權(quán)利要求

1.集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，包括通過管路連接的等離子氣化系統(tǒng)、水電解系統(tǒng)、超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)、甲醇制備系統(tǒng)和供熱系統(tǒng)； 其中，所述等離子氣化系統(tǒng)包括依次相連的等離子氣化爐、合成氣冷卻器、氣化劑預(yù)熱器和合成氣壓縮機(jī)；所述超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)包括依次相連的二氧化碳渦輪、回?zé)崞?、預(yù)冷器和二氧化碳?jí)嚎s機(jī)，壓縮后的二氧化碳工質(zhì)在所述回?zé)崞髦谢厥沼酂岷筮M(jìn)入所述合成氣冷卻器中加熱，之后進(jìn)入所述二氧化碳渦輪做功；所述水電解系統(tǒng)包括依次相連的水泵、電解槽和氫氣壓縮機(jī)，水經(jīng)所述水泵加壓后進(jìn)入所述電解槽電解為氫氣和氧氣，氫氣經(jīng)所述氫氣壓縮機(jī)加壓后進(jìn)入所述甲醇制備系統(tǒng)參與合成甲醇，氧氣作為氣化劑經(jīng)所述氣化劑預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入所述等離子氣化爐中參與氣化反應(yīng)；所述甲醇合成系統(tǒng)包括依次相連的物料壓縮機(jī)、甲醇反應(yīng)器、反應(yīng)物冷卻器、水冷器、甲醇分離器、甲醇分餾塔和甲醇冷卻器，由所述甲醇分離器分離出的氣體部分與所述等離子氣化系統(tǒng)所制得的合成氣和所述水電解系統(tǒng)所制得的氫氣混合后重新參與反應(yīng)制備甲醇；所述供熱系統(tǒng)包括水泵、換熱器和冷卻器，所述水泵加壓后的水由所述水冷器、所述預(yù)冷器、所述合成氣壓縮機(jī)中的中間冷卻器和所述甲醇冷卻器加熱后進(jìn)入所述換熱器為城市熱水加熱，所述換熱器出來的水由所述冷卻器冷卻至環(huán)境溫度后進(jìn)入所述水泵繼續(xù)循環(huán)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述合成氣冷卻器的熱流體為所述等離子氣化爐出口的合成氣，所述合成氣冷卻器的冷流體為所述回?zé)崞鞒隹诘亩趸?，所述合成氣冷卻器的熱流體合成氣先經(jīng)過所述合成氣冷卻器的冷流體二氧化碳冷卻，然后進(jìn)入所述氣化劑預(yù)熱器加熱氣化劑，吸熱后的二氧化碳經(jīng)所述二氧化碳渦輪發(fā)電后進(jìn)入所述回?zé)崞髋c低溫二氧化碳換熱。 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述氣化劑預(yù)熱器的熱流體為所述合成氣冷卻器出口的合成氣，所述氣化劑預(yù)熱器的冷流體為所述電解槽出口的氧氣，經(jīng)預(yù)熱的氧氣作為氣化劑進(jìn)入所述等離子氣化爐中參與氣化反應(yīng)，進(jìn)一步冷卻后由所述等離子氣化爐排出的合成氣經(jīng)所述合成氣壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入所述甲醇合成系統(tǒng)參與合成甲醇。 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，經(jīng)所述合成氣壓縮機(jī)壓縮后的合成氣與經(jīng)所述氫氣壓縮機(jī)加壓后的氫氣作為新鮮氣，與所述甲醇分離器分離出的氣體混合后進(jìn)入所述物料壓縮機(jī)加壓，然后進(jìn)入所述甲醇反應(yīng)器合成甲醇。 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述水泵出口水的一部分由所述甲醇冷卻器加熱，剩余部分依次進(jìn)入所述水冷器、所述預(yù)冷器、所述合成氣壓縮機(jī)中的中間冷卻器進(jìn)行余熱回收，回收余熱后的兩流股水混合后進(jìn)入所述換熱器為城市熱水加熱。 6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述合成氣壓縮機(jī)為多級(jí)壓縮機(jī)，所述合成氣壓縮機(jī)出口水與所述甲醇冷卻器出口水混合后進(jìn)入所述換熱器。 7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)冷器的熱流股為所述回?zé)崞鞒隹诘亩趸脊べ|(zhì)，所述預(yù)冷器的冷流股為所述水冷器出口水，換熱后的所述預(yù)冷器的熱流股二氧化碳工質(zhì)進(jìn)入所述二氧化碳?jí)嚎s機(jī)進(jìn)行壓縮，換熱后的所述預(yù)冷器的冷流股水進(jìn)入所述合成氣壓縮機(jī)中的中間冷卻器。 8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述換熱器的熱流股為所述合成氣壓縮機(jī)中的中間冷卻器出口水和所述甲醇冷卻器出口水，所述換熱器的冷流股為城市供暖回水。 9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述甲醇冷卻器的熱流股為所述甲醇分餾塔出口的液體甲醇，所述甲醇冷卻器的冷流股為所述水泵加壓后的水。 10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述水冷器的熱流股為所述反應(yīng)物冷卻器出口的反應(yīng)產(chǎn)物流股，所述水冷器的冷流股為所述水泵加壓后的水。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)屬于固廢物資源化利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市化水平和人民生活水平的不斷提高，生活垃圾產(chǎn)量與日俱增。據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前我國城市垃圾年產(chǎn)量達(dá)1.5億噸，且每年以8％～10％的速度增長(zhǎng)。生活垃圾造成了空前的環(huán)境污染，嚴(yán)重威脅著人類健康與生態(tài)平衡。對(duì)于生活垃圾的處理，目前，我國主要采用焚燒發(fā)電技術(shù)，但垃圾在燃燒的過程中易產(chǎn)生二噁英等劇毒性二次污染物，不符合國家的排放標(biāo)準(zhǔn)。怎樣才能有效處理并合理利用城市固體垃圾，是當(dāng)今社會(huì)頗為關(guān)注且亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問題，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，提高了固廢物利用效率，降低了二氧化碳排放率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能與環(huán)保的雙重效益，所述技術(shù)方案如下：

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，包括通過管路連接的等離子氣化系統(tǒng)、水電解系統(tǒng)、超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)、甲醇制備系統(tǒng)和供熱系統(tǒng)；其中，所述等離子氣化系統(tǒng)包括依次相連的等離子氣化爐、合成氣冷卻器、氣化劑預(yù)熱器和合成氣壓縮機(jī)；所述超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)包括依次相連的二氧化碳渦輪、回?zé)崞?、預(yù)冷器和二氧化碳?jí)嚎s機(jī)，壓縮后的二氧化碳工質(zhì)在所述回?zé)崞髦谢厥沼酂岷筮M(jìn)入所述合成氣冷卻器中加熱，之后進(jìn)入所述二氧化碳渦輪做功；所述水電解系統(tǒng)包括依次相連的水泵、電解槽和氫氣壓縮機(jī)，水經(jīng)所述水泵加壓后進(jìn)入所述電解槽電解為氫氣和氧氣，氫氣經(jīng)所述氫氣壓縮機(jī)加壓后進(jìn)入所述甲醇制備系統(tǒng)參與合成甲醇，氧氣作為氣化劑經(jīng)所述氣化劑預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入所述等離子氣化爐中參與氣化反應(yīng)；所述甲醇合成系統(tǒng)包括依次相連的物料壓縮機(jī)、甲醇反應(yīng)器、反應(yīng)物冷卻器、水冷器、甲醇分離器、甲醇分餾塔和甲醇冷卻器，由所述甲醇分離器分離出的氣體部分與所述等離子氣化系統(tǒng)所制得的合成氣和所述水電解系統(tǒng)所制得的氫氣混合后重新參與反應(yīng)制備甲醇；所述供熱系統(tǒng)包括水泵、換熱器和冷卻器，所述水泵加壓后的水由所述水冷器、所述預(yù)冷器、所述合成氣壓縮機(jī)中的中間冷卻器和所述甲醇冷卻器加熱后進(jìn)入所述換熱器為城市熱水加熱，所述換熱器出來的水由所述冷卻器冷卻至環(huán)境溫度后進(jìn)入所述水泵繼續(xù)循環(huán)。

例如，在一個(gè)實(shí)施例提供的所述集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，所述合成氣冷卻器的熱流體為所述等離子氣化爐出口的合成氣，所述合成氣冷卻器的冷流體為所述回?zé)崞鞒隹诘亩趸?，所述合成氣冷卻器的熱流體合成氣先經(jīng)過所述合成氣冷卻器的冷流體二氧化碳冷卻，然后進(jìn)入所述氣化劑預(yù)熱器加熱氣化劑，吸熱后的二氧化碳經(jīng)所述二氧化碳渦輪發(fā)電后進(jìn)入所述回?zé)崞髋c低溫二氧化碳換熱。

例如，在一個(gè)實(shí)施例提供的所述集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，所述氣化劑預(yù)熱器的熱流體為所述合成氣冷卻器出口的合成氣，所述氣化劑預(yù)熱器的冷流體為所述電解槽出口的氧氣，經(jīng)預(yù)熱的氧氣作為氣化劑進(jìn)入所述等離子氣化爐中參與氣化反應(yīng)，進(jìn)一步冷卻后由所述等離子氣化爐排出的合成氣經(jīng)所述合成氣壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入所述甲醇合成系統(tǒng)參與合成甲醇。

例如，在一個(gè)實(shí)施例提供的所述集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，經(jīng)所述合成氣壓縮機(jī)壓縮后的合成氣與經(jīng)所述氫氣壓縮機(jī)加壓后的氫氣作為新鮮氣，與所述甲醇分離器分離出的氣體混合后進(jìn)入所述物料壓縮機(jī)加壓，然后進(jìn)入所述甲醇反應(yīng)器合成甲醇。

例如，在一個(gè)實(shí)施例提供的所述集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，所述水泵出口水的一部分由所述甲醇冷卻器加熱，剩余部分依次進(jìn)入所述水冷器、所述預(yù)冷器、所述合成氣壓縮機(jī)中的中間冷卻器進(jìn)行余熱回收，回收余熱后的兩流股水混合后進(jìn)入所述換熱器為城市熱水加熱。

例如，在一個(gè)實(shí)施例提供的所述集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，所述合成氣壓縮機(jī)為多級(jí)壓縮機(jī)，所述合成氣壓縮機(jī)出口水與所述甲醇冷卻器出口水混合后進(jìn)入所述換熱器。

例如，在一個(gè)實(shí)施例提供的所述集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，所述預(yù)冷器的熱流股為所述回?zé)崞鞒隹诘亩趸脊べ|(zhì)，所述預(yù)冷器的冷流股為所述水冷器出口水，換熱后的所述預(yù)冷器的熱流股二氧化碳工質(zhì)進(jìn)入所述二氧化碳?jí)嚎s機(jī)進(jìn)行壓縮，換熱后的所述預(yù)冷器的冷流股水進(jìn)入所述合成氣壓縮機(jī)中的中間冷卻器。

例如，在一個(gè)實(shí)施例提供的所述集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，所述換熱器的熱流股為所述合成氣壓縮機(jī)中的中間冷卻器出口水和所述甲醇冷卻器出口水，所述換熱器的冷流股為城市供暖回水。

例如，在一個(gè)實(shí)施例提供的所述集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，所述甲醇冷卻器的熱流股為所述甲醇分餾塔出口的液體甲醇，所述甲醇冷卻器的冷流股為所述水泵加壓后的水。

例如，在一個(gè)實(shí)施例提供的所述集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，所述水冷器的熱流股為所述反應(yīng)物冷卻器出口的反應(yīng)產(chǎn)物流股，所述水冷器的冷流股為所述水泵加壓后的水。

本申請(qǐng)的集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)所帶來的有益效果為：本申請(qǐng)創(chuàng)造性地將甲醇合成技術(shù)和等離子氣化技術(shù)應(yīng)用于固廢物資源化利用領(lǐng)域，提出了一種集成電、熱和甲醇多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，利用水電解產(chǎn)生的氧氣作為氣化劑參與等離子氣化，產(chǎn)生的氫氣與等離子氣化得到的合成氣作為原料進(jìn)行甲醇合成；同時(shí)利用超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)和城市供暖回收系統(tǒng)余熱并實(shí)現(xiàn)余熱的梯級(jí)利用，提高了固廢物利用效率，降低了二氧化碳排放率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能與環(huán)保的雙重效益。

本申請(qǐng)實(shí)現(xiàn)了固廢物的高效資源化利用，通過等離子氣化的處理方式，將固廢物轉(zhuǎn)化為易于利用的合成氣；降低了二氧化碳的排放并實(shí)現(xiàn)了氫能的安全高效利用，通過使用合成氣與氫氣合成甲醇，降低了合成氣的碳排放量，并將難以儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)臍錃廪D(zhuǎn)化為液態(tài)甲醇，實(shí)現(xiàn)了氫能的安全利用；將可再生能源產(chǎn)生的不穩(wěn)定的電力通過水電解系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為了氫氣化學(xué)能，從源頭上可以平抑光伏發(fā)電產(chǎn)生的較大峰谷差，實(shí)現(xiàn)了可再生能源的消納；實(shí)現(xiàn)了能量的梯級(jí)利用，通過超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電和氣化劑預(yù)熱和城市供暖的方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)等離子氣化和甲醇合成中產(chǎn)生的余熱的梯級(jí)利用。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本申請(qǐng)的集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)圖。

附圖標(biāo)記：1-等離子氣化爐；2-合成氣冷卻器；3-氣化劑預(yù)熱器；4-合成氣壓縮機(jī)；5-二氧化碳渦輪；6-回?zé)崞鳎?-預(yù)冷器；8-二氧化碳?jí)嚎s機(jī)；9-水泵；10-電解槽；11-氫氣壓縮機(jī)；12-物料壓縮機(jī)；13-甲醇反應(yīng)器；14-反應(yīng)物冷卻器；15-水冷器；16-甲醇分離器；17-甲醇分餾塔；18-甲醇冷卻器；19-水泵；20-換熱器；21-冷卻器。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾?qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。

除非另外定義，本公開使用的技術(shù)術(shù)語或者科學(xué)術(shù)語應(yīng)當(dāng)為本公開所屬領(lǐng)域內(nèi)具有一般技能的人士所理解的通常意義。本公開中使用的“第一”、“第二”以及類似的詞語并不表示任何順序、數(shù)量或者重要性，而只是用來區(qū)分不同的組成部分?！鞍ā被蛘摺鞍钡阮愃频脑~語意指出現(xiàn)該詞前面的元件或者物件涵蓋出現(xiàn)在該詞后面列舉的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“連接”或者“相連”等類似的詞語并非限定于物理的或者機(jī)械的連接，而是可以包括電性的連接，不管是直接的還是間接的?！吧稀薄ⅰ跋隆?、“左”、“右”等僅用于表示相對(duì)位置關(guān)系，當(dāng)被描述對(duì)象的絕對(duì)位置改變后，則該相對(duì)位置關(guān)系也可能相應(yīng)地改變。

在國際上，等離子氣化技術(shù)被稱為第三代垃圾處理技術(shù)，該技術(shù)可通過電弧放電產(chǎn)生高達(dá)6000℃的等離子體，能將垃圾中的有機(jī)物幾乎全部轉(zhuǎn)化成合氣(合成氣的主要成分為H 2、CO和CO 2)，而垃圾中的無機(jī)成分經(jīng)處理后轉(zhuǎn)化為玻璃態(tài)熔渣，大量的金屬物質(zhì)、有害成分被固定在其中，熔渣質(zhì)地緊密，可作為建筑材料。等離子氣化技術(shù)處理生活垃圾的過程中不會(huì)產(chǎn)生二噁英等二次污染物，可使城市固體垃圾真正實(shí)現(xiàn)減量化、無害化處理和資源化應(yīng)用。此外，該項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中還具有基建費(fèi)用相對(duì)較低，氣化規(guī)模大、適應(yīng)范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。但其合成其中存在大量的一氧化碳、二氧化碳，會(huì)導(dǎo)致較高的碳排放。2020年我國宣布將在2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，爭(zhēng)取在2060年達(dá)到碳中和，即“雙碳”目標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)碳中和的遠(yuǎn)景目標(biāo)，我國已經(jīng)明確的指出到2030年，在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中可再生能源的比例將達(dá)到25％，預(yù)計(jì)在2060年實(shí)現(xiàn)碳中和時(shí)可再生能源比例達(dá)到85％以上，因此需對(duì)等離子氣化技術(shù)所產(chǎn)生的高碳排放問題予以處理。

氫能是一種優(yōu)質(zhì)的清潔能源，氫氣能量密度大，燃燒清潔，作為一種重要的化工原料，可以用于合成氨氣、甲醇、甲烷等化工產(chǎn)品，其中甲醇不僅是多種有機(jī)產(chǎn)品的基本原料和重要的溶劑，也是較為容易輸送的清潔能源，也可以與汽油混合作為汽車燃料，降低我國對(duì)石油的依存度。

有鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，如圖1所示，包括通過管路連接的等離子氣化系統(tǒng)、水電解系統(tǒng)、超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)、甲醇制備系統(tǒng)和供熱系統(tǒng)。其中，所述等離子氣化系統(tǒng)包括依次相連的等離子氣化爐1、合成氣冷卻器2、氣化劑預(yù)熱器3和合成氣壓縮機(jī)4；所述超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)包括依次相連的二氧化碳渦輪5、回?zé)崞?、預(yù)冷器7和二氧化碳?jí)嚎s機(jī)8，壓縮后的二氧化碳工質(zhì)在所述回?zé)崞?中回收余熱后進(jìn)入所述合成氣冷卻器2中加熱，之后進(jìn)入所述二氧化碳輪5做功；所述水電解系統(tǒng)包括依次相連的水泵9、電解槽10和氫氣壓縮機(jī)11，水經(jīng)所述水泵9加壓后進(jìn)入所述電解槽10電解為氫氣和氧氣，氫氣經(jīng)所述氫氣壓縮機(jī)11加壓后進(jìn)入所述甲醇制備系統(tǒng)參與合成甲醇，氧氣作為氣化劑經(jīng)所述氣化劑預(yù)熱器3預(yù)熱后進(jìn)入所述等離子氣化爐1中參與氣化反應(yīng)；所述甲醇合系統(tǒng)包括依次相連的物料壓縮機(jī)12、甲醇反應(yīng)器13、反應(yīng)物冷卻器14、水冷器15、甲醇分離器16、甲醇分餾塔17和甲醇冷卻器18，由所述甲醇分離器16分離出的氣體部分與所述等離子氣化系統(tǒng)所制得的合成氣和所述水電解系統(tǒng)所制得的氫氣混合后重新參與反應(yīng)制備甲醇；所述供熱系統(tǒng)包括水泵19、換熱器20和冷卻器21，所述水泵19加壓后的水由所述水冷器15、所述預(yù)冷器7、所述合成氣壓縮機(jī)4中的中間冷卻器和所述甲醇冷卻器18加熱后進(jìn)入所述換熱器20為城市熱水加熱，所述換熱器20出來的水由所述冷卻器21冷卻至環(huán)境溫度后入所述水泵繼續(xù)循環(huán)。

例如，在一個(gè)實(shí)施例提供的所述集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，如圖1所示，所述合成氣冷卻器2的熱流體為所述等離子氣化爐1出口的合成氣，所述合成氣冷卻器2的冷流體為所述回?zé)崞?出口的二氧化碳，所述合成氣冷卻器2的熱流體合成氣先經(jīng)過所述合成氣冷卻器2的冷流體二氧化碳冷卻，然后進(jìn)入所述氣化劑預(yù)熱器3加熱氣化劑，吸熱后的二氧化碳經(jīng)所述二氧化碳渦輪5發(fā)電后進(jìn)入所述回?zé)崞?與低溫二氧化碳換熱。

例如，在一個(gè)實(shí)施例提供的所述集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，如圖1所示，所述氣化劑預(yù)熱器3的熱流體為所述合成氣冷卻器2出口的合成氣，所述氣化劑預(yù)熱器3的冷流體為所述電解槽10出口的氧氣，經(jīng)預(yù)熱的氧氣作為氣化劑進(jìn)入所述等離子氣化爐1中參與氣化反應(yīng)，進(jìn)一步冷卻后由所述等離子氣化爐1排出的合成氣經(jīng)所述合成氣壓縮機(jī)4壓縮后進(jìn)入所述甲醇合成系統(tǒng)參與合成甲醇。

例如，在一個(gè)實(shí)施例提供的所述集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，如圖1所示，經(jīng)所述合成氣壓縮機(jī)4壓縮后的合成氣與經(jīng)所述氫氣壓縮機(jī)11加壓后的氫氣作為新鮮氣，與所述甲醇分離器16分離出的氣體混合后進(jìn)入所述物料壓縮機(jī)12加壓，然后進(jìn)入所述甲醇反應(yīng)器13合成甲醇。

例如，在一個(gè)實(shí)施例提供的所述集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，如圖1所示，所述水泵19出口水的一部分由所述甲醇冷卻器18加熱，剩余部分依次進(jìn)入所述水冷器15、所述預(yù)冷器7、所述合成氣壓縮機(jī)4中的中間冷卻器進(jìn)行余熱回收，回收余熱后的兩流股水混合后進(jìn)入所述換熱器20為城市熱水加熱。

例如，在一個(gè)實(shí)施例提供的所述集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，如圖1所示，所述合成氣壓縮機(jī)4為多級(jí)壓縮機(jī)，所述合成氣壓縮機(jī)4出口水與所述甲醇冷卻器18出口水混合后進(jìn)入所述換熱器20。

例如，在一個(gè)實(shí)施例提供的所述集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，如圖1所示，所述預(yù)冷器7的熱流股為所述回?zé)崞?出口的二化碳工質(zhì)，所述預(yù)冷器7的冷流股為所述水冷器15出口水，換熱后的所述預(yù)冷器7的熱流股二氧化碳工質(zhì)進(jìn)入所述二氧化碳?jí)嚎s機(jī)8進(jìn)行壓縮，換熱后的所預(yù)冷器7的冷流股水進(jìn)入所述合成氣壓縮機(jī)4中的中間冷卻器。

例如，在一個(gè)實(shí)施例提供的所述集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，如圖1所示，所述換熱器20的熱流股為所述合成氣壓縮機(jī)4中的中間冷卻器出口水和所述甲醇冷卻器18出口水，所述換熱器20的冷流股為城市供暖回水。

例如，在一個(gè)實(shí)施例提供的所述集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，如圖1所示，所述甲醇冷卻器18的熱流股為所述甲醇分餾塔17出口的液體甲醇，所述甲醇冷卻器18的冷流股為所述水泵19加壓后的水。

例如，在一個(gè)實(shí)施例提供的所述集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，如圖1所示，所述水冷器15的熱流股為所述反應(yīng)物冷卻器14出口的反應(yīng)產(chǎn)物流股，所述水冷器15的冷流股為所述水泵19加壓后的水。

本申請(qǐng)的集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)工作流程為：

請(qǐng)參閱圖1，水經(jīng)加壓后進(jìn)入電解槽10電解為氫氣和氧氣，電解槽電解液采用30％KOH溶液，增加了電解液的電導(dǎo)率。為了避免電極在堿性電解液下被腐蝕，電解槽陽極由鎳(Ni)，鈷(Co)，鐵(Fe)組成，陰極由鎳(Ni)和鉑活性炭(C-Pt)催化劑，膜采用電阻很小的氧化鎳(NiO)。水電解陽極、陰極以及總反應(yīng)如下。

陽極反映方程式為：

陰極反映方程式為：

H 2O(l)+2e -→H 2(g)+2OH -(aq)

總反應(yīng)方程式為：

氫氣經(jīng)氫氣壓縮機(jī)11加壓至7MPa后參與合成甲醇，氧氣作為氣化劑經(jīng)氣化劑預(yù)熱器3預(yù)熱至300℃后進(jìn)入等離子氣化爐1中參與氣化反應(yīng)，在等離子氣化爐內(nèi)，垃圾氣化過程中主要發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有：

2C+O 2→2CO

C+O 2→CO 2

C+H 2O(g)→CO+H 2

CO+2H 2O(g)→CO 2+2H 2

CH 4+H 2O(g)→CO+3H 2

CH 4+2H 2O(g)→CO 2+4H 2

氣化得到的合成氣進(jìn)入合成氣冷卻器2中與超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中的二氧化碳工質(zhì)進(jìn)行換熱，換熱完成后的合成氣在氣化劑預(yù)熱器3中冷卻，并進(jìn)入合成氣壓縮機(jī)4中加壓至7MPa后送入甲醇合成系統(tǒng)；超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中的二氧化碳工質(zhì)在合成氣冷卻器2中回收合成器余熱，并進(jìn)入二氧化碳渦輪5進(jìn)行做功，做功后的二氧化碳工質(zhì)在回?zé)崞?中加熱低溫二氧化碳，冷卻后的二氧化碳進(jìn)入預(yù)冷器放熱后由二氧化碳?jí)嚎s機(jī)8加壓，在回?zé)崞?中回收排氣余熱后進(jìn)入合成氣冷卻器2中加熱；水電解產(chǎn)生的氫氣與等離子氣化所得合成氣與甲醇分離器16分離出的氣體混合后，由物料壓縮機(jī)12加壓至8MPa，并進(jìn)入甲醇反應(yīng)器13中合成甲醇，甲醇反應(yīng)器中的主要反應(yīng)為：

CO+2H 2→CH 3OH

CO 2+H 2→H 2O+CO

CO 2+3H 2→CH 3OH+H 2O

反應(yīng)后的流股進(jìn)入反應(yīng)物冷卻器14對(duì)甲醇分離器16分離出的粗甲醇流股進(jìn)行再沸，降溫后的反應(yīng)物流股進(jìn)入水冷器15冷卻，之后進(jìn)入甲醇分離器16分離出粗甲醇流股和氣體流股，除排放部分氣體以維持系統(tǒng)參數(shù)，剩余氣體作為循環(huán)氣與新鮮氣混合參與反應(yīng)，粗甲醇流股進(jìn)入甲醇分餾塔17分離出精甲醇產(chǎn)品并排放廢氣，精甲醇產(chǎn)品在甲醇冷卻器18中由水進(jìn)行冷卻；水泵19加壓后的水由水冷器15、預(yù)冷器7、合成氣壓縮機(jī)4中的中間冷卻器和甲醇冷卻器18分別加熱后進(jìn)入換熱器20為城市熱水加熱，換熱器20出來的水由冷卻器21冷卻至環(huán)境溫度后進(jìn)入水泵繼續(xù)循環(huán)。

本申請(qǐng)將甲醇合成技術(shù)和等離子氣化技術(shù)應(yīng)用于固廢物資源化利用領(lǐng)域，創(chuàng)造性地提出了一種集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放的電、熱和甲醇多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，利用水電解產(chǎn)生的氧氣作為氣化劑參與等離子氣化，產(chǎn)生的氫氣與等離子氣化得到的合成氣作為原料進(jìn)行甲醇合成；同時(shí)利用超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)和城市供暖回收系統(tǒng)余熱并實(shí)現(xiàn)余熱的梯級(jí)利用，提高了固廢物利用效率，降低了二氧化碳排放率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能與環(huán)保的雙重效益。

盡管已經(jīng)出于說明性目的對(duì)本申請(qǐng)的實(shí)施例進(jìn)行了公開，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)的是：在不偏離如所附權(quán)利要求公開的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，能夠進(jìn)行各種修改、添加和替換。

集成固廢等離子氣化和電解水的零碳排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng).pdf