统较为复杂。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供了一种新能源耦合的化学链固废处置及二氧化碳捕集系统。
本实用新型的目的通过以下技术方案实现：
一种新能源耦合的化学链固废处置及二氧化碳捕集系统，包括电源接口、固废反应器、分离器、冷却器、电解水反应器和载氧体反应器；
所述的电源接口采用可再生能源电能接入，用于为固废反应器、载氧体反应器和电解水反应器供电；固废反应器和载氧体反应器采用电热反应器构成化学链循环系统；固废反应器上设置有固废入口，固废反应器的出口连通至分离器的入口，分离器的出口分别连通至冷却器和载氧体反应器，冷却器与电解水反应器相连，电解水反应器与载氧体反应器相连，载氧体反应器的出口连通至相连固废反应器的入口。
本实用新型进一步的改进在于，电源接口采用风能或太阳能新能源能量输入。
本实用新型进一步的改进在于，固废反应器中温度为800～900℃，反应压力为常压。
本实用新型进一步的改进在于，载氧体反应器中温度为700～800℃，反应压力为常压。
本实用新型进一步的改进在于，固废反应器和载氧体反应器构成的化学链循环系统中所用的载氧体MexOy为磁性载氧体。
本实用新型进一步的改进在于，分离器采用旋风磁性分离器。
本实用新型进一步的改进在于，载氧体反应器中的载氧体采用电解水反应器中生成的氧气进行补氧再生。
本实用新型进一步的改进在于，电解水反应器中的水来源于固废反应器中所生成的水。
本实用新型进一步的改进在于，冷却器中的余热送到载氧体反应器用来加热载氧体。
本实用新型至少具有如下有益的技术效果：
本实用新型采用耦合可再生能源与化学链燃烧的方法进行固体废弃物处理，首先在固废反应器中载氧体与固体废弃物反应得到CO2和水蒸气，CO2和水蒸气在冷却器中分离得到高纯度的CO2和液态水，液态水送入电解水反应器中反应得到H2和O2，O2进入载氧体反应器实现载氧体的再生，整个过程实现了化学链燃烧及其CO2的捕集，减少了污染物的生成；在循环过程中，在载氧体反应器再生的载氧体加热后送往固废反应器中，实现了载氧体的利用；固体废弃物反应生成的H2O进入电解反应器生成O2和H2，实现了高纯氢气的生产。因此，本实用新型将可再生能源消纳与化学链相结合的方式，固体废弃物得到有效的处理，实现高纯氢气的制取，同时利用低能耗的方式捕到燃烧后的二氧化碳。
附图说明
图1为本实用新型一种新能源耦合的化学链固废处置及二氧化碳捕集系统的示意图；
图2为本实用新型一种新能源耦合的化学链固废处置及二氧化碳捕集系统的流程示意图；
附图标记说明：
1-固废入口，2-电源接口，3-固废反应器，4-分离器，5-冷却器，6-电解水反应器，7-载氧体反应器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
如图1所示，本实用新型提供的一种新能源耦合的化学链固废处置及二氧化碳捕集系统，包括固废入口1、电源接口2、固废反应器3、分离器4、冷却器5、电解水反应器6和载氧体反应器7。其中所述的电源接口2采用可再生能源电能接入；固废反应器3和载氧体反应器7构成化学链循环系统；载氧体反应器7中的载氧体采用电解水反应器6中生成的氧气进行补氧再生；电解水反应器6中的水来源于固废反应器3中所生成的水；固废反应器3的出口连通至分离器4的入口，分离器4的出口分别连通至冷却器5和载氧体反应器7，冷却器5与电解水反应器6相连，电解水反应器6与载氧体反应器7相连，载氧体反应器7的出口连通至相连固废反应器3的入口。
如图2所示，本实用新型提供的一种新能源耦合的化学链固废处置及二氧化碳捕集系统，工作时，包括如下步骤：固体废弃物从固废入口1进入固废反应器3反应生成水蒸气，CO2，载氧体MexOy-1和固废残渣送入分离器4，上述生成物在分离器4中进行分离，固废残渣送入固废反应器3循环反应，分离后的载氧体MexOy-1进入载氧体反应器7与电解水反应器6生成的氧气反应再生得到载氧体MexOy送入固废反应器3。分离器4中分离的水蒸气和CO2送入冷却器5冷却得到CO2和液态水，将CO2捕集进行利用，液态水送入电解水反应器6得到H2和O2，冷却器5中冷凝得到高纯度的CO2捕集进行利用，其余热通入载氧体反应器7用来加热载氧体。
固废反应器3和载氧体反应器7和电解水反应器6所需要的能量来源为风能、太阳能等可再生能源。
固废反应器3和载氧体反应器7构成的化学链循环系统中所用的载氧体MexOy为磁性载氧体，如Fe2O3，Fe2O3复合材料等。
分离器4采用旋风磁性分离器，具体为，磁性载氧体MexOy-1经磁性分离器与CO2，H2O和固废残渣进行分离，其中当磁性分离器开启磁性时，将磁性载氧体吸引；关闭磁性时，载氧体分离送入载氧体反应器7。
电解水反应器6中的水来源于固废反应器3反应生成的水。
固废反应器3发生的反应为：MexOy+CnHm→MexOy-1+H2O↑+CO2↑；载氧体反应器7发生的反应为：MexOy-1+O2→MexOy；电解水反应器6发生的反应为：
与现有技术相比，本实用新型一方面利用新能源，实现可再生能源的消纳；另一方面采用化学链和电解水结合的方式实现固废的处理过程中高纯度氢气的制取及CO2的捕集。
以上所述内容仅为本构思下的基本说明，而依据本实用新型的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种新能源耦合的化学链固废处置及二氧化碳捕集系统，其特征在于，包括电源接口(2)、固废反应器(3)、分离器(4)、冷却器(5)、电解水反应器(6)和载氧体反应器(7)；
所述的电源接口(2)采用可再生能源电能接入，用于为固废反应器(3)、载氧体反应器(7)和电解水反应器(6)供电；固废反应器(3)和载氧体反应器(7)采用电热反应器构成化学链循环系统；固废反应器(3)上设置有固废入口(1)，固废反应器(3)的出口连通至分离器(4)的入口，分离器(4)的出口分别连通至冷却器(5)和载氧体反应器(7)，冷却器(5)与电解水反应器(6)相连，电解水反应器(6)与载氧体反应器(7)相连，载氧体反应器(7)的出口连通至相连固废反应器(3)的入口。
2.根据权利要求1所述的一种新能源耦合的化学链固废处置及二氧化碳捕集系统，其特征在于，电源接口(2)采用风能或太阳能新能源能量输入。
3.根据权利要求1所述的一种新能源耦合的化学链固废处置及二氧化碳捕集系统，其特征在于，固废反应器(3)中温度为800～900℃，反应压力为常压。
4.根据权利要求1所述的一种新能源耦合的化学链固废处置及二氧化碳捕集系统，其特征在于，载氧体反应器(7)中温度为700～800℃，反应压力为常压。
5.根据权利要求1所述的一种新能源耦合的化学链固废处置及二氧化碳捕集系统，其特征在于，固废反应器(3)和载氧体反应器(7)构成的化学链循环系统中所用的载氧体MexOy为磁性载氧体。
6.根据权利要求1所述的一种新能源耦合的化学链固废处置及二氧化碳捕集系统，其特征在于，分离器(4)采用旋风磁性分离器。
7.根据权利要求1所述的一种新能源耦合的化学链固废处置及二氧化碳捕集系统，其特征在于，载氧体反应器(7)中的载氧体采用电解水反应器(6)中生成的氧气进行补氧再生。
8.根据权利要求1所述的一种新能源耦合的化学链固废处置及二氧化碳捕集系统，其特征在于，电解水反应器(6)中的水来源于固废反应器(3)中所生成的水。
9.根据权利要求1所述的一种新能源耦合的化学链固废处置及二氧化碳捕集系统，其特征在于，冷却器(5)中的余热送到载氧体反应器(7)用来加热载氧体。
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