[实用新型]一种能量回收及废水零排放的超临界水气化系统

说明书

一种能量回收及废水零排放的超临界水气化系统，包括：超临界水气化制氢单元，包括提质调浆罐、高压输送泵、浆料预热器和内热型气化反应器；气体分离单元，包括调温器、调压器一和高压气体分离器；废料处理单元，包括高压气体分离器，废料增压泵，补热器和超临界水氧化反应器；余能回用单元，包括超临界水氧化反应器，回热器，压能回收装置，调压器二，高压三相分离器和流量分配器。本实用新型能够提高煤的成浆率进而增大其气化率和产氢率，同时充分利用系统剩余的热能、压能和水资源，降低系统能耗和运行成本，提高系统经济性，实现污染物零排放，有助于超临界水气化制氢技术的推广及应用。

技术领域

本实用新型属于能源及化工技术领域，特别涉及一种能量回收及废水零排放的超临界水气化系统。

背景技术

随着化石能源的大量消耗对环境影响的日益加剧以及可持续发展的要求，可再生能源的开发利用日益受到重视。氢能不仅燃烧热值高、零排放、质量轻，而且能向多种能源转化，因此作为一种可循环利用的绿色能源受到广泛关注。目前工业大规模制氢是以天然气、煤等矿物能源为原料的传统气化炉技术，其具有气化效率低，能耗高、碳排放强度高等缺点，其他新型的制氢路线还包括利用太阳能的电解和光解法，其制氢成本仍相对较高。而SCWG较之其他的生物质热化学制氢技术有着独特的优势，它可以使含水量高的湿物料直接气化，不需要高能耗的干燥过程，不会造成中间污染。

超临界水气化(Supercritical water gasification，缩写为SCWG)是20世纪70年代中期由美国麻省理工学院的Modell提出的新型制氢技术。超临界水(SCW)是指温度和压力均高于其临界点(温度374.15℃，压力22.12MPa)的具有特殊性质的水。SCWG是利用超临界水强大的溶解能力，将各种有机物溶解，生成高密度、低黏度的液体，然后在高温、高压反应条件下快速气化，生成富含氢气的混合气体。

然而经过大量的研究和开发，超临界水气化制氢系统仍存在以下三个问题：第一，不同煤炭因煤质不同，其含水量不同，含水量高的煤炭的成浆难度交大；第二，现有的超临界水气化制氢系统在反应之后直接降温降压进入气体分离工序，对热能和压能的利用不充分，造成了大量的能量损失和浪费；第三，超临界水气化制氢反应不能完全降解转化有机物并产生了大量含渣废水，产物中的N、S和重金属元素不能完全无害化，会对环境造成巨大的危害并造成了大量的水资源浪费。上述问题造成了超临界水气化制氢技术的高能耗和低经济性。因此本团队在此基础上开发了集成超临界水氧化技术的超临界水气化制氢工艺，可很好地解决气化后产物造成的环境危害的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，合理、高效地解决解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种能量回收及废水零排放的超临界水气化系统，能够提高煤的成浆率进而增大其气化率和产氢率，同时降低系统能耗和运行成本，提高系统经济性，实现污染物零排放，有助于超临界水气化制氢技术的推广及应用。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种能量回收及废水零排放的超临界水气化系统，包括：

超临界水气化制氢单元，包括提质调浆罐1，提质调浆罐1有三个入口，分别为高压回用水入口、气化原料入口和补水入口，其出口通过浆料高压输送泵2连接浆料预热器3的冷侧入口，浆料预热器3的冷侧出口连接内热型气化反应器4的入口；

气体分离单元，包括调温器5，调温器5的热侧入口连接内热型气化反应器4的出口，热侧出口连接调压器一6的入口，调压器一6的出口连接高压气体分离器7的入口；

废料处理单元，包括补热器9，高压气体分离器7的浆料出口通过废料增压泵8连接补热器9的冷侧入口，补热器9的冷侧出口连接超临界水氧化反应器10的入口；