聯(lián)合燃料氫電池的等離子氣化有害廢物利用方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及有害垃圾等含碳廢物的處理利用方法，具體是一種聯(lián)合燃料氫電池的等離子氣化有害廢物利用方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前等離子氣化技術(shù)與燃料氫電池相結(jié)合的應(yīng)用范圍集中在等離子電極間噴入電解質(zhì)直接產(chǎn)生氫氣供燃料電池(例如:公開(kāi)號(hào)為CN100521322C、CN101453028A、CN10394592B等的中國(guó)專利文獻(xiàn)公開(kāi)的技術(shù)方案)，又或等離子氣化處理危險(xiǎn)廢固應(yīng)用主要為氣化氣直燃發(fā)電，且氫氣含量占總有效氣體成分有限，尚無(wú)氣化氣與市場(chǎng)化的燃料氫電池相結(jié)合等離子氣化處理有害廢物的相關(guān)利用技術(shù)(例如:公開(kāi)號(hào)為CN103506366的中國(guó)專利文獻(xiàn)公開(kāi)的技術(shù)方案)。
[0003]高溫等離子體氣化技術(shù)主要有石墨電弧法和直流電極法。石墨電弧法以石墨為陰極電極，爐底耐火材料為陽(yáng)極形成導(dǎo)電回路從而引弧，但在現(xiàn)有電弧爐冶煉及相關(guān)處理行業(yè)內(nèi)存在石墨電極易折斷和設(shè)備大型化的冋題，有待對(duì)超尚功率的石墨電極質(zhì)量和運(yùn)彳丁操作方面進(jìn)行優(yōu)化，如公開(kāi)號(hào)為CN103506366的中國(guó)專利文獻(xiàn)公開(kāi)的技術(shù)方案中，等離子廢物氣化和發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中所使用的石墨電弧法和微波法技術(shù)，就存在下述問(wèn)題，主要表現(xiàn)在:
(I)石墨電極存在化學(xué)反應(yīng)損失(端頭揮發(fā)、電極側(cè)壁氧化等)，和非正常消耗(電極折斷、電極頭殘損剝落等)兩大類較為普遍的消耗問(wèn)題，雖然石墨電極成本在總成本中僅占有極小比例，但電極的損耗影響到連續(xù)生產(chǎn)是不爭(zhēng)的事實(shí)，因此有待高質(zhì)量石墨電極的研發(fā)。
[0004](2)啟弧、熔融、終了階段對(duì)電弧輸入功率大小的控制要求較高，極易燒壞爐頂和爐壁，縮短設(shè)備的使用壽命。
[0005]此外，公開(kāi)號(hào)為CN103506366的中國(guó)專利文獻(xiàn)公開(kāi)的技術(shù)方案中，氣化產(chǎn)生的氣體為氫氣和一氧化碳，直接輸入固體氧化物燃料氫電池進(jìn)行發(fā)電，氫氣含量在有效氣體組成中的比例有限，應(yīng)用于燃料氫電池的效率不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中等離子體石墨電弧技術(shù)的缺陷和不足，提供一種聯(lián)合燃料氫電池的等離子氣化有害廢物利用方法及系統(tǒng)，利用等離子直流電弧爐氣化處理有害廢物，并將氣化氣重整提高氫氣含量，供燃料氫電池使用，達(dá)到無(wú)害化處理危險(xiǎn)廢物的同時(shí)，通過(guò)重整氣化氣提高產(chǎn)品氣品質(zhì)直接為燃料氫電池所用，實(shí)現(xiàn)降低環(huán)保技術(shù)投資成本和有害資源的再利用、提高能源利用效率的目的。
[0007]本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下:
一種聯(lián)合燃料氫電池的等離子氣化有害廢物利用方法，其工藝流程如下:
步驟I，首先將有害廢物進(jìn)行105°C烘干破碎，烘干溫度為100-110°C，然后經(jīng)過(guò)等離子氣化，在等離子電弧高溫作用下，有害廢物分解出小分子的一氧化碳和氫氣，有害廢物中的無(wú)機(jī)物和重金屬被有害廢物渣生成的玻璃熔融體包裹形成熔融渣，熔融渣排出后冷卻固化形成穩(wěn)定無(wú)害的建材固渣；
步驟2，步驟I中氣化產(chǎn)生的含有小分子一氧化碳和氫氣的高溫粗氣與水蒸汽混合并降溫，并通過(guò)鐵鉻高溫催化劑和銅基催化劑進(jìn)行變換反應(yīng)去除一氧化碳得到富氫氣體；步驟3，步驟2得到的富氫氣體先經(jīng)過(guò)冷凝液的旋風(fēng)除塵，再經(jīng)過(guò)噴淋洗滌，吸收富氫氣體中含有殘余二氧化碳的水溶性氣體，得到氫氣，并進(jìn)一步捕捉飛灰細(xì)顆粒；
步驟4，用于洗滌完富氫氣體后的冷凝液被集中到與水混合，混合后經(jīng)過(guò)霧化成水蒸汽，并再次用于步驟2中的混合降溫使用；
步驟5，將步驟3得到的氫氣用于制備燃料氫電池。
[0008]步驟I中，有害廢物被破碎的最大粒徑等于或小于50mm。
[0009]步驟2中，高溫粗氣在混合降溫前的溫度為850— 1000°C，降溫后溫度為180—350。。。
[0010]步驟2中，所述富氫氣體的有效氫氣體積含量高達(dá)99%以上。
[0011]適用于上述等離子氣化有害廢物利用方法的處理系統(tǒng)，其特征在于:包括等離子氣化爐、重整室和旋風(fēng)洗滌塔；等離子氣化爐的前端進(jìn)料口連接有害廢物來(lái)源，等離子氣化爐的高溫粗氣出氣口連接至重整室的入口，等離子氣化爐的底部設(shè)置有熔融渣排出口，重整室的頂部連接有水蒸汽來(lái)源，重整室還設(shè)置有富氫氣體出口，富氫氣體出口連接至旋風(fēng)洗滌塔的入口，旋風(fēng)洗滌塔的氣體出口連接至燃料氫電池制備裝置。
[0012]所述等離子氣化爐的等離子炬的工作氣體可以為氮?dú)?，或者空氣，或者富氧氣氛，以直流引弧為主要工作方式?br>[0013]所述重整室為預(yù)填裝有變換催化劑的具有水冷壁的筒形腔室。
[0014]所述重整室頂部的水蒸汽來(lái)源的管線上設(shè)置有一霧化器，霧化器前端通入水源。
[0015]所述旋風(fēng)洗滌塔的頂部設(shè)置有用后的冷凝廢液回收管道，冷凝廢液回收管道連接至霧化器前端的水源。
[0016]所述旋風(fēng)洗滌塔頂部設(shè)置有用于洗滌氣體的噴淋液來(lái)源管道。
[0017]所述旋風(fēng)洗滌塔為旋風(fēng)除塵和濕式噴淋洗滌相連的設(shè)備，富氫氣體先經(jīng)過(guò)旋風(fēng)除塵再經(jīng)過(guò)噴淋洗滌。
[0018]本發(fā)明的有益效果如下:
(1)本發(fā)明可根據(jù)有害廢物處理需求量穩(wěn)定調(diào)節(jié)輸出功率，等離子氣化爐的工作原理為直流引弧，電極不易損耗，大大降低投資與運(yùn)行維護(hù)成本；
(2)本發(fā)明產(chǎn)出的氫氣占有效氣體體積高達(dá)99%以上，能直接應(yīng)用于燃料氫電池；
(3)本發(fā)明噴淋洗滌的廢液集中送返至霧化器前與水混合，參與變換反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)重復(fù)循環(huán)使用，不需要另外進(jìn)行處理和環(huán)保排放。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明的流程示意圖。
[0020]其中，附圖標(biāo)記為:1有害物質(zhì)，2水，3高溫粗氣，4富氫氣體，5氫氣，6熔融渣，7冷凝液，8噴淋液，a等離子氣化爐，b重整室，c旋風(fēng)洗滌塔，d燃料氫電池制備裝置，e霧化器。
【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖1所示，一種聯(lián)合燃料氫電池的等離子氣化有害廢物利用方法，其工藝流程如下:
步驟I，首先將有害廢物進(jìn)行烘干破碎，烘干溫度為100-110°c，然后經(jīng)過(guò)等離子氣化，在等離子電弧高溫作用下，有害廢物I分解出小分子的一氧化碳和氫氣，有害廢物I中的無(wú)機(jī)物和重金屬被有害廢物渣生成的玻璃熔融體包裹形成熔融渣6，熔融渣6排出后冷卻固化形成穩(wěn)定無(wú)害的建材固渣；
步驟2