本實用新型涉及垃圾熱解制備氫氣的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：隨著我國城市化的迅猛發(fā)展，生活垃圾產(chǎn)量也在與日俱增，垃圾圍城的環(huán)境現(xiàn)狀日益嚴(yán)重，對人類的生存環(huán)境造成了惡劣影響。如何妥善處理生活垃圾成為了當(dāng)前人們關(guān)注的一個環(huán)境焦點問題。目前垃圾處理方法主要有焚燒、熱解、填埋和堆肥等。其中，垃圾熱解技術(shù)，可將生活垃圾轉(zhuǎn)變成具有一定經(jīng)濟(jì)價值的熱解氣、熱解油等新型能源產(chǎn)品。因此，利用該技術(shù)處理生活垃圾具有較好的市場前景。通過研究垃圾熱解氣成分，其主要成分是具有一定熱值的氫氣、一氧化碳等小分子可燃?xì)怏w，又以氫氣為主。因此，利用垃圾熱解制氣再提取氫氣成為了一種可能。氫能是公認(rèn)的清潔能源，它最有希望成為21世紀(jì)人類所企求的清潔能源，人們對氫能的開發(fā)應(yīng)用寄于極大的熱忱和希望。氫具有燃燒熱值高，其燃燒產(chǎn)物為水，不會帶來環(huán)境污染；氫通過燃料電池把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能；氫的資源極其豐富；取之不盡、用之不竭。但是要把期望變成現(xiàn)實，人們還要解決許多難題:如何制取大量、廉價的氫氣。垃圾熱解氣提取氫氣為該難題提供了一個可行的方向。目前，對于垃圾熱解氣的利用，僅僅停留在當(dāng)成一種燃?xì)猱a(chǎn)品燃燒使用，未能合理開發(fā)其中所具備的氫氣能源潛力。如何將垃圾熱解氣中的氫氣提純富集，成為了目前亟需解決的技術(shù)難題。技術(shù)實現(xiàn)要素：本實用新型旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本實用新型的一個目的在于提出一種垃圾熱解制備氫氣的系統(tǒng)，該系統(tǒng)將生活垃圾處理與氫氣生產(chǎn)聯(lián)系起來，實現(xiàn)了固廢處理與新能源開發(fā)利用的雙贏效果。根據(jù)本實用新型的一個方面，本實用新型提供了一種垃圾熱解制備氫氣的系統(tǒng)。根據(jù)本實用新型的實施例，該系統(tǒng)包括：垃圾熱解裝置，所述垃圾熱解裝置具有垃圾入口、燃料入口、熱解碳出口和熱解油氣出口；熱解油氣凈化裝置，所述熱解油氣凈化裝置包括：熱解油氣冷卻器，所述熱解油氣冷卻器具有熱解油氣入口、油水混合物出口和冷卻的熱解氣出口，所述熱解油氣入口與所述熱解油氣出口相連；焦油捕集器，所述焦油捕集器具有冷卻的熱解氣入口、焦油出口和熱解氣出口，所述冷卻的熱解油氣入口與所述冷卻的熱解油氣出口相連；活性炭吸附塔，所述活性炭吸附塔具有熱解氣入口和凈化后的熱解氣出口，所述熱解氣入口與所述熱解氣出口相連；氫氣變壓吸附裝置，所述氫氣變壓吸附裝置具有凈化后的熱解氣入口、氫氣出口和尾氣出口，所述凈化后的熱解氣入口與所述凈化后的熱解氣出口相連。根據(jù)本實用新型實施例的垃圾熱解制備氫氣的系統(tǒng)，利用氫氣變壓吸附裝置將垃圾熱解氣中的氫氣進(jìn)行分離提純，實現(xiàn)了熱解氣的多途徑利用，并提供了一種新的氫氣生產(chǎn)系統(tǒng)，為氫氣的廣泛應(yīng)用提供了技術(shù)支持。此外，該系統(tǒng)的氫氣生產(chǎn)原料為生活垃圾，原料來源廣，生產(chǎn)成本低，具有較高的經(jīng)濟(jì)性。由此，該垃圾熱解制備氫氣的系統(tǒng)將生活垃圾處理與氫氣生產(chǎn)聯(lián)系起來，實現(xiàn)了固廢處理與新能源開發(fā)利用的雙贏效果。任選地，所述氫氣變壓吸附裝置包括：多個變壓吸附組件，所述多個變壓吸附組件設(shè)置在所述氫氣變壓吸附裝置內(nèi)，且所述多個變壓吸附組件串聯(lián)連接。任選地，所述多個變壓吸附組件為4-6個變壓吸附組件。任選地，所述氫氣變壓吸附裝置的吸附壓力范圍為0.6-2.0MPa。任選地，所述熱解油氣冷卻器包括循環(huán)冷卻水泵。任選地，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括：尾氣返回管路，所述尾氣返回管路分別與所述氫氣分離提純裝置的尾氣出口和所述熱解裝置的燃料入口相連。本實用新型的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。附圖說明本實用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：圖1顯示了根據(jù)本實用新型一個實施例的垃圾熱解制備氫氣的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2顯示了根據(jù)本實用新型又一個實施例的垃圾熱解制備氫氣的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3顯示了根據(jù)本實用新型一個實施例的利用垃圾熱解制備氫氣的系統(tǒng)制備氫氣的方法的流程示意圖。具體實施方式下面詳細(xì)描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。在本實用新型的描述中，術(shù)語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型而不是要求本實用新型必須以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。需要說明的是，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。進(jìn)一步地，在本實用新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。根據(jù)本實用新型的一個方面，本實用新型提供了一種垃圾熱解制備氫氣的系統(tǒng)。參考圖1，根據(jù)本實用新型的實施例，對該垃圾熱解制備氫氣的系統(tǒng)進(jìn)行解釋說明，該系統(tǒng)包括：垃圾熱解裝置100、熱解油氣凈化裝置200和氫氣變壓吸附裝置300。下面逐一對各裝置進(jìn)行解釋說明：垃圾熱解裝置100：根據(jù)本實用新型的實施例，該垃圾熱解裝置100具有垃圾入口、燃料入口、熱解碳出口和熱解油氣出口，將垃圾進(jìn)行熱解處理，得到熱解碳和熱解油氣。由此，利用生活垃圾制備熱解氣，原料來源廣，生產(chǎn)成本低，具有較高的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)本實用新型的實施例，該垃圾熱解裝置100為熱解爐。由此，熱解爐具有連續(xù)進(jìn)出料功能，熱解效率高。根據(jù)本實用新型的實施例，熱解氣的成分(V％)可以如下表所示：熱解油氣凈化裝置200：根據(jù)本實用新型的實施例，該熱解油氣凈化裝置200包括：熱解油氣冷卻器210、焦油捕集器220和活性炭吸附塔，其中，熱解油氣冷卻器210具有熱解油氣入口、油水混合物出口和冷卻的熱解氣出口，熱解油氣入口與熱解油氣出口相連，將熱解油氣進(jìn)行冷卻處理，得到冷卻的熱解氣和油水混合物；焦油捕集器220具有冷卻的熱解氣入口、焦油出口和熱解氣出口，冷卻的熱解油氣入口與所述冷卻的熱解油氣出口相連，將冷卻的熱解氣進(jìn)行油氣分離處理，得到焦油和熱解氣；活性炭吸附塔230具有熱解氣入口和凈化后的熱解氣出口，熱解氣入口與熱解氣出口相連，活性炭吸附塔內(nèi)填裝活性炭吸附劑，可將熱解氣中的H2S、粉塵等雜質(zhì)脫除，將熱解氣進(jìn)行除雜，得到凈化后的熱解氣。由此，油氣分離效果好，并有效去除熱解油氣中的灰塵和硫化氫等雜質(zhì)，防止灰塵堵塞裝置，并且后續(xù)得到的氫氣的純度更高。根據(jù)本實用新型的實施例，熱解油氣冷卻器210包括循環(huán)冷卻水泵。由此，冷卻效果好，效率高、成本低。氫氣變壓吸附裝置300：根據(jù)本實用新型的實施例，該氫氣變壓吸附裝置300具有凈化后的熱解氣入口、氫氣出口和尾氣出口，其中，凈化后的熱解氣入口與凈化后的熱解氣出口相連，該氫氣變壓吸附裝置300利用吸附劑在不同分壓下對吸附質(zhì)有不同的吸附容量，并且在一定的吸附壓力下，對被分離的氣體混合物的各組份有選擇吸附的特性從凈化后的熱解氣中分離提純氫氣，得到氫氣和尾氣。由此，用氫氣變壓吸附裝置將垃圾熱解氣中的氫氣進(jìn)行分離提純，實現(xiàn)了熱解氣的多途徑利用，并提供了一種新的氫氣生產(chǎn)系統(tǒng)，為氫氣的廣泛應(yīng)用提供了技術(shù)支持。根據(jù)本實用新型的實施例，氫氣變壓吸附裝置300包括：多個變壓吸附組件，該多個變壓吸附組件設(shè)置在氫氣變壓吸附裝置300內(nèi)，且該多個變壓吸附組件串聯(lián)連接。由此，氫氣的分離提純效果好。根據(jù)本實用新型的實施例，該多個變壓吸附組件為4-6個變壓吸附組件。由此，氫氣提純的效率高，效果好，氫氣的回收率達(dá)95％以上。根據(jù)本實用新型的實施例，該氫氣變壓吸附裝置300的吸附壓力范圍為0.6-2.0MPa。由此，對氫氣的選擇吸附效果好，氫氣的純度高。參考圖2，根據(jù)本實用新型的實施例，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括：尾氣返回管路400，該尾氣返回管路400分別與氫氣分離提純裝置200的尾氣出口和垃圾熱解裝置100的燃料入口相連，由于尾氣中含有大量的可燃?xì)?，將尾氣返回垃圾熱解裝置100，為垃圾熱解提供燃料，減少了系統(tǒng)對外部燃料的依賴，并實現(xiàn)了資源的綜合合理利用。參考圖2，根據(jù)本實用新型的實施例，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括：氫氣儲存裝置500，該氫氣儲存裝置與氫氣出口相連，用于將氫氣進(jìn)行儲存。根據(jù)本實用新型的具體實施例，該氫氣儲存裝置包括氫氣高壓儲罐，將氫氣壓縮儲存。為了便于理解前述的垃圾熱解制備氫氣的系統(tǒng)，在此提供一種利用前述的垃圾熱解制備氫氣的系統(tǒng)制備氫氣的方法。參考圖3，根據(jù)本實用新型的實施例，對利用前述的垃圾熱解制備氫氣的系統(tǒng)制備氫氣的方法進(jìn)行解釋說明，該方法包括：S100熱解處理根據(jù)本實用新型的實施例，將垃圾輸送至垃圾熱解裝置進(jìn)行熱解處理，得到熱解碳和熱解油氣。由此，利用生活垃圾制備熱解氣，原料來源廣，生產(chǎn)成本低，具有較高的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)本實用新型的實施例，該熱解處理的溫度為700-900攝氏度，時間為1.5-2.5小時。由此，熱解處理的效率高，能耗少。根據(jù)本實用新型的實施例，熱解氣的成分(V％)可以如下表所示：S200冷卻處理根據(jù)本實用新型的實施例，將熱解油氣輸送至熱解油氣冷卻器進(jìn)行冷卻處理，得到冷卻的熱解氣和油水混合物。由此，對熱解油氣中的焦油和熱解氣進(jìn)行初步分離。S300油氣分離處理根據(jù)本實用新型的實施例，將冷卻的熱解氣輸送至焦油捕集器進(jìn)行油氣分離處理，得到焦油和熱解氣。由此，對熱解油氣中的焦油和熱解氣進(jìn)行深度分離。根據(jù)本實用新型的實施例，該冷卻的熱解氣在焦油捕集器中的流速為1.0m/s，有效捕集時間為3s。由此，焦油的捕集效率高，效果好，焦油的捕集效率可達(dá)99％。S400凈化處理根據(jù)本實用新型的實施例，將熱解氣輸送至活性炭吸附塔進(jìn)行凈化處理，得到凈化后的熱解氣。由此，有效去除熱解油氣中的灰塵和硫化氫等雜質(zhì)，防止灰塵堵塞裝置，并且后續(xù)得到的氫氣的純度更高。S500氫氣分離提純處理根據(jù)本實用新型的實施例，將凈化后的熱解氣輸送至氫氣變壓吸附裝置進(jìn)行氫氣分離提純處理，得到氫氣和尾氣。氫氣變壓吸附裝置利用吸附劑在不同分壓下對吸附質(zhì)有不同的吸附容量，并且在一定的吸附壓力下，對被分離的氣體混合物的各組份有選擇吸附的特性從凈化后的熱解氣中分離提純氫氣，得到氫氣和尾氣。由此，用氫氣變壓吸附裝置將垃圾熱解氣中的氫氣進(jìn)行分離提純，實現(xiàn)了熱解氣的多途徑利用，并提供了一種新的氫氣生產(chǎn)系統(tǒng)，為氫氣的廣泛應(yīng)用提供了技術(shù)支持。根據(jù)本實用新型的實施例，氫氣變壓吸附裝置包括：多個變壓吸附組件，該多個變壓吸附組件設(shè)置在氫氣變壓吸附裝置內(nèi)，且該多個變壓吸附組件串聯(lián)連接。由此，氫氣的分離提純效果好。根據(jù)本實用新型的實施例，該多個變壓吸附組件為4-6個變壓吸附組件。由此，氫氣提純的效率高，效果好。根據(jù)本實用新型的實施例，該氫氣變壓吸附裝置300的吸附壓力范圍為0.6-2.0MPa。由此，對氫氣的選擇吸附效果好，氫氣的純度高。下面參考具體實施例，對本實用新型進(jìn)行說明，需要說明的是，這些實施例僅僅是說明性的，而不能理解為對本實用新型的限制。實施例1利用本實用新型實施例的垃圾熱解制備氫氣的系統(tǒng)，以生活垃圾為原料制備氫氣，其中，垃圾熱解裝置為連續(xù)式垃圾熱解爐，具體方法如下：(1)采用連續(xù)式垃圾熱解爐處理生活垃圾，其熱解溫度為800℃，熱解時間為2h，熱解氣產(chǎn)量為4.4×103Nm3/h，熱解氣的組分如下表所示；H2CH4COCO2N2O2CnHm48％9％7％23％4％0.3％8.7％(2)將熱解爐產(chǎn)生的熱解氣通過短程管路輸送至熱解氣冷卻塔急速降溫，冷卻塔配套循環(huán)冷卻水泵，循環(huán)冷卻水量為800m3/h，熱解氣溫度降至100℃以下。(3)將冷卻后的熱解氣輸送至焦油捕集器進(jìn)一步處理。焦油捕集器采用電捕焦法，將熱解氣中焦油分離處理，得到分離后的熱解氣，捕集出的焦油通過管路進(jìn)入焦油儲罐，焦油捕集器中熱解氣流速為1.0m/s，有效捕集時間為3s，效率達(dá)99％；(4)分離后的熱解氣進(jìn)入活性炭吸附塔進(jìn)一步處理?；钚蕴课剿?nèi)填裝活性炭吸附劑，可將熱解氣中的苯、H2S、粉塵等氣體脫除，得到凈化后的熱解氣。(5)凈化后的熱解氣進(jìn)入氫氣變壓吸附塔，氫氣變壓吸附塔利用吸附劑在不同分壓下對吸附質(zhì)有不同的吸附容量，并且在一定的吸附壓力下，對被分離的氣體混合物的各組份有選擇吸附的特性來提純氫氣。變壓吸附塔內(nèi)由4個吸附器串聯(lián)組成，吸附壓力范圍為1～3MPa，吸附劑采用活性炭，氫氣回收率在95％以上。提純后的氫氣進(jìn)入氫氣高壓儲罐儲存，剩余的熱解氣回用于垃圾熱解爐作為補充燃料使用。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實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指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何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。當(dāng)前第1頁1 2 3