[发明专利]利用小型氟盐冷却高温堆余热热解垃圾制氢系统及方法

权利要求书

1.一种利用小型氟盐冷却高温堆余热热解垃圾制氢系统，其特征在于：包括核反应与热量交换系统、垃圾热解系统、二氧化碳补偿系统和气体净化系统；

所述核反应堆与热量交换系统包括模块化反应堆(1)、二回路熔盐泵(2)、熔盐池(3)、熔盐池温度测量系统(4)、熔盐池温度监测系统(5)和FLiNaK-CO2换热器(6)模块化反应堆(1)出口与熔盐池(3)入口相连，熔盐池(3)出口与二回路熔盐泵(2)入口相连，二回路熔盐泵(2)出口与模块化反应堆(1)入口相连；熔盐池温度测量系统(4)和FLiNaK-CO2换热器(6)位于熔盐池(3)中，熔盐池温度监测系统(5)位于熔盐池(3)外并与熔盐池温度测量系统(4)相连，FLiNaK-CO₂换热器(6)冷侧出口与垃圾热解系统的鼓风机(7)入口相连，FLiNaK-CO₂换热器(6)冷侧入口与二氧化碳补偿系统的换热器(12)冷侧出口相连；

所述垃圾热解系统包括鼓风机(7)、气化炉(8)、垃圾料箱(9)、气闸(10)和螺旋输送机(11)；鼓风机(7)出口与气化炉(8)入口相连，垃圾料箱(9)和气闸(10)入口相连，气闸(10)出口与螺旋输送机(11)入口相连，螺旋输送机(11)出口与气化炉(8)入口相连，气化炉(8)出口与二氧化碳补偿系统的热交换器(12)热侧入口相连；

所述二氧化碳补偿系统包括热交换器(12)和二氧化碳储罐(13)；热交换器(12)热侧入口与气化炉(8)出口相连，热交换器(12)出口与气体净化系统相连，热交换器(12)冷测入口和二氧化碳储罐(13)相连，热交换器(12)冷侧出口和FLiNaK-CO₂换热器(6)冷侧入口相连；

所述气体净化系统包括依次连接的引风机构(14)、除尘系统(15)、气体分析仪(16)和气体分馏提纯系统(17)。

2.根据权利要求1所述的一种利用小型氟盐冷却高温堆余热热解垃圾制氢系统，其特征在于：在FLiNaK-CO₂换热器(6)和气化炉(8)中，CO₂同时作为换热工质和气化剂，减少了换热的能量损耗；气化炉(8)没有直接置于熔盐池(3)中，避免因放射性物质泄漏导致辐射物质扩散。

3.根据权利要求1所述的一种利用小型氟盐冷却高温堆余热热解垃圾制氢系统，其特征在于：所述核反应与热量交换系统中，模块化核反应堆(1)出口温度为690℃～750℃，采用FLiNaK-CO₂换热器(6)将熔盐池热量导出，产生700～800℃的CO₂气化剂。

4.根据权利要求1所述的一种利用小型氟盐冷却高温堆余热热解垃圾制系统，其特征在于：螺旋输送机(11)的转速受到垃圾料箱(9)的控制：在垃圾料箱(9)内靠近气闸(10)处放置氯化锂湿度计检测湿度，当湿度升高时，降低螺旋输送机(11)的转速；当湿度降低时，提高螺旋输送机(11)的转速。

5.根据权利要求1所述的一种利用小型氟盐冷却高温堆余热热解垃圾制氢系统，其特征在于：根据模块化反应堆(1)最佳经济功率决定反应堆实际功率，根据热力学关系决定二氧化碳储罐(13)的二氧化碳流率，根据垃圾料箱(9)的实时湿度控制螺旋输送机(11)的转速进而控制垃圾的流率，确保气化炉(8)内温度维持在700～800℃。

6.根据权利要求1所述的一种利用小型氟盐冷却高温堆余热热解垃圾制氢系统，其特征在于：所述FLiNaK-CO₂换热器(6)为印刷电路板式换热器。

7.根据权利要求1所述的一种利用小型氟盐冷却高温堆余热热解垃圾制氢系统，其特征在于：所述气化炉(8)采用单流化床气化炉。

8.权利要求1至7任一项所述的一种利用小型氟盐冷却高温堆余热热解垃圾制氢系统的工作方法，其特征在于：

核反应与热量交换系统工作流程如下：模块化反应堆(1)作为核反应与热量交换系统的热源，熔盐池(3)中的低温熔盐经二回路熔盐泵(2)增压，进入模块化反应堆(1)加热升温后，流入熔盐池(3)储存热量并加热FLiNaK-CO₂换热器(6)冷侧的CO₂，熔盐池温度测量系统(4)位于熔盐池(3)内实时测量熔盐池温度，熔盐池温度监测系统(5)与熔盐池温度测量系统(4)相连，将温度反馈给鼓风器(7)，控制CO2流量稳定，保证气化炉中反应稳定进行；

垃圾热解系统工作流程如下：垃圾料箱(9)存储待热解的垃圾，通过气闸(10)、螺旋输送机(11)与气化炉(8)相连，气闸(10)隔绝气化炉(8)内的可燃气体防止泄露，氯化锂湿度计检测湿度，控制螺旋输送机(11)的转速进而控制垃圾的流率；

二氧化碳补偿系统工作流程如下：二氧化碳储罐(13)提供稳定的二氧化碳流率，先后进入热交换器(12)、FLiNaK-CO₂换热器(6)，充分利用反应后混合气的余热；

气体净化系统工作流程如下：气化炉(8)流出的混合气首先进入热交换器(12)，混合气通过引风机构(14)从热交换器(12)内排出，流经除尘系统(15)除去燃烧不完全的黑烟，流经气体分析仪(16)分析所产生的气体组分，便于后续分馏提纯。