本發(fā)明總的涉及一種垃圾熱解的技術(shù)，具體涉及一種垃圾熱解等離子氣化制備氫氣燃料的的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

垃圾處理問題目前已經(jīng)成為我國繼能源危機(jī)、水污染治理、工業(yè)廢物處理后所面臨的又一項嚴(yán)峻的環(huán)境問題。目前我國城市生活垃圾年產(chǎn)生量約2.5億噸，城市周邊累積堆存垃圾已達(dá)70億噸，占地約80多萬畝，661個城市中約有2/3的城市被垃圾包圍，每年經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)300億元人民幣。

生活垃圾常用的處理方式有填埋、焚燒和堆肥，其中填埋、堆肥已陷入占用大量用地、產(chǎn)品銷路不暢，資源化水平低的的困境，而焚燒雖然能達(dá)到減容減量和資源化利用的目的，其處理卻始終無法擺脫二噁英污染的問題。垃圾熱解處理是目前公認(rèn)的相對于垃圾焚燒更好的處理方式，不僅能夠清潔實現(xiàn)垃圾的減量化處理，環(huán)境友好性強(qiáng)，而且可獲得價值更高的油、氣和固體炭，從原理上避免了二噁英的生成，同時大部分的重金屬在熱解過程中融入灰渣，減少了排放量。

等離子氣化技術(shù)是利用等離子體火炬對物料進(jìn)行加熱，局部溫度可到5500℃左右，并能使反應(yīng)室的溫度維持在1000℃以上，能迅速分解熱解油、二噁英等物質(zhì)，并產(chǎn)生大量CO、H₂等合成氣。具有二次污染小、能源回收利用率高等特點。

然而現(xiàn)有技術(shù)存在多種缺陷。例如，一些垃圾回轉(zhuǎn)窯熱解工藝，其焦油產(chǎn)量較多，容易堵塞管道、腐蝕設(shè)備等，經(jīng)常停車檢修，并且后端需要復(fù)雜的油水分離及凈化裝置，導(dǎo)致投資大大增加。一些垃圾豎爐等離子氣化技術(shù)，直接用等離子火炬對垃圾進(jìn)行氣化，在處理大規(guī)模垃圾時，該工藝的功率極大、耗電率非常高，因此導(dǎo)致運行成本增大，難以實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。還有一些垃圾處理工藝在一個爐子中實現(xiàn)垃圾熱解氣化，雖然會生成大量合成氣，但同時也把灰渣進(jìn)行了熔融處理，而灰渣中大部分物質(zhì)為無機(jī)物，在氣化過程中浪費了大量能量，系統(tǒng)的熱利用率較低，運行成本較高，因此不具備商業(yè)運行價值。

著眼于當(dāng)今的一大潛在能源——氫氣，由于其具有能量密度高，其完全燃燒只產(chǎn)生水，所以對環(huán)境沒有任何污染，且燃燒不產(chǎn)生二氧化碳，這對于解決全球氣候變化問題具有非常重要的意義，被認(rèn)為是最具潛力的車用替代燃料，氫氣對改變未來能源格局具有至關(guān)重要的意義。

有專家指出，氫氣如果以壓縮氣態(tài)存儲于車內(nèi)作為發(fā)動機(jī)的燃料，其效率將比汽油高出25％。以氫氣為燃料的電動汽車較之傳統(tǒng)汽油機(jī)車，其效率有顯著的提高。與傳統(tǒng)汽油機(jī)車相比，在將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成動力上具有更高的效率。傳統(tǒng)汽油機(jī)車中燃料燃燒后產(chǎn)生熱并對氣體做功，推動活塞和曲軸轉(zhuǎn)動。而燃料電池汽車則將儲存在氫氣中的化石能源直接轉(zhuǎn)化成電能，再由電動馬達(dá)驅(qū)動車輛行駛，這是一種更直接的電化學(xué)過程，因而較之傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車具有更高的能量轉(zhuǎn)換效率，而且副產(chǎn)物只有水。由于以氫氣為燃料的電動汽車中沒有活塞以及曲軸，大量精簡了傳動系統(tǒng)的零部件，因而系統(tǒng)能量損耗被降到了最低。

盡管氫氣確實具有許多化石燃料無法比擬的優(yōu)勢。但目前最大的困難就是氫氣的制備?，F(xiàn)階段最主流、成本最低的方法是天然氣重整制氫，美國95％的氫氣通過此法制得。本質(zhì)上來說，天然氣作為制氫的原料，在反應(yīng)過程中必然伴隨著碳氧化物的產(chǎn)生，這就使得氫氣作為車用燃料零排放的口號遭到質(zhì)疑。盡管氫氣在使用過程中確實只產(chǎn)生水，但氫氣的制備卻不得不面臨環(huán)境污染的問題。

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，結(jié)合本發(fā)明的垃圾處理問題及上述氫氣能源的制備問題，如何能夠環(huán)保、節(jié)約、能源重復(fù)利用地處理垃圾，成為本發(fā)明要拓展的一個方向。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種垃圾熱解等離子氣化制備氫氣燃料的方法和系統(tǒng)，以同時解決垃圾處理技術(shù)存在的缺陷及氫氣能源的制備問題。

本發(fā)明提供了一種垃圾熱解等離子氣化制備氫氣燃料的方法，包括以下步驟：

步驟1：將垃圾送入蓄熱式旋轉(zhuǎn)床內(nèi)進(jìn)行干燥及熱解處理，得到熱解水、熱解油氣混合物和熱解炭；

步驟2：將熱解油氣混合物通入等離子氣化反應(yīng)室，得到合成氣；

步驟3：將合成氣通入凈化裝置進(jìn)行凈化處理，得到純凈的CO、H₂合成氣；

步驟4：將純凈的合成氣通入變壓吸附裝置，制備H₂燃料。

上述的垃圾熱解等離子氣化制備氫氣燃料的方法，所述蓄熱式旋轉(zhuǎn)床包括干燥區(qū)和熱解區(qū)；干燥區(qū)蓄熱式輻射管溫度為400℃-600℃；熱解區(qū)蓄熱式輻射管溫度為700℃-1000℃。

上述的垃圾熱解等離子氣化制備氫氣燃料的方法，由蓄熱式旋轉(zhuǎn)床干燥區(qū)產(chǎn)生的所述熱解水為所述熱解炭的熄焦用水。

上述的垃圾熱解等離子氣化制備氫氣燃料的方法，在步驟1之前包括以下步驟：將垃圾進(jìn)行分選、破碎預(yù)處理。

上述的垃圾熱解等離子氣化制備氫氣燃料的方法，所述等離子氣化反應(yīng)室的側(cè)壁有至少2個等離子體火炬；等離子氣化反應(yīng)室的溫度為1200℃-1500℃。

上述的垃圾熱解等離子氣化制備氫氣燃料的方法，變壓吸附裝置中的剩余氣體送入蓄熱式輻射管中作為燃料氣使用；變壓吸附裝置進(jìn)氣壓力為0.4-3.5MPa。

上述的垃圾熱解等離子氣化制備氫氣燃料的方法，所述熱解油氣混合物直接通入所述等離子氣化反應(yīng)室。

本發(fā)明還提供一種實現(xiàn)上述垃圾熱解等離子氣化制備氫氣燃料方法的系統(tǒng)，包括：

蓄熱式旋轉(zhuǎn)床包括環(huán)形爐腔的殼體和環(huán)形爐底，蓄熱式輻射管設(shè)置在所述殼體的內(nèi)周壁上，原料入口、熱解水出口、熱解油氣混合物出口、熱解炭出口設(shè)置在所述殼體上；

等離子氣化反應(yīng)室包括熱解油氣混合物入口、合成氣出口，所述熱解油氣混合物入口與所述熱解油氣混合物出口相連；

凈化裝置包括合成氣入口、凈化合成氣出口，所述合成氣入口與所述合成氣出口相連；

變壓吸附裝置包括凈化合成氣入口、氫氣出口和剩余氣體出口，所述凈化合成氣入口與所述凈化合成氣出口相連，所述剩余氣體出口與蓄熱式輻射管的可燃?xì)馊肟谙噙B；

熄焦裝置包括熱解炭入口、灰渣出口、熱解水入口，其中，所述熱解炭入口與所述熱解炭出口相連，所述熱解水入口與所述熱解水出口相連。

上述的垃圾熱解等離子氣化制備氫氣燃料的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括分選裝置和破碎裝置，其中，分選裝置包括分選垃圾入口、分選垃圾出口；破碎裝置包括破碎垃圾入口、破碎垃圾出口；所述破碎垃圾入口與所述分選垃圾出口相連，所述破碎垃圾出口與所述原料入口相連。

上述的垃圾熱解等離子氣化制備氫氣燃料的系統(tǒng)，所述熱解水出口布置于所述殼體的側(cè)壁；所述熱解油氣混合物出口布置于所述殼體的頂部；所述等離子氣化反應(yīng)室布置在所述熱解油氣混合物出口上端。

本發(fā)明的有益效果在于，通過采用本發(fā)明上述實施例的垃圾熱解等離子氣化制備氫氣燃料的方法，采用蓄熱式旋轉(zhuǎn)床對預(yù)處理后的垃圾原料進(jìn)行熱解，并利用等離子氣化反應(yīng)室對熱解油氣混合物進(jìn)行氣化，獲得的合成氣產(chǎn)率高、熱值高，經(jīng)過變壓吸附后可獲得高產(chǎn)率高熱值的氫氣燃料，實現(xiàn)了垃圾的“無害化、減量化、資源化”，其運行成本低，焦油產(chǎn)率極低，不發(fā)生管道堵塞，工藝經(jīng)濟(jì)性好，易于實現(xiàn)工業(yè)化和規(guī)?；?。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的垃圾熱解等離子氣化制備氫氣燃料流程框圖；

圖2為本發(fā)明實施例的垃圾熱解等離子氣化制備氫氣燃料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案以及其各個方面的優(yōu)點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本發(fā)明的限制。

本發(fā)明提出了垃圾熱解等離子氣化制備氫氣燃料的方法。下面參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明實施例的垃圾熱解等離子氣化制備氫氣燃料的方法。

根據(jù)本發(fā)明具體實施例的垃圾熱解等離子氣化制備氫氣燃料的方法包括：將垃圾進(jìn)行分選、破碎等預(yù)處理，以便分選出金屬、渣土等無機(jī)物；將經(jīng)過預(yù)處理后的垃圾送入蓄熱式旋轉(zhuǎn)床內(nèi)進(jìn)行干燥及熱解處理，以便得到熱解水、熱解油氣混合物和熱解炭；將熱解油氣混合物通入等離子氣化反應(yīng)室，以便得到CO、H2等合成氣；以及將合成氣通入變壓吸附裝置，以便提純制備H2燃料，同時剩余氣體送入蓄熱式輻射管中作為燃料氣使用。

通過采用本發(fā)明上述實施例的垃圾熱解等離子氣化制備氫氣燃料的方法，首先將垃圾進(jìn)行預(yù)處理；然后采用蓄熱式旋轉(zhuǎn)床對預(yù)處理后的垃圾原料進(jìn)行熱解，并利用等離子氣化反應(yīng)室對熱解油氣混合物進(jìn)行氣化；干燥出的水分可作為熱解炭的熄焦用水，獲得的合成氣產(chǎn)率高、熱值高，經(jīng)過變壓吸附后可獲得高產(chǎn)率高熱值的氫氣燃料，剩余氣體可作為蓄熱式輻射管的燃料氣使用，實現(xiàn)了垃圾的“無害化、減量化、資源化”，其運行成本低，焦油產(chǎn)率極低，不發(fā)生管道堵塞，工藝經(jīng)濟(jì)性好，易于實現(xiàn)工業(yè)化和規(guī)?；?。

下面參考圖1詳細(xì)描述本發(fā)明具體實施例的垃圾熱解等離子氣化制備氫氣燃料的方法。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，所述蓄熱式旋轉(zhuǎn)床分為干燥區(qū)和熱解區(qū)。

優(yōu)選地，干燥區(qū)蓄熱式輻射管溫度為400℃-600℃，根據(jù)垃圾原料含水率的不同，選擇干燥區(qū)蓄熱式輻射管的溫度。

優(yōu)選地，熱解區(qū)蓄熱式輻射管溫度為700℃-1000℃，根據(jù)垃圾原料組分的不同，選擇熱解區(qū)蓄熱式輻射管的溫度。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，所述熱解水由蓄熱式旋轉(zhuǎn)床干燥區(qū)產(chǎn)生，可直接作為熱解炭的熄焦用水。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，垃圾原料在開始受熱至料溫升至150℃時，主要是蒸出垃圾原料中的水分，如果這部分水隨蓄熱式旋轉(zhuǎn)床進(jìn)入等離子氣化反應(yīng)室，會大大增加系統(tǒng)能耗，導(dǎo)致運行成本增加，因此在蓄熱式旋轉(zhuǎn)床干燥區(qū)末端爐膛側(cè)壁設(shè)置有熱解水出口，有效地解決了這一問題。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，所述熱解油氣混合物由蓄熱式旋轉(zhuǎn)床熱解區(qū)產(chǎn)生，不經(jīng)處理直接通入等離子氣化反應(yīng)室，以便得到所述合成氣。發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，熱解油氣混合物直接進(jìn)行等離子氣化，熱利用率高、運行成本較低。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，所述等離子氣化反應(yīng)室側(cè)壁安裝有2個以上的等離子體火炬。

優(yōu)選地，等離子氣化反應(yīng)室的溫度為1200℃-1500℃。由于所述等離子氣化反應(yīng)室只對所述熱解油氣混合物進(jìn)行氣化，而不是直接對垃圾原料進(jìn)行氣化，因此需要設(shè)置的等離子體火炬數(shù)量少，處理效率高，運行成本低。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，將所述合成氣通入凈化裝置進(jìn)行凈化處理，以便去除合成氣中的硫化氫、氯化氫等雜質(zhì)。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，由于所述等離子氣化反應(yīng)室溫度較高，超過1000℃，而所述蓄熱式旋轉(zhuǎn)床產(chǎn)生的熱解油、烴類氣體含量極少，在所述等離子反應(yīng)室內(nèi)會瞬間氣化，生成大量CO、H₂等合成氣。

如何利用合成氣制備氫氣是另一個關(guān)鍵技術(shù)。

變壓吸附(Pressure Swing Adsorption.簡稱PSA)，是一種新型氣體吸附分離技術(shù)，它有如下優(yōu)點:⑴產(chǎn)品純度高。⑵一般可在室溫和不高的壓力下工作，床層再生時不用加熱，節(jié)能經(jīng)濟(jì)。⑶設(shè)備簡單，操作、維護(hù)簡便。⑷連續(xù)循環(huán)操作，可完全達(dá)到自動化。因此，當(dāng)這種新技術(shù)問世后，就受到各國工業(yè)界的關(guān)注，競相開發(fā)和研究，發(fā)展迅速，并日益成熟。

利用吸附劑的平衡吸附量隨組分分壓升高而增加的特性，進(jìn)行加壓吸附、減壓脫附的操作方法。吸附是放熱過程，脫附是吸熱過程，但只要吸附質(zhì)濃度不大，吸附熱和脫附熱都不大，因此變壓吸附仍可視作等溫過程。變壓吸附一般是常溫操作，不須供熱,故循環(huán)周期短,易于實現(xiàn)自動化，對大型化氣體分離生產(chǎn)過程尤為適用。

本發(fā)明基于上述變壓吸附理論，在系統(tǒng)中設(shè)計了變壓吸附裝置，利用所述變壓吸附裝置提純分離氫氣，可獲得高產(chǎn)率高熱值的氫氣燃料。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，將所述變壓吸附裝置分離提純后的剩余氣體通入蓄熱式輻射管內(nèi)進(jìn)行燃燒，以便給蓄熱式旋轉(zhuǎn)床干燥及熱解處理提供熱量。發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，所屬剩余氣體中含有較多CO等可燃?xì)?，而所述蓄熱式輻射管又需要為原料熱解提供熱量，因此可以將所述剩余氣體用于蓄熱式輻射管燃燒供熱，降低工藝運行成本，減少污染物排放。

根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明還提出了垃圾熱解等離子氣化制備氫氣燃料的系統(tǒng)。下面參考圖2詳細(xì)描述本發(fā)明具體實施例的垃圾熱解等離子氣化制備氫氣燃料的系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，垃圾熱解等離子氣化制備氫氣燃料的系統(tǒng)包括：

分選裝置1、破碎裝置2、蓄熱式旋轉(zhuǎn)床3、等離子氣化反應(yīng)室4、凈化裝置5、變壓吸附裝置6、熄焦裝置7。

分選裝置1，所述分選裝置具有分選垃圾入口、分選垃圾出口，所述分選裝置包括磁選、篩分等設(shè)備，以便分選出金屬、渣土等無機(jī)物。

破碎裝置2，所述破碎裝置具破碎垃圾入口、破碎垃圾出口，所述破碎垃圾入口與所述分選垃圾出口相連，以便得到平均粒徑小于100mm的垃圾原料。

當(dāng)然，上述分選裝置和破碎裝置根據(jù)實際情況而定，如果處理的垃圾已達(dá)到合適的粒徑或已被分類，可省略這些裝置。

蓄熱式旋轉(zhuǎn)床3，利用蓄熱式旋轉(zhuǎn)床3對所述垃圾原料進(jìn)行干燥、熱解處理，以便得到熱解水、熱解油氣混合物、熱解炭.

所述蓄熱式旋轉(zhuǎn)床3具有原料入口、熱解水出口、熱解油氣混合物出口、熱解炭出口，所述原料入口與所述破碎垃圾出口相連，具體包括：

殼體，所述殼體形成環(huán)狀爐腔，爐膛操作條件為微正壓；

環(huán)形爐底，物料布在環(huán)形爐底上，呈連續(xù)轉(zhuǎn)動狀態(tài)；

蓄熱式輻射管，多個所述蓄熱式輻射管設(shè)置在所述殼體的內(nèi)周壁上，所述蓄熱式輻射管具有可燃?xì)馊肟?、助燃空氣入口、煙氣出口，以便對垃圾物料進(jìn)行絕氧加熱。

等離子氣化反應(yīng)室4，利用等離子火炬的高溫氣化作用，使熱解油、烴類氣體等發(fā)生氣化、重組，以便得到CO、H2等合成氣。

所述等離子氣化反應(yīng)室具有熱解油氣混合物入口、合成氣出口，所述熱解油氣混合物入口與所述熱解油氣混合物出口相連。

凈化裝置5，所述凈化裝置具有合成氣入口、凈化合成氣出口，所述合成氣入口與所述合成氣出口相連，以便去除合成氣中硫化氫、氯化氫等雜質(zhì)。

變壓吸附裝置6，所述變壓吸附裝置具有凈化合成氣入口、氫氣出口和剩余氣體出口，所述凈化合成氣入口與所述凈化合成氣出口相連，所述剩余氣體出口與所述蓄熱式輻射管可燃?xì)馊肟谙噙B，以便分離出氫氣燃料。

熄焦裝置7，所述熄焦裝置具有熱解炭入口、灰渣出口、熱解水入口，以便將熱解炭冷卻。

通過采用本發(fā)明上述實施例的垃圾熱解等離子氣化制備氫氣燃料的系統(tǒng)，可首先將垃圾送入分選裝置1內(nèi)進(jìn)行分選處理。其次將分選后的垃圾輸送至破碎裝置2內(nèi)進(jìn)行破碎處理，得到平均粒徑小于100mm垃圾原料。然后將垃圾原料布入蓄熱式旋轉(zhuǎn)床3內(nèi)進(jìn)行熱解反應(yīng)，生成熱解水、熱解油氣混合物和熱解炭。其中，熱解水通入熄焦裝置7中對熱解炭進(jìn)行熄焦處理，熱解油氣混合物進(jìn)入等離子氣化反應(yīng)室4發(fā)生氣化反應(yīng)，得到的CO、H₂等合成氣。合成氣通過凈化裝置5凈化后送入變壓吸附裝置6中制備氫氣燃料，剩余氣體通入蓄熱式輻射管內(nèi)作為燃料氣使用。

整個系統(tǒng)減少了焦油的產(chǎn)生，實現(xiàn)了垃圾熱解、等離子氣化和變壓吸附技術(shù)的高效結(jié)合，不僅降低運行成本，還提高了氫氣燃料的產(chǎn)率和熱值，余熱回收利用率高、資源化水平高、產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益好、不產(chǎn)生二噁英、二次污染小，利于垃圾熱解等離子氣化制備氫氣燃料的工業(yè)化應(yīng)用。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，所述蓄熱式旋轉(zhuǎn)床3熱解水出口布置于所述干燥區(qū)末端、爐膛側(cè)壁，以便在熱解水剛產(chǎn)生時就進(jìn)行收集，降低系統(tǒng)能耗。

所述蓄熱式旋轉(zhuǎn)床3熱解油氣混合物出口布置于所述熱解區(qū)末端、爐膛頂部，以便得到高品質(zhì)的熱解油氣混合物。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，所述等離子氣化反應(yīng)室4垂直布置在蓄熱式旋轉(zhuǎn)床3熱解油氣混合物出口上端，熱解油氣混合物不經(jīng)冷卻直接通入等離子化反應(yīng)室4內(nèi)，以便制備合成氣。

根據(jù)本發(fā)明上述實施例的垃圾熱解等離子氣化制備氫氣燃料的系統(tǒng)中的各裝置的有益效果均在上述實施例的垃圾熱解等離子氣化制備氫氣燃料的方法中有所體現(xiàn)，在此不再贅述。

綜上所述，本發(fā)明通過將垃圾資源化利用轉(zhuǎn)換為氫氣能源，解決了現(xiàn)有垃圾處理技術(shù)存在的缺陷問題，為氫氣制備技術(shù)增加了一條新的途徑，創(chuàng)造了較高的經(jīng)濟(jì)兼環(huán)保價值，而且系統(tǒng)本身實現(xiàn)了一系列的能源循環(huán)再利用，實現(xiàn)了垃圾的“無害化、減量化、資源化”生產(chǎn)。

實施例1

利用垃圾熱解等離子氣化制備氫氣燃料系統(tǒng)對某小區(qū)的垃圾進(jìn)行處理，該垃圾的含水率為38％，其各組分百分含量如表1所示，其中，垃圾熱解等離子氣化制備氫氣燃料的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所述，工藝流程如圖1所示，具體處理流程如下：

表1垃圾各組分百分含量(％)

將含水率38％的垃圾送入分選裝置，去除玻璃、金屬等無機(jī)物，再進(jìn)入破碎設(shè)備，得到平均粒徑小于100mm的垃圾原料。將垃圾原料送入蓄熱式旋轉(zhuǎn)床，在干燥區(qū)蓄熱式輻射管的溫度為450℃，熱解區(qū)蓄熱式輻射管的溫度為850℃。垃圾在旋轉(zhuǎn)床中依次經(jīng)過干燥、熱解制氣等過程，最后得到的熱解水從蓄熱式旋轉(zhuǎn)床干燥區(qū)末端爐膛側(cè)壁流出，進(jìn)入熄焦裝置中，熱解油氣混合物在蓄熱式旋轉(zhuǎn)床熱解區(qū)末端頂部排出，進(jìn)入等離子氣化反應(yīng)室，熱解炭在旋轉(zhuǎn)床末端底部通過螺旋輸送裝置排出，其中，等離子氣化反應(yīng)室的溫度為1200℃。將等離子氣化反應(yīng)室產(chǎn)生的合成氣進(jìn)行凈化處理，以便得到純凈的CO、H₂等合成氣。最后將合成氣通入變壓吸附裝置，變壓吸附裝置進(jìn)氣壓力為0.4Mpa，提純制備H₂燃料，同時將剩余氣體送入蓄熱式輻射管中作為燃料氣使用。熱解產(chǎn)生的熱解炭大部分為無機(jī)物殘渣，直接運至填埋場進(jìn)行處置。

利用上述系統(tǒng)對垃圾進(jìn)行熱解等離子氣化以制備氫氣燃料，最終制得的合成氣產(chǎn)率為30％，熱解炭的產(chǎn)率為35％，熱解水的產(chǎn)率為35％。其中，氫氣的產(chǎn)率為17％，提純回收率為96.8％。

實施例2

利用垃圾熱解等離子氣化制備氫氣燃料系統(tǒng)對某城市的垃圾進(jìn)行處理，該垃圾的含水率為30％，其各組分百分含量如表2所示，其中，垃圾熱解等離子氣化制備氫氣燃料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所述，工藝流程如圖1所示，具體處理流程如下：

表2垃圾各組分百分含量(％)

將含水率30％的垃圾送入分選裝置，去除玻璃、金屬等無機(jī)物，再進(jìn)入破碎設(shè)備，得到粒徑小于100mm的垃圾原料。將垃圾原料送入蓄熱式旋轉(zhuǎn)床，在干燥區(qū)蓄熱式輻射管的溫度為600℃，熱解區(qū)蓄熱式輻射管的溫度為1000℃。垃圾在旋轉(zhuǎn)床中依次經(jīng)過干燥、熱解制氣等過程，最后得到的熱解水從蓄熱式旋轉(zhuǎn)床干燥區(qū)末端爐膛側(cè)壁流出，進(jìn)入熄焦裝置中，熱解油氣混合物在蓄熱式旋轉(zhuǎn)床熱解區(qū)末端頂部排出，進(jìn)入等離子氣化反應(yīng)室，熱解炭在旋轉(zhuǎn)床末端底部通過螺旋輸送裝置排出，其中，等離子氣化反應(yīng)室的溫度為1300℃。將等離子氣化反應(yīng)室產(chǎn)生的合成氣進(jìn)行凈化處理，以便得到純凈的CO、H₂等合成氣。最后將合成氣通入變壓吸附裝置，變壓吸附裝置進(jìn)氣壓力為2.6Mpa，提純制備H₂燃料，同時將剩余氣體送入蓄熱式輻射管中作為燃料氣使用。熱解產(chǎn)生的熱解炭大部分為無機(jī)物殘渣，直接運至填埋場進(jìn)行處置。

利用上述系統(tǒng)對垃圾進(jìn)行熱解等離子氣化以制備氫氣燃料，最終制得的合成氣產(chǎn)率為36％，熱解炭的產(chǎn)率為32％，熱解水的產(chǎn)率為32％。其中，氫氣的產(chǎn)率為20％，提純回收率為98.5％。

實施例3

利用垃圾熱解等離子氣化制備氫氣燃料系統(tǒng)對某城市的垃圾進(jìn)行處理，該垃圾的含水率為40％，其各組分百分含量如表2所示，其中，垃圾熱解等離子氣化制備氫氣燃料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所述，工藝流程如圖1所示，具體處理流程如下：

表2垃圾各組分百分含量(％)

將含水率40％的垃圾送入分選裝置，去除玻璃、金屬等無機(jī)物，再進(jìn)入破碎設(shè)備，得到粒徑小于100mm的垃圾原料。將垃圾原料送入蓄熱式旋轉(zhuǎn)床，在干燥區(qū)蓄熱式輻射管的溫度為400℃，熱解區(qū)蓄熱式輻射管的溫度為700℃。垃圾在旋轉(zhuǎn)床中依次經(jīng)過干燥、熱解制氣等過程，最后得到的熱解水從蓄熱式旋轉(zhuǎn)床干燥區(qū)末端爐膛側(cè)壁流出，進(jìn)入熄焦裝置中，熱解油氣混合物在蓄熱式旋轉(zhuǎn)床熱解區(qū)末端頂部排出，進(jìn)入等離子氣化反應(yīng)室，熱解炭在旋轉(zhuǎn)床末端底部通過螺旋輸送裝置排出，其中，等離子氣化反應(yīng)室的溫度為1500℃。將等離子氣化反應(yīng)室產(chǎn)生的合成氣進(jìn)行凈化處理，以便得到純凈的CO、H₂等合成氣。最后將合成氣通入變壓吸附裝置，變壓吸附裝置進(jìn)氣壓力為3.5Mpa，提純制備H₂燃料，同時將剩余氣體送入蓄熱式輻射管中作為燃料氣使用。熱解產(chǎn)生的熱解炭大部分為無機(jī)物殘渣，直接運至填埋場進(jìn)行處置。

利用上述系統(tǒng)對垃圾進(jìn)行熱解等離子氣化以制備氫氣燃料，最終制得的合成氣產(chǎn)率為38％，熱解炭的產(chǎn)率為31％，熱解水的產(chǎn)率為31％。其中，氫氣的產(chǎn)率為21％，提純回收率為98.2％。

由上述實施例均可看出，本發(fā)明整個系統(tǒng)減少了焦油的產(chǎn)生，實現(xiàn)了垃圾熱解和等離子氣化、變壓吸附的高效結(jié)合，把垃圾資源化利用，使之轉(zhuǎn)化為氫氣能源輸出，不僅降低了運行成本，還提高了合成氣的產(chǎn)率和熱值，余熱回收利用率高、資源化水平高、產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益好、不產(chǎn)生二噁英且二次污染小。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

最后應(yīng)說明的是：顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。