一种联合燃料氢电池的等离子气化有害废物的系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及有害垃圾等含碳废物的处理利用技术，具体是一种联合燃料氢电池的等离子气化有害废物的系统。
【背景技术】
[0002]目前等离子气化技术与燃料氢电池相结合的应用范围集中在等离子电极间喷入电解质直接产生氢气供燃料电池(例如:CN100521322C、CN101453028A、CN10394592B等)，又或等离子气化处理危险废固应用主要为气化气直燃发电，且氢气含量占总有效气体成分有限，尚无气化气与市场化的燃料氢电池相结合等离子气化处理有害废物的相关利用技术(CN103506366)。
[0003]高温等离子体气化技术主要有石墨电弧法和直流电极法。石墨电弧法以石墨为阴极电极，炉底耐火材料为阳极形成导电回路从而引弧，但在现有电弧炉冶炼及相关处理行业内存在石墨电极易折断和设备大型化的冋题，有待对超尚功率的石墨电极质量和运彳丁操作方面进行优化，如CN103506366等离子废物气化和发电系统的设计中所使用的石墨电弧法和微波法技术，就存在下述问题，主要表现在:
[0004](I)石墨电极存在化学反应损失(端头挥发、电极侧壁氧化等)，和非正常消耗(电极折断、电极头残损剥落等)两大类较为普遍的消耗问题，虽然石墨电极成本在总成本中仅占有极小比例，但电极的损耗影响到连续生产是不争的事实，因此有待高质量石墨电极的研发。
[0005](2)启弧、熔融、终了阶段对电弧输入功率大小的控制要求较高，极易烧坏炉顶和炉壁，缩短设备的使用寿命。
[0006]此外，CN103506366气化产生的气体为氢气和一氧化碳，直接输入固体氧化物燃料电池进行发电，氢气含量在有效气体组成中的比例有限，应用于燃料电池的效率不高。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型针对现有技术中等离子体石墨电弧技术的缺陷和不足，提供一种联合燃料氢电池的等离子气化有害废物的系统，利用等离子直流电弧炉气化处理有害废物，并将气化气重整提高氢气含量，供燃料氢电池使用，达到无害化处理危险废物的同时，通过重整气化气提高产品气品质直接为燃料氢电池所用，实现降低环保技术投资成本和有害资源的再利用、提高能源利用效率的目的。
[0008]本实用新型的具体技术方案如下:
[0009]—种联合燃料氢电池的等离子气化有害废物的系统，其特征在于:包括等离子气化炉、重整室和旋风洗涤塔；等离子气化炉的前端进料口连接有害废物来源，等离子气化炉的高温粗气出气口连接至重整室的入口，等离子气化炉的底部设置有熔融渣排出口，重整室的顶部连接有水蒸汽来源，重整室还设置有富氢气体出口，富氢气体出口连接至旋风洗涤塔的入口，旋风洗涤塔的气体出口连接至燃料氢电池制备装置。
[0010]所述重整室为预填装有变换催化剂的具有水冷壁的筒形腔室。
[0011]所述重整室顶部的水蒸汽来源的管线上设置有一雾化器，雾化器前端通入水源。
[0012]所述旋风洗涤塔的顶部设置有用后的冷凝废液回收管道，冷凝废液回收管道连接至雾化器前端的水源。
[0013]所述旋风洗涤塔顶部设置有用于洗涤气体的喷淋液来源管道。
[0014]所述旋风洗涤塔为旋风除尘和湿式喷淋洗涤相连的设备，富氢气体先经过旋风除尘再经过喷淋洗涤。
[0015]本系统的工艺流程如下:
[0016]步骤I，首先将有害废物进行烘干破碎，然后送入等离子气化炉，在等离子电弧高温作用下，有害废物分解出小分子的一氧化碳和氢气，有害废物中的无机物和重金属被有害废物渣生成的玻璃熔融体包裹形成熔融渣，熔融渣从等离子气化炉中排出后冷却固化形成稳定无害的建材固渣；
[0017]步骤2，气化产生的小分子一氧化碳和氢气等高温粗气与水蒸汽在重整室混合并降温，在重整室内通过铁铬高温催化剂和铜基催化剂进行变换反应去除一氧化碳得到富氢气体，所述富氢气体的有效氢气体积含量高达99%以上；
[0018]步骤3，步骤2得到的富氢气体进入旋风洗涤塔，先通过冷凝液进行旋风除尘，再通过喷淋液的喷淋洗涤，吸收富氢气体中的残余二氧化碳等水溶性气体得到氢气，并进一步捕捉飞灰细颗粒；
[0019]步骤4，旋风洗涤塔中用于洗涤完富氢气体后的冷凝废液被集中输送到雾化器的前端与水混合，混合后经过雾化器形成水蒸汽，并再次用于步骤2中的重整室中；
[0020]步骤5，通过步骤3后的氢气，用于制备燃料氢电池。
[0021]所述等离子气化炉的等离子炬的工作气体可以为氮气/空气/富氧气氛，以直流引弧为主要工作方式。
[0022]本实用新型的有益效果如下:
[0023](I)本实用新型可根据有害废物处理需求量稳定调节输出功率，等离子气化炉的工作原理为直流引弧，电极不易损耗，大大降低投资与运行维护成本。
[0024](2)本实用新型产出的氢气占有效气体体积高达99%以上，能直接应用于燃料氢电池。
[0025](3)本实用新型喷淋洗涤的废液集中送返至雾化器前与水混合，参与变换反应，实现重复循环使用，不需要另外进行处理和环保排放。
【附图说明】
[0026]图1为本实用新型的结构示意图。
[0027]其中，附图标记为:1等离子气化炉，2重整室，3旋风洗涤塔，4燃料氢电池制备装置，5雾化器，6有害物质，7水，8高温粗气，9富氢气体，10氢气，11熔融渣，12冷凝液，13喷淋液。
【具体实施方式】
[0028]如图1所示，一种联合燃料氢电池的等离子气化有害废物的系统，包括等离子气化炉1、重整室2和旋风洗涤塔3 ;等离子气化炉I的前端进料口连接有害废物I来源，等离子气化炉I的高温粗气出气口连接至重整室2的入口，等离子气化炉I的底部设置有熔融渣排出口，重整室2的顶部连接有水蒸汽来源，重整室2还设置有富氢气体出口，富氢气体出口连接至旋风洗涤塔3的入口，旋风洗涤塔3的气体出口连接至燃料氢电池制备装置4。
[0029]所述重整室2为预填装有变换催化剂的具有水冷壁的筒形腔室。
[0030]所述重整室2顶部的水蒸汽来源的管线上设置有一雾化器5，雾化器5前端通入水源。
[0031]所述旋风洗涤塔3的顶部设置有用后的冷凝废液回收管道，冷凝废液回收管道连接至雾化器5前端的水源。
[0032]所述旋风洗涤塔3顶部设置有用于洗涤气体的喷淋液来源管道。
[0033]所述旋风洗涤塔3为旋风除尘和湿式喷淋洗涤相连的设备，富氢气体先经过旋风除尘再经过喷淋洗涤。
[0034]本系统的工艺流程如下:
[0035]步骤1，首先将有害废物6进行烘干破碎，然后送入等离子气化炉1，在等离子电弧高温作用下，有害废物6分解出小分子的一氧化碳和氢气，有害废物6中的无机物和重金属被有害废物渣生成的玻璃熔融体包裹形成熔融渣11，熔融渣11从等离子气化炉I中排出后冷却固化形成稳定无害的建材固渣；
[0036]步骤2，气化产生的小分子一氧化碳和氢气等高温粗气与水蒸汽在重整室2混合并降温，在重整室2内通过铁铬高温催化剂和铜基催化剂进行变换反应去除一氧化碳得到富氢气体，所述富氢气体的有效氢气体积含量高达99%以上；
[0037]步骤3，步骤2得到的富氢气体进入旋风洗涤塔3，先通过冷凝液进行旋风除尘，再通过喷淋液的喷淋洗涤，吸收富氢气体中的残余二氧化碳等水溶性气体得到氢气，并进一步捕捉飞灰细颗粒；
[0038]步骤4，旋风洗涤塔3中用于洗涤完富氢气体后的冷凝废液被集中输送到雾化器5的前端与水混合，混合后经过雾化器5形成水蒸汽，并再次用于步骤2中的重整室2中；
[0039]步骤5，步骤3得到的氢气接入燃料氢电池制备装置4，用于制备燃料氢电池。
[0040]所述等离子气化炉I的等离子炬的工作气体可以为氮气，或者空气，或者富氧气氛，以直流引弧为主要工作方式。
【主权项】
1.一种联合燃料氢电池的等离子气化有害废物的系统，其特征在于:包括等离子气化炉(I)、重整室(2 )和旋风洗涤塔(3 );等离子气化炉(I)的前端进料口连接有害废物(I)来源，等离子气化炉(I)的高温粗气出气口连接至重整室(2)的入口，等离子气化炉(I)的底部设置有熔融渣排出口，重整室(2)的顶部连接有水蒸汽来源，重整室(2)还设置有富氢气体出口，富氢气体出口连接至旋风洗涤塔(3 )的入口，旋风洗涤塔(3 )的气体出口连接至燃料氢电池制备装置(4)。2.根据权利要求1所述的一种联合燃料氢电池的等离子气化有害废物的系统，其特征在于:所述重整室(2)为预填装有变换催化剂的具有水冷壁的筒形腔室。3.根据权利要求1或2所述的一种联合燃料氢电池的等离子气化有害废物的系统，其特征在于:所述重整室(2)顶部的水蒸汽来源的管线上设置有一雾化器(5)，雾化器(5)前端通入水源。4.根据权利要求1所述的一种联合燃料氢电池的等离子气化有害废物的系统，其特征在于:所述旋风洗涤塔(3)的顶部设置有用后的冷凝废液回收管道，冷凝废液回收管道连接至雾化器(5)前端的水源。5.根据权利要求1或4所述的一种联合燃料氢电池的等离子气化有害废物的系统，其特征在于:所述旋风洗涤塔(3)顶部设置有用于洗涤气体的喷淋液来源管道。
【专利摘要】本实用新型公开了一种联合燃料氢电池的等离子气化有害废物的系统，包括等离子气化炉、重整室、旋风洗涤塔，等离子气化炉前端连接有害废物来源，等离子气化炉底部设置熔融渣排出口，等离子体气化炉的高温粗气出口连接至重整室的入口，重整室顶部有水蒸汽来源，重整室还设置有富氢气体出口，富氢气体出口连接至旋风洗涤塔的入口，旋风洗涤塔的气体出口连接至燃料氢电池制备装置；本实用新型采用等离子气化炉，可根据有害废物处理需求量稳定调节输出功率，大大降低投资与运行维护成本；产出氢气占有效气体体积高达99%以上，能直接应用于燃料氢电池；用于旋风除尘的冷凝废液送返与水混合参与变换反应，实现重复循环使用。
【IPC分类】C01B3/16, C01B3/02, H01M8/06, C01B3/52
【公开号】CN204824145
【申请号】CN201520578841
【发明人】李宏, 王希, 谢斐, 张春飞, 王晓亮
【申请人】中国东方电气集团有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年8月5日