CN105462620A - 煤粉联合沼渣共气化及制备合成气系统 - Google Patents

煤粉联合沼渣共气化及制备合成气系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种煤粉联合沼渣共气化及制备合成气系统，包括沼气池恒温发酵系统，沼气池恒温发酵系统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通过沼渣干燥器连接气化系统，气化系统中将沼渣与煤粉混合后送入气化系统中的流化床气化炉中，流化床气化炉的气体出口连接合成气反应器，合成气反应器的气体出口通过沼渣干燥器内的换热盘管后连接气体分析仪，沼气池恒温发酵系统的沼气出口通过脱硫塔后连接至合成气反应器，流化床气化炉产生的高热量合成气由管道进入沼渣干燥器下的干燥器换热盘管，沼渣得到热量得以干燥，合成气释放热量得以冷却后进入低温合成气管道，使得热能二次利用，提高本系统的热效率。

Description

煤粉联合沼渣共气化及制备合成气系统
【技术领域】
本发明属于可再生能源利用领域，具体涉及一种煤粉联合沼渣共气化及制备合成气系统。
【背景技术】
煤炭是地球上储量最丰富、分布最广泛的化石燃料，中国富煤贫油少气，加之油价的上涨，能源消费更依赖煤炭。从能源供应现状看，合成氨、甲醇和未来的煤直接液化及醇醚燃料大都以煤气化制合成气为基础，在全国范围内，目前仅氨合成和甲醇合成的气化煤量已达4000万t/a以上；预计今后煤制油所需气化煤量每年将达到亿吨；工业直接燃煤4亿t/a以上，为解决污染问题，其中相当部分须采用先进的煤气化方案，需气化煤量上千万吨每年；炼油工业为提高油品质量每年需耗氢100－200亿m3，煤气化是经济可靠的制氢方案，油品加氢需气化煤量1000万t/a；在未来20年内，煤制油产量将达数千万吨，需增加1亿kW以上的装机容量，拟采用先进的煤气化技术为基础的联合循环发电系统，需气化煤量总计约1－2亿t/a。因此，煤的气化是实现煤炭综合利用和洁净煤技术的重要技术单元和主要手段，是发展现代煤化工、煤造油、燃料煤气等重要工业化生产的龙头。
按煤在气化炉内移动方式分成固定床(移动床)、流化床、气流床。随着科学技术的快速发展,人们对节能与环保的意识不断增强,节约能源与环境保护成为当今社会发展的重大主题。循环流化床技术以其优异的性能顺应社会发展的要求。该技术是清洁煤燃烧,实现可持续发展战略先进技术之一。它集节约能源、洁净燃烧、安全可靠、降低污染排放等优点于一体。这也符合国家的煤炭洁净利用政策的要求，使国民经济可持续发展的重要保障。
大中型沼气工程技术，是一项以开发利用养殖场粪污和生物质能源为对象，以获取能源和治理环境污染为目的，实现农业生态良性循环的农村能源工程技术。但大中型沼气工程正常运行时，每天产生的发酵废液少则几百吨，多则可达几千吨，大量的沼渣沼液如何处理就成了一大难题。
通过沼渣物理特性及沼渣纤维化学成分测定实验表明：发酵原料中所含的纤维素很大比例并没有被分解，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其含量只在较小的范围内波动。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。近年来沼渣作为固体燃料的研究正在处于起步阶段，Kratzeisen对两种不同原料的沼渣进行脱水后燃烧实验，发现其热值与木材相当，且产生的烟气能够达到国家排放标准，证明了沼渣资源作为燃料原料的可行性。
我国是太阳能资源十分丰富的国家之一，三分之二的地区年辐射总量大于5020MJ/m2、年日照时数在2200h以上。尤其在大西北，太阳能的开发利用具有巨大的潜力。太阳光直接吸收利用的有平板式和真空管式，由于太阳光的能流密度低，从而直接利用的方式使其工质的温度较低。间接聚焦利用太阳能的方式有槽式线聚焦、塔式聚焦、蝶式聚焦，依据其不同的特点，其能够产生从200℃——1000℃不等的高温水蒸气。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种煤粉联合沼渣共气化及制备合成气系统，利用粗燃气制备合成气发电。
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第一水泵接入集热器，沼气池的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通过沼渣干燥器连接混合机，混合机还连接磨煤机，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合成气反应器，合成气反应器的气体出口通过沼渣干燥器内的换热盘管后连接气体分析仪，气体分析仪连接储气罐和燃气轮机组，沼气池恒温发酵系统的沼气出口通过脱硫塔后连接至合成气反应器。
所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，沼液蒸发器的气体出口依次通过第二水泵和第三阀门接入第二混流泵中。
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第一流量计连接流化床气化炉。
所述流化床气化炉的气体出口通过除尘器接入合成气反应器中。
所述气体分析仪连接第二流量计，第二流量计通过三通阀分别连接储气罐和燃气轮机组，燃气轮机组通过止回阀连接流化床气化炉。
所述流化床气化炉连接碟式太阳能集热器群和蒸汽发生器，太阳能集热器群连接槽式太阳能集热器群，太阳能集热器群和蒸汽发生器分别通过第四阀门和第五阀门接入第三流量计中，第三流量计通过第六阀门接入流化床气化炉。
与现有技术相比，本发明恒温沼气池发酵系统发酵后产生的沼渣由气化炉进料系统进行干燥并且和煤粉混合后送入气化炉中，沼液由沼液循环再利用系统进行净化再循环利用，流化床气化炉产生的高热量合成气由管道进入沼渣干燥器下的干燥器换热盘管，沼渣得到热量得以干燥，合成气释放热量得以冷却后进入低温合成气管道，使得热能二次利用，提高本系统的热效率，从而达到节能减排的目的。
进一步的，本发明采用太阳能和蒸汽发生器对流化床气化炉进行供热，充分利用了太阳能这种清洁、环保的能源对流化床气化炉进行供热，降低了污染的排放量。
【附图说明】
图1为本发明的结构示意图。
【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系统，沼气池恒温发酵系统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的沼渣出口通过沼渣干燥器9连接气化系统，气化系统中将沼渣与煤粉混合后送入气化系统中的流化床气化炉13中，流化床气化炉13的气体出口连接合成气反应器24，合成气反应器24的气体出口通过沼渣干燥器9内的换热盘管后连接气体分析仪25，气体分析仪25连接储气罐28和燃气轮机组30，沼气池恒温发酵系统的沼气出口通过脱硫塔21后连接至合成气反应器24，生物能通过第二混流泵17进入沼气池5中。
沼气池恒温发酵系统包括集热器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的出口通过回第一水泵6接入集热器1。
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14，沼液蒸发器14的气体出口依次通过第二水泵15和第三阀门16接入第二混流泵17中。
气化系统包括与沼渣干燥器9的沼渣出口连接混合机11，混合机11还连接磨煤机10，混合机11的出口通过输送机12连接流化床气化炉13，送风机18依次通过第二阀门19和第一流量计20连接流化床气化炉13。
流化床气化炉12的气体出口通过除尘器23接入合成气反应器24中，气体分析仪25连接第二流量计26，第二流量计26通过三通阀27分别连接储气罐28和燃气轮机组30，燃气轮机组30通过止回阀31连接流化床气化炉13。
流化床气化炉13连接碟式太阳能集热器群33和蒸汽发生器35，太阳能集热器群33连接槽式太阳能集热器群32，太阳能集热器群33和蒸汽发生器35分别通过第四阀门34和第五阀门36接入第三流量计37中，第三流量计37通过第六阀门38接入流化床气化炉13。
本系统运行过程：恒温沼气池发酵系统发酵后产生的沼渣由气化炉进料系统进行干燥并且和煤粉混合后送入流化床气化炉13中，沼液由沼液循环再利用系统进行净化再循环利用。沼渣和煤粉混合物在流化床气化炉中13在高温和气化剂的作用下产生以CO、H2、CO2、CH4为主的混合气体，混合气体和发酵系统产生的沼气进入合成气反应器24在催化剂和高温环境下进行一系列的化学反应，最终产生以CO、H2为主的合成气，合成气由管道1-1进入沼渣干燥器9下的干燥器换热盘管，沼渣得到热量得以干燥，合成气释放热量得以冷却后进入低温合成气管道1-2，冷却后的合成气经过气体分析仪25进行成分分析后由三通阀27送入燃气轮机组30发电或者由储气罐28进行储存。储气罐储存的液化合成气由油罐车29运输进行商品化销售。

Claims (8)

1.煤粉联合沼渣共气化及制备合成气系统，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)的出口通过回第一水泵(6)接入集热器(1)，沼气池(5)的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)的沼渣出口通过沼渣干燥器(9)连接混合机(11)，混合机(11)还连接磨煤机(10)，混合机(11)的出口通过输送机(12)连接流化床气化炉(13)，流化床气化炉(13)的气体出口连接合成气反应器(24)，合成气反应器(24)的气体出口通过沼渣干燥器(9)内的换热盘管后连接气体分析仪(25)，气体分析仪(25)连接储气罐(28)和燃气轮机组(30)，沼气池恒温发酵系统的沼气出口通过脱硫塔(21)后连接至合成气反应器(24)。
2.根据权利要求1所述的煤粉联合沼渣共气化及制备合成气系统，其特征在于：所储热水箱(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所述的煤粉联合沼渣共气化及制备合成气系统，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3所述的煤粉联合沼渣共气化及制备合成气系统，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(14)，沼液蒸发器(14)的气体出口依次通过第二水泵(15)和第三阀门(16)接入第二混流泵(17)中。
5.根据权利要求1所述的煤粉联合沼渣共气化及制备合成气系统，其特征在于：所述流化床气化炉(13)连接有送风机(18)，送风机(18)依次通过第二阀门(19)和第一流量计(20)连接流化床气化炉(13)。
6.根据权利要求1所述的煤粉联合沼渣共气化及制备合成气系统，其特征在于：所述流化床气化炉(12)的气体出口通过除尘器(23)接入合成气反应器(24)中。
7.根据权利要求6所述的煤粉联合沼渣共气化及制备合成气系统，其特征在于：所述气体分析仪(25)连接第二流量计(26)，第二流量计(26)通过三通阀(27)分别连接储气罐(28)和燃气轮机组(30)，燃气轮机组(30)通过止回阀(31)连接流化床气化炉(13)。
8.根据权利要求1所述的煤粉联合沼渣共气化及制备合成气系统，其特征在于：所述流化床气化炉(13)连接碟式太阳能集热器群(33)和蒸汽发生器(35)，太阳能集热器群(33)连接槽式太阳能集热器群(32)，太阳能集热器群(33)和蒸汽发生器(35)分别通过第四阀门(34)和第五阀门(36)接入第三流量计(37)中，第三流量计(37)通过第六阀门(38)接入流化床气化炉(13)。
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CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
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Granted publication date: 20180330

Termination date: 20181219