垃圾制氢的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种垃圾制氢系统和方法，该系统包括：热解装置，其具有垃圾入口、高温油气出口和热解炭出口；冷却净化装置，其具有冷却水入口、高温油气入口、净化热解气出口和油水混合物出口；油水分离装置，其具有油水混合物入口、轻质油出口、重质油出口和水出口；裂解装置，其具有净化热解气入口、热解油入口和裂解气出口；余热回收装置，其具有导热油入口、含有氢气的裂解气入口、换热后导热油出口和换热后裂解气出口；裂解气净化装置，其具有换热后裂解气入口和净化裂解气出口；氢气分离提纯装置，其具有混合气入口、氢气出口和尾气出口。采用该系统可以将垃圾转化为燃烧热值高的氢能源，并且氢气的产率达90％以上，纯度达99％以上。

【技术实现步骤摘要】
垃圾制氢的系统和方法
本专利技术属于能源与化工
，具体而言，本专利技术涉及垃圾制氢的系统和方法。
技术介绍
随着化石能源的枯竭和市场供应的匮乏，寻求新能源成为人类当前共同努力的任务之一。氢能是公认的清洁能源，它最有希望成为21世纪人类所企求的清洁能源，人们对氢能的开发应用寄于极大的热忱和希望。氢具有燃烧热值高，其燃烧产物为水，不会带来环境污染；氢通过燃料电池把化学能直接转换为电能；氢的资源极其丰富，取之不尽、用之不竭。但是要把期望变成现实，人们还要解决许多难题：如何制取大量、廉价的氢气是最主要的一个难题。另外，随着我国城市化的迅猛发展，生活垃圾产量也在与日俱增，垃圾围城的环境现状日益严重，对人类的生存环境造成了恶劣影响。如何妥善处理生活垃圾，变废为宝，实现垃圾的无害化、资源化处理成为了亟待解决的一个问题。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种垃圾制氢的系统和方法，采用该系统可以将垃圾转化为燃烧热值高的氢能源，并且氢气的产率达90％以上，纯度达99％以上，从而实现固废处理与新能源开发利用的双赢效果，同时因原料来源广、生产成本低，具有较高的经济性。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种垃圾制氢的系统，根据本专利技术的实施例，该系统包括：热解装置，所述热解装置具有垃圾入口、高温油气出口和热解炭出口；冷却净化装置，所述冷却净化装置具有冷却水入口、高温油气入口、净化热解气出口和油水混合物出口，所述高温油气入口与所述高温油气出口相连；油水分离装置，所述油水分离装置具有油水混合物入口、轻质油出口、重质油出口和水出口，所述油水混合物入口与所述油水混合物出口相连，所述水出口与所述冷却水入口相连，并且所述油水分离装置内的底部设置电加热装，所述油水分离装置外部缠绕预热器；裂解装置，所述裂解装置内具有热解气裂解室和热解油裂解室，并且所述热解气裂解室和所述热解油裂解室中分别布置有燃气辐射管和催化剂，所述热解气裂解室具有净化热解气入口和含有氢气的第一裂解气出口，所述净化热解气入口与所述净化热解气出口相连，所述热解油裂解室具有热解油入口和含有氢气的第二裂解气出口，所述热解油入口分别与所述轻质油出口和所述重质油出口相连，并且所述热解油入口处设置有雾化器；余热回收装置，所述余热回收装置具有导热油入口、含有氢气的裂解气入口、换热后导热油出口和换热后裂解气出口，所述含有氢气的裂解气入口分别与所述含有氢气的第一裂解气出口和所述含有氢气的第二裂解气出口相连，所述换热后导热油出口与所述预热器相连；裂解气净化装置，所述裂解气净化装置具有裂解气入口和净化裂解气出口，所述裂解气入口与所述换热后裂解气出口相连，并且所述裂解气净化装置布置有吸附剂；氢气分离提纯装置，所述氢气分离提纯装置具有混合气入口、氢气出口和尾气出口，所述混合气入口与所述净化裂解气出口相连。由此，根据本专利技术实施例的垃圾制氢系统通过将垃圾热解过程中得到的高温油气经冷却净化处理，可以实现热解气的分离，然后将冷却净化过程中得到的油水混合物供给至油水分离装置中分离处理，可以分离得到轻质油和重质油，并且通过在油水分离装置内的底部设置电加热装置以及在其外部缠绕预热器，可显著提高油水分离装置内油水分离的效率，然后将分离得到净化热解气以及热解油(轻质油和重质油)分别供给至裂解装置中的热解气裂解室和热解油裂解室进行裂解处理，可以得到含有氢气的裂解气，从而不仅解决了轻质油和重质油堵塞管路、产积碳、难以利用等问题，同时通过在热解油裂解室中的热解油入口处设置有雾化器，可显著提高热解油裂解室的裂解效率，从而提高所得裂解气中氢气的含量，同时将所得裂解气经余热回收装置进行对导热油进行预热，并将预热后的导热油供给至油水分离装置中的预热器作为加热介质使用，换热后导热油因在余热回收装置中与含有氢气的裂解气进行了换热，温度较高，从而可以给油水分离装置提供热能，由此可显著降低油水分离装置中电加热的能耗，其次就换热后的裂解气依次经裂解气净化装置和氢气分离提纯装置进行处理，可显著提高氢气的纯度。由此，采用该系统可以将垃圾转化为燃烧热值高的氢能源，并且氢气的产率达90％以上，纯度达99％以上，从而实现固废处理与新能源开发利用的双赢效果，同时因原料来源广、生产成本低，具有较高的经济性。另外，根据本专利技术上述实施例的垃圾制氢系统，还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述热解装置为移动床热解炉。由此，可避免热解过程中产生飞灰的问题。在本专利技术的一些实施例中，所述氢气分离提纯装置为氢气变压吸附塔，所述氢气变压吸附塔包括多个并联的吸附床。由此，可显著提高氢气的产率和纯度。在本专利技术的再一个方面，本专利技术提出了一种垃圾制氢的方法，根据本专利技术的实施例，该方法包括：(1)将垃圾供给至所述热解装置中进行热解处理，以便得到高温油气和热解炭；(2)将所述高温油气供给至所述冷却净化装置中与冷却水进行冷却净化处理，以便得到净化热解气和油水混合物；(3)将所述油水混合物供给至所述油水分离装置中进行油水分离处理，以便得到轻质油、水和重质油，并将所述水返回所述冷却净化装置作为所述冷却水使用；(4)将所述净化热解气供给至所述裂解装置中的热解气裂解室发生裂解反应，以便得到含有氢气的第一裂解气，将所述轻质油和所述重质油供给至所述裂解装置中的热解油裂解室发生裂解反应，以便得到含有氢气的第二裂解气；(5)将所述含有氢气的第一裂解气和所述含有氢气的第二裂解气供给至所述余热回收装置中与导热油进行换热处理，以便得到换热后导热油和换热后裂解气，并将所述换热后导热油供给至所述油水分离装置中的预热器；(6)将所述换热后裂解气供给至所述裂解气净化装置中进行净化处理，以便得到净化裂解气；(7)将所述净化裂解气供给至所述氢气分离提纯装置中进行分离提纯处理，以便得到氢气和尾气。由此，根据本专利技术实施例的垃圾制氢的方法通过将垃圾热解过程中得到的高温油气经冷却净化处理，可以实现热解气的分离，然后将冷却净化过程中得到的油水混合物供给至油水分离装置中分离处理，可以分离得到轻质油和重质油，并且通过在油水分离装置内的底部设置电加热装置以及在其外部缠绕预热器，可显著提高油水分离装置内油水分离的效率，然后将分离得到净化热解气以及热解油(轻质油和重质油)分别供给至裂解装置中的热解气裂解室和热解油裂解室进行裂解处理，可以得到含有氢气的裂解气，从而不仅解决了轻质油和重质油堵塞管路、产积碳、难以利用等问题，同时通过在热解油裂解室中的热解油入口处设置有雾化器，可显著提高热解油裂解室的裂解效率，从而提高所得裂解气中氢气的含量，同时将所得裂解气经余热回收装置进行对导热油进行预热，并将预热后的导热油供给至油水分离装置中的预热器作为加热介质使用，换热后导热油因在余热回收装置中与含有氢气的裂解气进行了换热，温度较高，从而可以给油水分离装置提供热能，由此可显著降低油水分离装置中电加热的能耗，其次就换热后的裂解气依次经裂解气净化装置和氢气分离提纯装置进行处理，可显著提高氢气的纯度。由此，采用该方法可以将垃圾转化为燃烧热值高的氢能源，并且氢气的产率达90％以上，纯度达99％以上，从而实现固废处理与新能源开发利用的双赢效果，同时因原料来源广、生产成本低，具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种垃圾制氢的系统，其特征在于，包括：热解装置，所述热解装置具有垃圾入口、高温油气出口和热解炭出口；冷却净化装置，所述冷却净化装置具有冷却水入口、高温油气入口、净化热解气出口和油水混合物出口，所述高温油气入口与所述高温油气出口相连；油水分离装置，所述油水分离装置具有油水混合物入口、轻质油出口、重质油出口和水出口，所述油水混合物入口与所述油水混合物出口相连，所述水出口与所述冷却水入口相连，并且所述油水分离装置内的底部设置电加热装置，所述油水分离装置外部缠绕预热器；裂解装置，所述裂解装置内具有热解气裂解室和热解油裂解室，并且所述热解气裂解室和所述热解油裂解室中分别布置有燃气辐射管和催化剂，所述热解气裂解室具有净化热解气入口和含有氢气的第一裂解气出口，所述净化热解气入口与所述净化热解气出口相连，所述热解油裂解室具有热解油入口和含有氢气的第二裂解气出口，所述热解油入口分别与所述轻质油出口和所述重质油出口相连，并且所述热解油入口处设置有雾化器；余热回收装置，所述余热回收装置具有导热油入口、含有氢气的裂解气入口、换热后导热油出口和换热后裂解气出口，所述含有氢气的裂解气入口分别与所述含有氢气的第一裂解气出口和所述含有氢气的第二裂解气出口相连，所述换热后导热油出口与所述预热器相连；裂解气净化装置，所述裂解气净化装置具有换热后裂解气入口和净化裂解气出口，所述裂解气入口与所述换热后裂解气出口相连，并且所述裂解气净化装置布置有吸附剂；氢气分离提纯装置，所述氢气分离提纯装置具有混合气入口、氢气出口和尾气出口，所述混合气入口与所述净化裂解气出口相连。...

【技术特征摘要】
1.一种垃圾制氢的系统，其特征在于，包括：热解装置，所述热解装置具有垃圾入口、高温油气出口和热解炭出口；冷却净化装置，所述冷却净化装置具有冷却水入口、高温油气入口、净化热解气出口和油水混合物出口，所述高温油气入口与所述高温油气出口相连；油水分离装置，所述油水分离装置具有油水混合物入口、轻质油出口、重质油出口和水出口，所述油水混合物入口与所述油水混合物出口相连，所述水出口与所述冷却水入口相连，并且所述油水分离装置内的底部设置电加热装置，所述油水分离装置外部缠绕预热器；裂解装置，所述裂解装置内具有热解气裂解室和热解油裂解室，并且所述热解气裂解室和所述热解油裂解室中分别布置有燃气辐射管和催化剂，所述热解气裂解室具有净化热解气入口和含有氢气的第一裂解气出口，所述净化热解气入口与所述净化热解气出口相连，所述热解油裂解室具有热解油入口和含有氢气的第二裂解气出口，所述热解油入口分别与所述轻质油出口和所述重质油出口相连，并且所述热解油入口处设置有雾化器；余热回收装置，所述余热回收装置具有导热油入口、含有氢气的裂解气入口、换热后导热油出口和换热后裂解气出口，所述含有氢气的裂解气入口分别与所述含有氢气的第一裂解气出口和所述含有氢气的第二裂解气出口相连，所述换热后导热油出口与所述预热器相连；裂解气净化装置，所述裂解气净化装置具有换热后裂解气入口和净化裂解气出口，所述裂解气入口与所述换热后裂解气出口相连，并且所述裂解气净化装置布置有吸附剂；氢气分离提纯装置，所述氢气分离提纯装置具有混合气入口、氢气出口和尾气出口，所述混合气入口与所述净化裂解气出口相连。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热解装置为移动床热解炉。3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述氢气分离提纯装置为氢气变压吸附塔，所述氢气变压吸附塔包括多个并联的吸附床。4.一种采用权利要求1-3中任一项所述的系统处理垃圾的方法，其特征在于，包括：(1)将垃圾供给至所述热解装置中进行热解处理，以便得到高温油气和热...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡先明，肖磊，张安强，贾懿曼，任浩华，吴道洪，
申请(专利权)人：北京神雾环境能源科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11