[发明专利]一种利用核能进行垃圾热解气化处理的系统及方法

说明书

本发明公开了一种利用核能进行垃圾热解气化处理的系统及方法，包括垃圾热解气化系统、核电系统及蒸汽发电系统，其中，垃圾热解气化子系统包括垃圾输送室、初级汽化室、高温气化室、过滤塔、洗涤塔及脱硫塔，其中，垃圾输送室的出口与初级汽化室的吸热侧入口相连通，初级汽化室的吸热侧出口与高温气化室的吸热侧入口相连通，高温气化室的吸热侧出口依次经过滤塔及洗涤塔与脱硫塔的入口相连通，该系统及方法以核电为热源实现对垃圾的热解气化处理，并且能耗及成本较低，同时热解处理过程中不产生有害物质。

技术领域

本发明属于核电技术领域，涉及一种利用核能进行垃圾热解气化处理的系统及方法。

背景技术

目前我国城市生活垃圾处理方法主要有卫生填埋、堆肥法和直接焚烧法，其中卫生填埋和堆肥法存在污染土壤和需占用大量土地的直接弊端，直接焚烧法虽有利于垃圾减量化，但焚烧过程中会产生二噁英等剧毒有机物，对人类赖以生存的自然环境会造成不可逆转的破坏，对当地人类生活有一定的影响。针对以上几种处理方法的弊端，国外研发机构提出了一种垃圾气化处理方案，其原理是在密闭室内(缺氧条件下)利用高温热能加热垃圾，使其有机化合物的化合键断裂，由大分子量的有机物转变为小分子量的C0、H₂、CH₄等可燃气体，这些高温热解气体经过净化处理后可用于生产液体燃料或者发电。该高温热解过程可以有效避免二噁英等有毒物质的产生。垃圾高温热解的温度需达到600-1000℃，国外开展了等离子体气化垃圾处理技术，该技术是在充满氮气等惰性气体的密闭室内通过高压电流产生等离子弧，从而产生900-1600℃的高温环境来达到垃圾热解气化的条件，但等离子体气化技术存在工艺不稳定和等离子体电耗较昂贵的弊端，目前仅处于试验或小型商业化摸索阶段，大型商业化存在能耗较高的问题。由于等离子体气化技术成本较高，同时国内与国外城市生活垃圾成份差异性较大，因此无法单纯地引进国外等离子体气化技术来实现垃圾处理的商业化，噬待寻求一种新的能源供应体系。

核能作为清洁能源已得到了广泛应用。目前，世界各国开展了第四代核电技术的研究，如高温气冷堆、气冷快堆、熔盐堆、铅冷快堆、钠冷快堆和超临界水堆等先进反应堆，其特点之一为该类堆型冷却剂出口温度较高(550-1100℃)，除了传统的用于发电外，这些高热品质能量可以高效地应用于工业生产中，因此需要设计出一种系统及方法，该系统及方法能够以核能作为热源，以实现对垃圾的热解气化处理。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种利用核能进行垃圾热解气化处理的系统及方法，该系统及方法以核电为热源实现对垃圾的热解气化处理，并且能耗及成本较低，同时热解处理过程中不产生有害物质。

为达到上述目的，本发明所述的利用核能进行垃圾热解气化处理的系统包括垃圾热解气化系统、核电系统及蒸汽发电系统，其中，垃圾热解气化子系统包括垃圾输送室、初级汽化室、高温气化室、过滤塔、洗涤塔及脱硫塔，其中，垃圾输送室的出口与初级汽化室的吸热侧入口相连通，初级汽化室的吸热侧出口与高温气化室的吸热侧入口相连通，高温气化室的吸热侧出口依次经过滤塔及洗涤塔与脱硫塔的入口相连通；

初级汽化室的放热侧入口及放热侧出口分别与蒸汽发电系统中低温换热器的吸热侧出口及吸热侧入口相连通，高温气化室的放热侧入口及放热侧出口分别与核电系统中高温换热器的吸热侧出口及吸热侧入口相连通。

所述核电系统包括反应堆、高温换热器及驱动装置，其中，反应堆的出口与高温换热器的放热侧入口相连通，高温换热器的放热侧出口与蒸汽发电系统中蒸汽发生器的放热侧入口相连通，蒸汽发电系统中蒸汽发生器的放热侧出口经驱动装置与反应堆的入口相连通。

所述蒸汽发电系统包括蒸汽发生器、低温换热器、汽轮机、发电机、凝汽器、低压加热器及高压加热器，蒸汽发生器的吸热侧出口依次经低温换热器的放热侧、汽轮机、凝汽器、低压加热器及高压加热器与蒸汽发生器的吸热侧入口相连通，汽轮机的输出轴与发电机的驱动轴相连接。

凝汽器与低压加热器之间通过凝结水泵相连通。