一种基于有机固废热解气化炉制富氢合成气的系统及方法

本发明涉及有机固废热解气化领域和钙基吸附强化制绿氢领域，具体涉及一种基于有机固废热解气化炉制富氢合成气的系统及方法。

背景技术：

1、目前，国家高度重视改善人居环境，并持续地从多个层面推进生活有机固废的治理工作，加强生活有机固废分类处置与资源化利用势在必行，有机固废热解气化作为处理生活有机固废的方式具有占地面积小、安全性较高、可操作性强的特征，有机固废热解气化是指在无氧或缺氧的条件下，有机固废中有机组分的大分子发生断裂，产生小分子气体、焦油和残渣的过程，有机固废热解气化发电或者供热后的残渣可以用于建材或者填埋，大大的减少了对土地、水和大气的污染，有机固废热解气化技术不仅实现有机固废无害化、减量化和资源化，因而成为一种具有较大发展前景的有机固废处理技术。

2、氢气作为一种高能量密度物质，可以提供更多的能量，燃烧氢气只产生水蒸气，不产生有害气体和温室气体，对环境友好，可以通过水电解或其他可再生能源的电解产生，具有可再生性。但是氢气制备过程中通常需要消耗大量的能源，特别是在传统的蒸汽重整和煤炭气化等过程中，在使用化石燃料的情况下，会产生大量的二氧化碳排放，通过氧化钙吸附剂吸附二氧化碳从而减少二氧化碳排放并促进水煤气变换反应提高氢气的产量；所以需要一种更高效和环保的工艺替代传统的蒸汽重整制富氢合成气工艺。

3、目前也有相关的处理工艺方法，如专利号为cn104456575b的专利公开了一种生活热解燃烧炉及其运行工艺该专利主要通过立式套筒炉，炉体是由圆柱形热解气化炉膛和环绕其四周的制氢炉膛组成，制氢炉膛内设置有5道隔离墙，将制氢炉膛分隔成i、ii、iii、iv、v共5个二次燃烧炉膛，二次燃烧炉膛iii对应排烟口，二次燃烧炉膛i、ii、iv、v炉膛内均设置有一面花墙，每面花墙上设置有数个直径不等的烟气运行通孔，制氢炉膛内外侧还设置有3个二次风供给系统；次燃烧炉膛i和v内侧壁各设置1个热解释排烟口，达到为热解气化工艺段外排烟气的能量转换和有害物质的分解净化提供了一个稳定的平台，极大地提高了废弃物处置外排烟气的质量指标，但是该方法烟气中的氢气含量较少，烟气直接排入大气，能源利用率较低，且未设置脱硫脱硝装置，对大气污染比较严重，热解气化炉需重复点火，启炉完成后需要添加助燃材料，有明火、飞灰，运行不稳定，需人为干预；

4、同时，国际专利号为wo 2012/174939 a1的专利公开了一种生活有机固废热解燃烧炉及其运行工艺该专利主要包括主燃烧炉和与主燃烧炉相连的余热锅炉，其中主燃烧炉包括主燃室和二次燃烧室，主燃室环绕二次燃烧室形成，外炉体包围主燃室，用于进料的料斗具有一个或多个布料器，布料器的出空对准主燃室。该主燃室所需要的送风距离减小，保证了送风效果并使得物料充分燃烧，同时由于在主燃室操作时径向空间减小，人工干预的难度减小，但是该方法烟气中的氢气含量较少，能源利用率较低，烟气中二氧化碳含量较高，有机物分解效率和有机固废减量率较低，颗粒物等污染物排放较高。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于有机固废热解气化炉制富氢合成气的系统及方法，解决了以下问题：1、烟气中二氧化碳含量较高，现有的有机固废热解气化炉，有机物分解效率和有机固废减量率较低，颗粒物等污染物排放较高；2、烟气直接排入大气无法再利用，造成能源浪费的问题；3、热解气化炉需重复点火，启炉完成后需要添加助燃材料，有明火、飞灰，运行不稳定，需人为干预。

2、为实现上述目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于有机固废热解气化炉制富氢合成气的系统，包括：有机固废热解气化系统、钙基吸附再生制富氢合成气系统、富氢合成气净化系统、给料系统；所述有机固废热解气化系统套设于钙基吸附再生制富氢合成气系统的内部，钙基吸附再生制富氢合成气系统、富氢合成气净化系统、给料系统通过管道依次连接；

3、所述有机固废热解气化系统包括：热解气化炉膛、所述热解气化炉膛为中空结构，热解气化炉膛上端中心固定设置有第一进料斗，所述热解气化炉膛底部固定连接有灰斗，灰斗的中心设置有布风炉排，所述布风炉排底部的中央固定连接有一次风进口；所述热解气化炉膛的侧壁上部对称开设有排烟口；

4、所述钙基吸附再生制富氢合成气系统包括制氢炉膛、螺旋输送器；所述制氢炉膛套设于所述热解气化炉膛的外部并相隔一定距离；所述制氢炉膛内壁中部圆周阵列有若干螺旋输送器，螺旋输送器的另一侧固定连接在所述热解气化炉膛的外壁；所述制氢炉膛的两侧外壁上设置有二次进风口，二次风进口贯穿制氢炉膛的外壁并延伸至热解气化炉膛的内壁；

5、所述富氢合成气净化系统包括急冷设备、一次湿法除酸设备、二次湿法除酸设备、气液分离器、湿式电除尘器、精滤器；急冷设备、一次湿法除酸设备、二次湿法除酸设备、气液分离器、湿式电除尘器、精滤器，通过管道依次连接；所述给料系统包括有机固废预处理设备、给料管；所述有机固废预处理设备的下端连接所述给料管；

6、进一步的，所述螺旋输送器上部的右端固定连接有第二进料斗，所述螺旋输送器下部的左端固定连接有碳酸钙出口；

7、进一步的，所述第一进料斗通过给料管与有机固废预处理设备的输出端固定连接；

8、进一步的，所述制氢炉膛的底部边缘固定连接有支撑腿，所述支撑腿上方固定连接有基座，所述支撑腿至少有3个；

9、本发明的另一目的在于提供一种基于有机固废热解气化炉制富氢合成气的方法，包括以下步骤：

10、s1：将分拣后的生活有机固废送入有机固废预处理设备，经过预处理的生活有机固废通过给料管送入第一料斗内，送入第一料斗中的生活有机固废由于重力作用自上而下进入热解气化炉膛内，发生干燥、热解气化等过程，原料经辐射和导热等形式受热脱水干燥，干生物质下行受热分解，生成可燃气和可冷凝的焦油及炭，炭下降至气化区，生物质炭与氧气燃烧放热，使物料温度升至850～1200℃；高温使得热解产生的焦油进一步分解，使得焦油量显著降低，增加可燃气中h2、co和ch4的含量；

11、s2：生活有机固废经过s1后产生的烟气通过排烟管进入制氢炉膛，同时在制氢炉膛上部加入氧化钙颗粒，由于制氢炉膛上部温度较低，为550～700℃，氧化钙颗粒在低温时对烟气中的二氧化碳进行吸附，促进水煤气变换反应，使得反应向着生成氢气的方向进行，得到富氢合成气；同时氧化钙吸附二氧化碳后产生的碳酸钙颗粒落入第二料斗，落入第二料斗中的碳酸钙颗粒由于重力作用自上而下进入螺旋输送器内，而后经螺旋输送器送入碳酸钙出口后落入制氢炉膛下部，由于制氢炉膛下部温度较高，为700～1000℃，碳酸钙颗粒高温分解为氧化钙和二氧化碳，所分解的氧化钙通过提斗重新送入制氢炉膛中循环利用，分解的二氧化碳进行捕集利用；

12、s3：制氢炉膛产生的富氢合成气首先进入急冷设备中，急冷设备中采用热交换工艺将高温富氢合成气骤降至200℃以下，保证富氢合成气在200～500℃温度区间的停留时间小于1秒；

13、s4：进入一次湿法除酸设备和二次湿法除酸设备，一次湿法除酸设备和二次湿法除酸设备采用碱性浆液对富氢合成气进行中和脱酸处理，有效去除富氢合成气中的酸性物质，同时还对除尘有促进作用；碱性水回流至设备下方的收集池进行循环利用；

14、s5：气液分离器对除酸后的气液利用离心力将富氢合成气中的气体和液体分离进行分离，分离后的富氢合成气排放进入湿式电除尘器，液体流入水循环系统循环利用，湿式电除尘器利用高压电晕放电使粉尘荷电，再通过电场力将细小颗粒物捕集至集尘管，系统内设置plc自动清洗装置，定时将捕集在集尘管壁上的颗粒物冲洗干净，流入废水收集池集中处置；

15、s6：经过精滤器利用活性炭吸附和光氧除臭净化工艺，去除富氢合成气中剩余的微量有害物质和异味后，使富氢合成气得到净化，得到纯净的富氢合成气。

16、本发明提供的一种基于有机固废热解气化炉制富氢合成气的系统及方法，具备以下有益效果：

17、1、通过热解气化炉膛、二次风进口、布风炉排、一次进风口、灰斗、第一进料斗，实现有机物高温分解，有机固废减量率达95～97％，达到源头减少颗粒物等污染物排放的效果；

18、2、通过制氢炉膛、螺旋输送器、第二进料斗、碳酸钙出口、急冷设备、一次湿法除酸设备、二次湿法除酸设备、气液分离器、湿式电除尘器、精滤器钙，产生的烟气并非直接排放至大气中，也无需经过燃烧后排入大气，而是将烟气转化为富氢合成气，实现有机固废热量的资源化利用；

19、3、通过热解气化炉膛、二次风进口、布风炉排、一次进风口，热解气化炉无需重复点火，启炉完成后不添加任何助燃材料，无明火，且运行相对稳定，无需人为干预。