[发明专利]一种生活垃圾碳化气化制氢工艺

说明书

本发明公开了一种生活垃圾碳化气化制氢工艺，包括1)将生活垃圾进行熟化脱水，得到入炉垃圾；2)将入炉垃圾进行干燥，得到干垃圾；3)对干垃圾进行绝氧热解，得到含生物碳粉、金属、玻璃、砂石在内的固体物料；4)将固体物料进行热分拣、热态粉磨得到的生物碳粉是微米粒级的碳粉气化原料，通过碳粉气化、净化、变换及PSA提纯制氢。5)合成气净化过程中，通过提纯盐系统可高效资源化回收生活垃圾中所含的盐分。本发明的生活垃圾碳化气化制氢工艺，将生活垃圾变为均一、含水率低、热值高、能量密度高的气化原料后再进行气化，可最大化收率制取氢气、资源化回收生活垃圾中KCl、NaCl、CaClsubgt;2/subgt;等盐分。

技术领域

本发明涉及有机固废处理技术领域，尤其涉及一种生活垃圾碳化气化制氢工艺。

背景技术

随着社会经济的发展和城市化进程的加快，城市固体废弃物(即生活垃圾)的产量逐年递增，这其中大部分有机物都有成为制氢原料的潜力；其中，生活垃圾的组成成分和性质的稳定性对氢气的产率和气体净化的操作难度影响较大；

一些发达国家的生活垃圾特点为(1)有机物多、无机物少；(2)纸类含量较高；(3)含水率较低；(4)发热量较高；而发展中国家城市，比如中国，其生活垃圾的典型特征为高含水率、低热值；发达国家所适用的垃圾制氢工艺，在直接引用到发展中国家城市后效果不好，如瑞士的Thermoselect工艺，在引入到中国后，因为热值降低，为保证气化工况的稳定性，常常需要补充一定量的化石能源-天然气，不仅提高了成本，也背离了绿氢的理念。另外，除前面所述的Thermoselect工艺外，近年来一些有报道的技术，如城市生活垃圾直接高温气化制氢(公开号为CN113753856A)、等离子体制氢(公开号为CN 112850644A)等新型热化学转化制氢技术因为需要繁琐且复杂的前端预处理使得规模难以做大，且受到工艺不成熟、投资高、能耗大、设备要求高等因素的限制，难以实现工业化应用。

因此，本申请提出一种生活垃圾碳化气化制氢工艺，用于针对特点为能量密度低、含水率高、不均一、热值低的生活垃圾，对其进行大规模、低成本、低碳排放量的制氢。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种生活垃圾碳化气化制氢工艺。

本发明提供的一种生活垃圾碳化气化制氢工艺，生活垃圾碳化制碳粉气化原料工段和碳粉气化原料制氢工段；

其中，生活垃圾碳化制碳粉气化原料工段包括：

1)将生活垃圾进行熟化脱水，得到入炉垃圾；

2)将所述入炉垃圾进行干燥，得到干垃圾；

3)对所述干垃圾进行绝氧热解，得到生物碳粉；

4)将所述生物碳粉磨制成为微米粒级的所述碳粉气化原料。

优选的，所述碳粉气化原料制氢工段包括：

1)将碳粉气化原料在2.0～4.0MPa的气化炉内与气化剂进行高温气化反应，产生粗合成气；

2)所述粗合成气经急冷降温、净化后，进行中低温耐硫变换、脱CO₂及脱硫处理，得到合成气；

3)所述合成气经过PSA工段，可提取制得H₂及解析气，所述H₂的纯度为99.9％。

优选的，所述入炉垃圾的含水率为40-45％。

优选的，所述干垃圾的含水率为10-20％。

优选的，所述干垃圾在绝氧热解过程中，工况参数中的温度控制在300-500℃，停留时间为15-60min，使得所述干垃圾10-30％的挥发分析出，70-90％挥发分仍保留在生物碳粉中。

优选的，所述气化剂为氧气及水蒸气。