等離子體廢物氣化和發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬最新綠色能源環(huán)保技術(shù)，我們結(jié)合PWR石墨電弧法和PLASMA2ENERGY微波法的優(yōu)點(diǎn)設(shè)計(jì)了新型的日處理30噸廢物的等離子體廢物氣化器，并和ZTEK公司的固體氧化物燃料電池相結(jié)合，形成一個(gè)完整的無污染的廢物變能源的系統(tǒng)裝置。本發(fā)明包括五個(gè)部分：等離子體廢物氣化器，熱交換器，清洗器，發(fā)電設(shè)施和自動(dòng)控制系統(tǒng)。本發(fā)明的主要特點(diǎn)：其主體等離子體氣化器，是一個(gè)豎立的塔，分三級(jí)氣化區(qū)：第一級(jí)在底部，安裝4個(gè)微波發(fā)生器和一個(gè)石墨電弧發(fā)生器；第二級(jí)在中部，安裝4個(gè)微波發(fā)生器；第三級(jí)在上部，也安裝4個(gè)微波發(fā)生器。本發(fā)明另一特點(diǎn)是：把廢物氣化產(chǎn)生的H2+CO氣體直接輸入到燃料電池發(fā)電。
【專利說明】等離子體廢物氣化和發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0002]本技術(shù)屬最新綠色能源環(huán)保技術(shù)，我們結(jié)合PWR石墨電弧法和PLASMA2ENERGY微 波法的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了新型的日處理30噸廢物的等離子體廢物氣化器并與ZTEK公司的固體 氧化物燃料電池相結(jié)合，形成一個(gè)完整的完全無污染的廢物變能源的裝置。此法零排放、無 掩埋、有收益，是最理想的廢物處理法。
技術(shù)背景:
[0003]目前世界上正處在能源危機(jī)、環(huán)境污染十字路口，化石能源可能在100年內(nèi)用完， 同時(shí)加速環(huán)境污染。低效的廢物處理既加速環(huán)境污染卻又白白浪費(fèi)能源，因?yàn)閺U物中有大 量的生物能源。找到一個(gè)能把廢物變?yōu)槟茉从植晃廴经h(huán)境的技術(shù)是解決此問題的關(guān)鍵。PWR 公司用石墨電弧法產(chǎn)生等離子體法和PLASMA2ENERGY公司用微波等離子體法氣化廢物產(chǎn) 生H2+C0氣體，取得了很大成功。但各有優(yōu)缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0004]1.流程圖:
[0005]從廢物儲(chǔ)存-輸入氣化器-等離子體氣化器-熱交換器(附產(chǎn)品蒸汽發(fā)電)_清 洗器(附產(chǎn)品硫化物及鹽酸回收)_發(fā)電(燃料電池法、燃?xì)廨啓C(jī)法或其他用途)。其流程 圖見圖1。
[0006]I1.等離子體氣化器(日處理廢物30噸)
[0007]等離子體氣化器結(jié)合微波等離子體和石墨電弧等離子體法的優(yōu)點(diǎn)而設(shè)計(jì)的，見圖 2。
[0008]等離子體氣化器是一個(gè)豎立的塔，分三級(jí)氣化區(qū)。第一級(jí)在底部，安裝4個(gè)微波發(fā) 生器和一個(gè)石墨電弧發(fā)生器；第二級(jí)在中部，安裝4個(gè)微波發(fā)生器；第三級(jí)在上部，也安裝4 個(gè)微波發(fā)生器。
[0009]設(shè)計(jì)塔高5米，直徑2米。鋼壁厚5厘米，內(nèi)襯5厘米厚耐火材料。12個(gè)功率可調(diào) 20千瓦微波發(fā)生器分三組安裝在塔壁四周，但發(fā)射方向不對(duì)中心。這樣等離子體流成旋渦 狀能使廢物氣化更完全。在底部第一級(jí)氣化區(qū)裝一石墨電弧起初始等離子體化作用。進(jìn)料 管由陶瓷做成。塔底部是流體殘余物儲(chǔ)存室，有金屬流出口和渣流口。金屬回收，固體渣己 無害無毒可作建筑材料。
[0010]II1.熱交換器
[0011]氣體從氣化塔輸出后，要經(jīng)過熱交換器，見圖3。
[0012]在熱交換器中，冷卻水變?yōu)檎羝捎糜谡羝麢C(jī)發(fā)電。內(nèi)管通生成氣，內(nèi)管為無縫螺 旋鋼管，壁厚3厘米，外管通冷卻水，壁厚3厘米，亦為無縫鋼管，外包絕熱材料厚5厘米。
[0013]IV.清洗器[0014]等離子體氣化器產(chǎn)生的氣體經(jīng)冷卻后，還要經(jīng)過清洗，見圖4。
[0015]氣體中絕大部分是H2+C0，還有少量HCl和H2S。
[0016]V.參數(shù)計(jì)算
[0017]1.設(shè)計(jì)日處理30噸廢物產(chǎn)生約10萬立方米等離子氣體:
[0018]即每小時(shí)4200立方米氣=每秒1.16立方米氣。
[0019]若流速10米/秒，出氣管直徑應(yīng)是40公分。
[0020]2.等離子氣體的初始溫度2000°C，冷卻到200°C。
[0021]氣體定壓熱容5/2nR n= 1.16 立方米=50moles, R = 8.31Jmole.K.[0022]熱氣放出的熱=5/2nR·ΔT = 2.5xl800Kx50mole/sx8.31J/mole.K= 1.85xl06J/s.2
[0023]3.冷卻水從30°C升到200°C，每秒須輸入11.0公斤水來吸收熱氣放出的熱。
[0024]設(shè)水流速0.2m/s.冷卻水管的直徑應(yīng)為70公分。
[0025]VI.發(fā)電設(shè)施
[0026]1.純的生成氣H2+C0通到ZTEK制造的500KW固體氧化物燃料電池發(fā)電。
[0027]2.加熱水蒸氣通到蒸汽輪機(jī)發(fā)電。
【具體實(shí)施方式】:
[0028]VII.自動(dòng)控制系統(tǒng)
[0029]自動(dòng)控制系統(tǒng)見圖5。
[0030]結(jié)語:本發(fā)明有兩個(gè)創(chuàng)新
[0031]一是把微波等離子體和石墨電弧等離子體的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合形成新的等離子體氣化器；
[0032]二是把廢物等離子體氣化和燃料電池結(jié)合，可大大提高效率。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0033]見說明書附圖
[0034]圖1:等離子體廢物氣化和發(fā)電系統(tǒng)流程圖[0035]圖2:等離子體氣化器；[0036]圖3:熱交換器；[0037]圖4:清洗器；[0038]圖5:自動(dòng)控制系統(tǒng)。
【權(quán)利要求】
1.微波及石墨電弧法相結(jié)合的等離子體廢物氣化原理。不管氣化器的規(guī)模，只要用此原理設(shè)計(jì)制造的氣化器都應(yīng)認(rèn)為使用此專利，屬于本專利的權(quán)利保護(hù)范圍。
2.本設(shè)計(jì)把廢物氣化和燃料電池發(fā)電相結(jié)合，這亦屬于本專利要保護(hù)的權(quán)利。
3.用Fe2O3加水來清洗生成氣中的雜氣H2S的方法，亦是要保護(hù)的權(quán)利。
【文檔編號(hào)】B09B3/00GK103506366SQ201210207864
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月21日
【發(fā)明者】汪金通, 黃志方, 郭東升 申請(qǐng)人:黃志方, 汪金通, 郭東升