CN105462621B - Co2/h2o蒸汽氛围下煤粉联合沼渣共气化*** - Google Patents

Co2/h2o蒸汽氛围下煤粉联合沼渣共气化*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种CO2/H2O蒸汽氛围下煤粉联合沼渣共气化***，包括沼气池恒温发酵***，沼气池恒温发酵***将发酵废液出口连接沼液沼渣分离机中，沼液沼渣分离机的沼渣出口连接气化***中，沼渣与煤粉混合后送入气化***中的流化床气化炉中，流化床气化炉的气体出口连接储气罐，沼气池恒温发酵***的沼气出口通过脱硫塔后连接至甲烷分离器，甲烷分离器的气体出口连接储气罐和流化床气化炉。气化原料为煤粉联合厌氧发酵废渣的混合原料，将两者结合通生产清洁的燃气资源，解决了大中型厌氧发酵后发酵废渣处理难的问题，煤粉联合厌氧发酵废渣气化与单一原料煤气化相比使得气化效率提高，同时使得发酵废渣资源得以工业化利用。

Description

CO2/H2O蒸汽氛围下煤粉联合沼渣共气化***
【技术领域】
本发明属于可再生能源利用领域，具体涉及一种CO2/H2O蒸汽氛围下煤粉联合沼渣共气化***。
【背景技术】
随着能源消费的高速增长，近年来出现了化石能源供应短缺、原油劣质化和全球气候变暖的趋势。由于化石燃料的长期大量使用，尤其是CO2排放，引发温室效应，造成了严重的环境问题。煤炭是世界储量最丰富的化石燃料，近期依然是中国能源的主力，但煤炭的主要利用方式会产生大量CO2，所以CO2减排依旧是燃煤利用需要重点解决的问题。
流态化气化反应炉，是二十世纪七十年代以来新近开发的化工单元操作设备。由于流化床气化炉与固定床气化炉相比具有混合均匀，反应速度快，气固接触面积大，传热、传质系数高，反应温度均匀，单位面积的反应强度大，操作易于控制，物料在反应器中停留时间短，生产能力大以及操作温度低，气化产生的热值也较高等优点。
流化床气化以碎煤为原料(小于6mm)，煤气中几乎不含焦油、酚和烃类，传统流化床为防止床内物料因灰含量高而烧结，必须控制在较低的操作温度(低于950℃)，因而只适用于高活性的褐煤或次烟煤。我国开发的灰熔聚流化床气化技术，借选择性排灰提高了床内碳浓度，降低了结渣风险，提高了操作温度(达1100℃)，适用煤种已拓宽到烟煤甚至无烟煤。流化床操作温度适中，投资低，原料适应性宽，因此愈来愈受到重视。
国内外对于气化炉气化剂的研究已经相对成熟，目前生物质气化技术中通常采用的气化介质主要有：空气气化、氧气、空气一水蒸气混合气化和水蒸气气化、以及CO2/H2O气化。另外还有以氢气为气化剂的气化方式，虽然采用氢气为气化剂可以得到很高热值的燃气，但氢气成本太高，还需要高温高压的苛刻反应条件，不常应用。CO2/H2O气化剂目前正在处于研究阶段，其表现出来的优越性将会越来越受到重视的应用。
沼气工程对生态环境保护和改善、资源循环利用方面有着重要的作用。沼气规模化与工业化生产在解决能源问题的同时也产生了大量的发酵残余物沼液沼渣，国内外现有的沼液沼渣处理和利用方式不能及时、高效地消纳沼气工业化生产过程中所产生的大量沼液沼渣，由此产生了资源浪费和二次污染问题，已制约了沼气工业的发展。
沼气发酵废液中含有大量的有机质和腐植酸，沼渣物理特性及沼渣纤维化学成分测定与分析表明：将稻草、麦草和玉米秆中纤维素、半纤维素和木质素的质量分数与沼渣纤维对比分析可知，经过厌氧发酵后的沼渣纤维中纤维素质量分数较水稻、小麦和玉米等农作物秸秆高5％以上，同时半纤维素质量分数较水稻、小麦和玉米等农物秸秆低5％，木质素质量分数基本未变。这一结果表明，厌氧发酵对纤维成分中的木质素没有影响，而使得半纤维素相对含量减少，纤维素相对含量增加，这对于沼渣纤维的资源化利用特别是沼渣气化有积极意义。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种CO2/H2O蒸汽氛围下煤粉联合沼渣共气化***，解决了大中型厌氧发酵后沼渣难处理以及沼气中CO2含量过高难以市场化的问题。
为了达到上述目的，本发明包括集热器，集热器连接储热水箱，储热水箱连接沼气池内的管式换热器，沼气池包括发酵废液出口和沼气出口，管式换热器的出口通过回水泵接入集热器，沼气池的废液出口连接沼液沼渣分离机中，沼液沼渣分离机的沼渣出口连接混合机，混合机 (10)还连接磨煤机，混合机的出口通过输送机连接流化床气化炉，流化床气化炉的气体出口连接储气罐，沼气池的沼气出口通过脱硫塔后连接至甲烷分离器，甲烷分离器(19)的气体出口连接储气罐和流化床气化炉。
所述储热水箱通过第一阀门连接沼气池内的管式换热器。
生物能通过第二混流泵进入沼气池中。
所述流化床气化炉连接有送风机，送风机依次通过第二阀门和流量计连接流化床气化炉。
所述沼液沼渣分离机通过第一混流泵接收发酵废液，沼液沼渣分离机连接沼液蒸发器。
所述流化床气化炉的气体出口依次通过除尘器和洗涤冷却塔后接入三通阀，三通阀的两个输出端分别连接储气罐和燃气轮机组。
所述燃气轮机组通过止回阀连接流化床气化炉。
蒸汽发生器依次通过闸阀和流量计连接至流化床气化炉。
与现有技术相比，本发明的气化原料为煤粉联合厌氧发酵废渣的混合原料，将两者结合通生产清洁的燃气资源，解决了大中型厌氧发酵后发酵废渣处理难的问题，煤粉联合厌氧发酵废渣气化与单一原料煤气化相比使得气化效率提高，同时使得发酵废渣资源得以工业化利用。
进一步的，本发明中厌氧发酵产生的沼气脱除SO2后分离其中经过膜分离其中的CO2，分离后的CO2作为气化剂送入气化炉得以利用。
进一步的，本发明燃气轮机发电机组产生的废气主要产物为高温水蒸气和CO2，无其它对环境有害的物质，将其回收作为气化剂，省去了后续的烟气处理设备，节约成本的同时保护了环境。
【附图说明】
图1为本发明的***结构图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见图1，本发明包括沼气池恒温发酵***，沼气池恒温发酵***将发酵废液出口连接沼液沼渣分离机8中，沼液沼渣分离机8的沼渣出口连接气化***中，沼渣与煤粉混合后送入气化***中的流化床气化炉12中，流化床气化炉12的气体出口连接储气罐23，沼气池恒温发酵***的沼气出口通过脱硫塔18后连接至甲烷分离器19，甲烷分离器19的气体出口连接储气罐23和流化床气化炉12。
沼气池恒温发酵***包括集热器1，集热器1连接储热水箱2，储热水箱2通过第一阀门 3连接沼气池5内的管式换热器4，沼气池包括发酵废液出口和沼气出口，管式换热器4的出口通过回水泵6接入集热器1，生物能通过第二混流泵17进入沼气池5中；
气化***包括与沼液沼渣分离机8的沼渣出口连接混合机10，混合机10还连接磨煤机9，混合机10的出口通过输送机11连接流化床气化炉12，送风机13依次通过第二阀门14和流量计15连接流化床气化炉12。
沼液沼渣分离机8通过第一混流泵7接收发酵废液，沼液沼渣分离机8连接沼液蒸发器 16，流化床气化炉12的气体出口依次通过除尘器20和洗涤冷却塔21后接入三通阀22，三通阀22的两个输出端分别连接储气罐23和燃气轮机组24，燃气轮机组24通过止回阀25连接流化床气化炉12，蒸汽发生器26依次通过闸阀27和流量计28连接至流化床气化炉12。
本***运行过程：恒温厌氧发酵***运行后产生的发酵废液通过沼液沼渣分离机8将其分离为沼渣和沼液，磨煤机9将贫煤磨成煤粉，沼渣和煤粉在混合器10中混合。混合原料在气化剂CO2/H2O蒸汽氛围作用下产生CO、H2、CH4为主的混合气体。发酵***产生的沼气经过脱硫塔18除去其中的SO2，气化***产生的混合气体在除尘器20中除去灰尘后经过洗剂冷却塔21洗涤和冷却后经过三通阀22送入燃气轮机组24发电或者由储气罐23进行储存。

Claims (8)

1.一种CO2/H2O蒸汽氛围下煤粉联合沼渣共气化***，其特征在于：包括集热器(1)，集热器(1)连接储热水箱(2)，储热水箱(2)连接沼气池(5)内的管式换热器(4)，沼气池(5)包括发酵废液出口和沼气出口，管式换热器(4)的出口通过回水泵(6)接入集热器(1)，沼气池的废液出口连接沼液沼渣分离机(8)中，沼液沼渣分离机(8)的沼渣出口连接混合机(10)，混合机(10)还连接磨煤机(9)，混合机(10)的出口通过输送机(11)连接流化床气化炉(12)，流化床气化炉(12)的气体出口连接储气罐(23)，沼气池(5)的沼气出口通过脱硫塔(18)后连接至甲烷分离器(19)，甲烷分离器(19)的气体出口连接储气罐(23)和流化床气化炉(12)。
2.根据权利要求1所述的一种CO2/H2O蒸汽氛围下煤粉联合沼渣共气化***，其特征在于：所述储热水箱(2)通过第一阀门(3)连接沼气池(5)内的管式换热器(4)。
3.根据权利要求1所述的一种CO2/H2O蒸汽氛围下煤粉联合沼渣共气化***，其特征在于：生物能通过第二混流泵(17)进入沼气池(5)中。
4.根据权利要求1所述的一种CO2/H2O蒸汽氛围下煤粉联合沼渣共气化***，其特征在于：所述流化床气化炉(12)连接有送风机(13)，送风机(13)依次通过第二阀门(14)和流量计(15)连接流化床气化炉(12)。
5.根据权利要求1所述的一种CO2/H2O蒸汽氛围下煤粉联合沼渣共气化***，其特征在于：所述沼液沼渣分离机(8)通过第一混流泵(7)接收发酵废液，沼液沼渣分离机(8)连接沼液蒸发器(16)。
6.根据权利要求1所述的一种CO2/H2O蒸汽氛围下煤粉联合沼渣共气化***，其特征在于：所述流化床气化炉(12)的气体出口依次通过除尘器(20)和洗涤冷却塔(21)后接入三通阀(22)，三通阀(22)的两个输出端分别连接储气罐(23)和燃气轮机组(24)。
7.根据权利要求6所述的一种CO2/H2O蒸汽氛围下煤粉联合沼渣共气化***，其特征在于：所述燃气轮机组(24)通过止回阀(25)连接流化床气化炉(12)。
8.根据权利要求1所述的一种CO2/H2O蒸汽氛围下煤粉联合沼渣共气化***，其特征在于：蒸汽发生器(26)依次通过闸阀(27)和流量计(28)连接至流化床气化炉(12)。
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