[发明专利]基于超临界二氧化碳循环的含碳固废物气化燃烧发电系统

说明书

本发明公开了基于超临界二氧化碳循环的含碳固废物气化燃烧发电系统，包括气化炉、净化装置一、锅炉、净化装置二、捕集装置，气化的合成气出口与净化装置一入口连通，净化装置一出口与锅炉合成气入口连通，锅炉布置于超临界二氧化碳布雷顿循环系统内，合成气在锅炉中燃烧所产生的热量作为循环工质的唯一或主要热源；锅炉烟气出口与净化装置二入口连通，净化装置二出口与捕集装置入口连通；本发明将含碳固废物有效利用于超临界二氧化碳布雷顿循环系统中，可避免出现直接焚烧含碳固体废弃物时容易导致的环境问题，可有效保证供应给超临界二氧化碳工质的热量稳定，扩大系统能处理的含碳废弃物种类；在系统承受范围内，可利用燃烧后烟气中的二氧化碳对循环工质进行补充，或离开系统他用。

技术领域

本发明属于固体废弃物资源化处理技术，具体为一种基于超临界二氧化碳循环的含碳固体废弃物气化燃烧发电系统。

背景技术

随着我国经济的高速发展，城市化进程速度不断加快，人民生活水平不断提高，固体废弃物的产量不断增加，对环境造成的污染日益严重。固体废弃物成分复杂、有害介质多，容易对大气、水体和土壤环境造成严重的隐蔽性、滞后性、持久性的复合污染。对固体废弃物（特别是含碳部分，比如农林废弃物、生活垃圾等）进行资源化处理既可解决其堆存所引发的环境污染问题，同时也可以节约资源，通过替代原生矿产资源，具有显著的节能减排效益。

目前我国含碳固体废弃物处理有卫生填埋、堆肥、焚烧等方式。填埋由于占用大量空间和污染地下水而被公认为是固体废弃物处理的最后选择，而堆肥成本高、肥效低、产品市场性差、存在安全隐患，发展仍然受限。焚烧处理可以一定程度上实现固体废弃物的减量化、无害化、资源化的综合处理，在环境保护和资源利用方面具有明显的优势，因而在国内得到了较快发展。然而，直接焚烧易产生二恶英和重金属等二次污染。因此，发展固体废弃物焚烧发电的替代技术势在必行。世界各国特别是发达国家目前正致力于开发气化发电技术，力图使二恶英、重金属等二次污染物排放至最低，同时提高热效率和发电效率。

超临界二氧化碳具有能量密度大、传热效率高等特点，被公认是最环保、最清洁的天然性工质流体。利用超临界二氧化碳作为工质的布雷顿循环发电系统组成简单、结构紧凑，可实现电厂的小型化和模块化，有利于降低建造成本。

现有公开号为CN105971679A，公开日为2016年9月28日的中国专利文献公开了一种超临界水气化与超临界二氧化碳布雷顿循环联合生产系统，其中，煤、生物质或有机废弃物与水配置成浆料放置在储料器中，浆料在超临界水气化反应器中反应，再通过回收器回收能量降温，然后再经冷却器降温、气液分离器分离以及气体分离装置分离出二氧化碳及可燃合成气，最后二氧化碳存储到储罐中供超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统使用。该专利文献中超临界水气化系统和超临界二氧化碳循环系统分别依靠各自热源运行，两个系统仅通过余热回收器建立联系，且是用超临界二氧化碳循环系统的余热给超临界水气化系统中的预热水进行预热。没有利用含碳固体废弃物所蕴含的能量作为超临界二氧化碳循环的热量来源，必须依赖其他的热源，因此较为复杂，整个系统结构较为复杂化。

发明内容

本发明提供了一种基于超临界二氧化碳循环的含碳固废物气化燃烧发电系统，适用于不同的含碳固体废弃物，具有很强的适应性和灵活性，有效采用超临界二氧化碳布雷顿循环，利用调节合成气热值和增加其他含碳固体废弃物或含碳燃料，可以有效保证供应给超临界二氧化碳工质的热量稳定，扩大系统能处理的含碳废弃物种类；同时，采用含碳固体废弃物气化后的合成气燃烧热量作为超临界二氧化碳循环的唯一或主要热源，进行循环发电，尽最大可能充分利用含碳固体废弃物所蕴含的能量。

本发明的技术方案如下：