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:公開號為CN100521322C、CN101453028A、CN10394592B等的中國專利文獻公開的技術(shù)方案)，又或等離子氣化處理危險廢固應(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，尚無氣化氣與市場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:公開號為CN103506366的中國專利文獻公開的技術(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，有待對超尚功率的石墨電極質(zhì)量和運彳丁操作方面進行優(yōu)化，如公開號為CN103506366的中國專利文獻公開的技術(shù)方案中，等離子廢物氣化和發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計中所使用的石墨電弧法和微波法技術(shù)，就存在下述問題，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)是不爭的事實，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，公開號為CN103506366的中國專利文獻公開的技術(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，達到無害化處理危險廢物的同時，通過重整氣化氣提高產(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，首先將有害廢物進行105°C烘干破碎，烘干溫度為100-110°C，然后經(jīng)過等離子氣化，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，有害廢物中的無機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，并通過鐵鉻高溫催化劑和銅基催化劑進行變換反應(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)過冷凝液的旋風(fēng)除塵，再經(jīng)過噴淋洗滌，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，并進一步捕捉飛灰細顆粒；
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料口連接有害廢物來源，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氣，或者空氣，或者富氧氣氛，以直流引弧為主要工作方式。
[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)過旋風(fēng)除塵再經(jīng)過噴淋洗滌。
[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，大大降低投資與運行維護成本；
(2)本發(fā)明產(chǎn)出的氫氣占有效氣體體積高達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)，實現(xiàn)重復(fù)循環(huán)使用，不需要另外進行處理和環(huán)保排放。
【附圖說明】
[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，首先將有害廢物進行烘干破碎，烘干溫度為100-110°c，然后經(jīng)過等離子氣化，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中的無機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)定無害的建材固渣；
步驟2