CN106748618A - 制备甲烷的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了制备甲烷的系统和方法，该系统包括：预处理单元，其具有垃圾入口、有机垃圾颗粒出口和无机垃圾出口；蓄热式旋转床，其内沿着炉底的转动方向依次形成进料区、干燥区、热解区和出料区，进料区有有机垃圾颗粒入口，干燥区有热解水出口，热解区有高温油气出口，出料区有热解炭出口；等离子气化室，其内设置有等离子体火炬，并且具有高温油气入口和合成气出口；净化装置，其具有合成气入口和净化气出口；甲烷合成装置，其具有净化气入口和甲烷出口。该系统通过将垃圾热解和等离子气化的高效结合来制备甲烷，不仅可以显著降低运行成本，而且提高了甲烷的产率(产率高达31％以上)和热值。

Description

制备甲烷的系统和方法

技术领域

本发明属于固体废弃物资源化处理领域，具体而言，本发明涉及制备甲烷的系统和方法。

背景技术

垃圾处理问题目前已经成为我国继能源危机、水污染治理、工业废物处理后所面临的又一项严峻的环境问题。目前我国城市生活垃圾年产生量约2.5亿吨，城市周边累积堆存垃圾已达70亿吨，占地约80多万亩，661个城市中约有2/3的城市被垃圾包围，每年经济损失高达300亿元人民币。

生活垃圾常用的处理方式有填埋、焚烧和堆肥，其中填埋、堆肥已陷入占用大量用地、产品销路不畅、资源化水平低的困境，而焚烧虽然能达到减容减量和资源化利用的目的，其处理却始终无法摆脱二噁英污染的问题。垃圾热解处理是目前公认的相对于垃圾焚烧更好的处理方式，不仅能够清洁实现垃圾的减量化处理，环境友好性强，而且可获得价值更高的油、气和固体炭，从原理上避免了二噁英的生成，同时大部分的重金属在热解过程中融入灰渣，减少了排放量。然而在垃圾回转窑热解工艺中，其焦油产量较多，容易堵塞管道、腐蚀设备等，经常停车检修，并且后端需要复杂的油水分离及净化装置，导致投资大大增加。

因此，现有处理垃圾的技术有待进一步改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种制备甲烷的系统和方法，采用该系统不仅可以解决热解过程中热解油堵塞、腐蚀设备的问题，而且避免了热解油气后续分离过程复杂的工艺流程，并且通过将垃圾热解和等离子气化的高效结合来制备甲烷，不仅可以显著降低运行成本，而且提高了甲烷的产率(产率高达31％以上)和热值。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备甲烷的系统。根据本发明的实施例，所述系统包括：

预处理单元，所述预处理单元具有垃圾入口、有机垃圾颗粒出口和无机垃圾出口；

蓄热式旋转床，所述蓄热式旋转床内沿着炉底的转动方向依次形成进料区、干燥区、热解区和出料区，所述进料区布置有有机垃圾颗粒入口，所述有机垃圾颗粒入口与所述有机垃圾颗粒出口相连，所述干燥区布置有热解水出口，所述热解区布置有高温油气出口，所述出料区布置有热解炭出口；

等离子气化室，所述等离子气化室内设置有等离子体火炬，并且所述等离子气化室具有高温油气入口和合成气出口，所述高温油气入口与所述高温油气出口相连；

净化装置，所述净化装置具有合成气入口和净化气出口，所述合成气入口与所述合成气出口相连；

甲烷合成装置，所述甲烷合成装置具有净化气入口和甲烷出口，所述净化气入口与所述净化气出口相连。

由此，根据本发明实施例的制备甲烷的系统通过将垃圾进行预处理，可以将垃圾中的金属、渣土等无机垃圾分选出来，并且得到粒径较小的有机垃圾颗粒，从而不仅可以减少后续蓄热式旋转床和等离子气化室的能耗，而且可以降低后续灰渣的含量，并且在蓄热式旋转床内对有机垃圾颗粒进行热解处理，不会产生二噁英等二次污染物，同时将热解产生的高温油气直接热送至等离子气化室进行气化产生合成气，可有效降低等离子气化室的能耗，增加系统的热利用率，降低系统的运行成本，并且因等离子气化室内的温度较高，蓄热式旋转床内产生的高温油气在进入等离子气化室内会瞬间气化，生成大量的合成气，不会产生焦油，从而可以解决现有技术中存在的产生热解油堵塞和腐蚀设备的问题，然后将所得合成气通过净化装置进行净化处理后供给至甲烷合成装置中制备甲烷，可以显著提高所得甲烷的品位。由此，采用该系统不仅可以解决热解过程中热解油堵塞、腐蚀设备的问题，而且避免了热解油气后续分离过程复杂的工艺流程，并且通过将垃圾热解和等离子气化的高效结合来制备甲烷，不仅可以显著降低运行成本，而且提高了甲烷的产率(产率高达31％以上)和热值。

另外，根据本发明上述实施例的制备甲烷的系统，还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述预处理单元包括依次相连的分选装置和粉碎装置。由此，有利于降低后续蓄热式旋转床和等离子气化室的能耗。

在本发明的一些实施例中，所述等离子气化室内的侧壁上设置有至少两个所述等离子体火炬。由此，可进一步降低系统的能耗，同时保证等离子气化室的高气化效率。

在本发明的一些实施例中，所述制备甲烷的系统进一步包括：熄焦装置，所述熄焦装置具有热解炭入口、冷却水入口和灰渣出口，所述热解炭入口与所述热解炭出口相连。由此，有利于提高整个系统的经济性。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种采用上述制备甲烷的系统制备甲烷的方法，根据本发明的实施例，该方法包括：

(1)将垃圾供给至所述预处理单元中进行预处理，以便得到有机垃圾颗粒和无机垃圾；

(2)将所述有机垃圾颗粒供给至所述蓄热式旋转床，使得所述有机垃圾颗粒依次经过进料区、干燥区、热解区和出料区，得到热解水、高温油气和热解炭；

(3)将所述高温油气供给至所述等离子气化室中进行气化处理，以便得到含有一氧化碳和氢气的合成气；

(4)将所述含有一氧化碳和氢气的合成气供给至所述净化装置中进行净化处理，以便得到净化气；

(5)将所述净化气供给至所述甲烷合成装置中，以便得到甲烷。

由此，根据本发明实施例的制备甲烷的方法将垃圾进行预处理，可以将垃圾中的金属、渣土等无机垃圾分选出来，并且得到粒径较小的有机垃圾颗粒，从而不仅可以减少后续蓄热式旋转床和等离子气化室的能耗，而且可以降低后续灰渣的含量，并且在蓄热式旋转床内对有机垃圾颗粒进行热解处理，不会产生二噁英等二次污染物，同时将热解产生的高温油气直接热送至等离子气化室进行气化产生合成气，可有效降低等离子气化室的能耗，增加系统的热利用率，降低系统的运行成本，并且因等离子气化室内的温度较高，蓄热式旋转床内产生的高温油气在进入等离子气化室内会瞬间气化，生成大量的合成气，不会产生焦油，从而可以解决现有技术中存在的产生热解油堵塞和腐蚀设备的问题，然后将所得合成气通过净化装置进行净化处理后供给至甲烷合成装置中制备甲烷，可以显著提高所得甲烷的品位。由此，采用该方法不仅可以解决现有热解过程中热解油堵塞、腐蚀设备的问题，而且避免了热解油气后续分离过程复杂的工艺流程，并且通过将垃圾热解和等离子气化的高效结合来制备甲烷，不仅可以显著降低运行成本，而且提高了甲烷的产率(产率高达31％以上)和热值。

在本发明的一些实施例中，所述预处理包括分选处理和粉碎处理。由此，有利于降低后续蓄热式旋转床和等离子气化室的能耗。

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述有机垃圾颗粒的平均粒径不高于100mm。由此，可以显著提高有机垃圾颗粒的热解效率。

在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述干燥区的温度为450～650摄氏度，所述热解区的温度为750～1050摄氏度。由此，可以进一步提高有机垃圾颗粒的热解效率。

在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述气化处理的温度为1250～1550摄氏度。由此，可以显著提高高温油气的气化效率。

在本发明的一些实施例中，在步骤(5)中，所述甲烷合成装置中布置有镍基催化剂。由此，可进一步提高制备甲烷的效率。

在本发明的一些实施例中，所述制备甲烷的方法进一步包括：(6)将步骤(2)得到的所述热解炭供给至所述熄焦装置中与冷却水接触，以便得到灰渣。由此，有利于提高整个系统的经济性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的制备甲烷的系统结构示意图；

图2是根据本发明再一个实施例的制备甲烷的系统中蓄热式旋转床的部分结构示意图；

图3是根据本发明又一个实施例的制备甲烷的系统结构示意图；

图4是根据本发明一个实施例的制备甲烷的方法流程示意图；

图5是根据本发明再一个实施例的制备甲烷的方法流程示意图；

图6是根据本发明又一个实施例的制备甲烷的系统结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备甲烷的系统。根据本发明的实施例，参考图1，该系统包括：预处理单元100、蓄热式旋转床200、等离子气化室300、净化装置400和甲烷合成装置500。

根据本发明的实施例，预处理单元100具有垃圾入口101、有机垃圾颗粒出口102和无机垃圾出口103，且适于将垃圾进行预处理，以便得到有机垃圾颗粒和无机垃圾。发明人发现，通过将垃圾进行预处理，可以将垃圾中的金属、渣土等无机垃圾分选出来，得到粒径较小的有机垃圾颗粒，如此有利于减少后续蓄热式旋转床和等离子气化室的能耗，同时降低后续灰渣的含量。

根据本发明的一个实施例，预处理单元可以包括依次相连的分选装置和粉碎装置。具体的，首先将垃圾进行分选处理，去除垃圾中的金属、渣土等无机垃圾，然后对剩余的垃圾进行粉碎处理，得到有机垃圾颗粒。

根据本发明的再一个实施例，有机垃圾颗粒的平均粒径并不受特别限制，本领域技术人员可以根据需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，有机垃圾颗粒的平均粒径可以不高于100mm。发明人发现，当有机垃圾颗粒的平均粒径过高时，会显著降低有机垃圾颗粒在蓄热式旋转床内干燥区和热解区的处理效率，同时增加蓄热式旋转床的能耗。

根据本发明的实施例，参考图1和2，蓄热式旋转床200内沿着炉底的转动方向依次形成进料区21、干燥区22、热解区23和出料区24，进料区21布置有有机垃圾颗粒入口201，有机垃圾颗粒入口201与有机垃圾颗粒出口102相连，干燥区22布置有热解水出口202，热解区23布置有高温油气出口203，出料区24布置有热解炭出口204，且适于将有机垃圾颗粒依次经过进料区、干燥区、热解区和出料区，得到热解水、高温油气和热解炭。发明人发现，有机垃圾颗粒在干燥区内在高温的作用下，其内所含的水分可较快脱除，同时因热解水出口布置在干燥区，有利于有机垃圾颗粒内的水分及时从蓄热式旋转床排出，并且有机垃圾颗粒在旋转床热解炉内的热解区进行热解，因其内的水分已在干燥区脱除，因此可显著降低蓄热式旋转床热解区的能耗。

根据本发明的一个实施例，蓄热式旋转床内干燥区和热解区的温度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，干燥区的温度可以为450～650摄氏度，热解区的温度可以为750～1050摄氏度。由此，可以显著提高有机垃圾颗粒的热解效率。

根据本发明的实施例，等离子气化室300内设置有等离子体火炬，并且等离子气化室具有高温油气入口301和合成气出口302，高温油气入口301与高温油气出口203相连，且适于将高温油气进行气化处理，以便得到含有一氧化碳和氢气的合成气。发明人发现，由于等离子气化室是对高温油气进行气化，而不是直接对有机垃圾颗粒进行气化，因此可大大减少等离子气化室内等离子体火炬的数量，同时还能保证等离子气化室的高气化效率。同时由于高温油气是直接从蓄热式旋转床热送至等离子气化室的，由此可降低等离子气化室的能耗，同时提高等离子气化室的效率，且不会产生焦油，由此避免了焦油堵塞管路的问题。具体的，在等离子气化室中，利用等离子火炬的高温气化作用，使热解油、烃类气体等发生气化、重组，从而可以得到含有CO和H₂等的合成气。

根据本发明的一个实施例，等离子气化室的侧壁上设置的等离子体火炬的数量并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，等离子气化室内的侧壁上可以设置有至少两个等离子体火炬。由此，可显著降低制备甲烷系统的能耗，同时提高等离子气化室的气化效率。

根据本发明的再一个实施例，气化处理的温度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，气化处理的温度可以为1250～1550摄氏度。由此，可以显著提高高温油气的气化效率。

根据本发明的实施例，净化装置400具有合成气入口401和净化气出口402，合成气入口401与合成气出口302相连，且适于将含有一氧化碳和氢气的合成气进行净化处理，以便得到净化气。具体的，通过将合成气通入净化装置中进行净化处理，可除去合成气中的硫化氢、氯化氢等杂质，得到净化气，有利于提高后续甲烷的品位。需要说明是，本领域技术人员可以根据实际需要对净化过程中的具体操作进行选择。

根据本发明的实施例，甲烷合成装置500具有净化气入口501和甲烷出口502，净化气入口501与净化气出口402相连，且适于将净化气进行甲烷合成，以便得到甲烷。发明人发现，将净化气进行合成反应，可获得高产率高热值的甲烷。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对甲烷合成过程的条件进行选择。

根据本发明的一个实施例，甲烷合成装置中可以布置有镍基催化剂。由此，可显著提高甲烷合成装置中甲烷的合成效率。

发明人发现，若不将垃圾热解、等离子气化与变压吸附技术进行有机结合，将会使得技术存在多种缺陷。例如，一些垃圾回转窑热解工艺，其焦油产量较多，容易堵塞管道、腐蚀设备等，经常停车检修，并且后端需要复杂的油水分离及净化装置，导致投资大大增加。一些垃圾竖炉等离子气化技术，直接用等离子火炬对垃圾进行气化，在处理大规模垃圾时，该工艺的功率极大、耗电率非常高，因此导致运行成本增大，难以实现工业化应用。还有一些垃圾处理工艺在一个炉子中实现垃圾热解气化，虽然会生成大量合成气，但同时也把灰渣进行了熔融处理，而灰渣中大部分物质为无机物，在气化过程中浪费了大量能量，系统的热利用率较低，运行成本较高，因此不具备商业运行价值。而本申请的发明人正式认识到这一点，通过将垃圾进行预处理，可以将垃圾中的金属、渣土等无机垃圾分选出来，并且得到粒径较小的有机垃圾颗粒，从而不仅可以减少后续蓄热式旋转床和等离子气化室的能耗，而且可以降低后续灰渣的含量，并且在蓄热式旋转床内对有机垃圾颗粒进行热解处理，不会产生二噁英等二次污染物，同时将热解产生的高温油气直接热送至等离子气化室进行气化产生合成气，可有效降低等离子气化室的能耗，增加系统的热利用率，降低系统的运行成本，并且因等离子气化室内的温度较高，蓄热式旋转床内产生的高温油气在进入等离子气化室内会瞬间气化，生成大量的合成气，不会产生焦油，从而可以解决现有技术中存在的产生热解油堵塞和腐蚀设备的问题，然后将所得合成气通过净化装置进行净化处理后供给至甲烷合成装置中制备甲烷，可以显著提高所得甲烷的品位。由此，采用该系统不仅可以解决热解过程中热解油堵塞、腐蚀设备的问题，而且避免了热解油气后续分离过程复杂的工艺流程，并且通过将垃圾热解和等离子气化的高效结合来制备甲烷，不仅可以显著降低运行成本，而且提高了甲烷的产率(产率高达31％以上)和热值。

参考图3，根据本发明实施例的制备甲烷的系统进一步包括：熄焦装置600。

根据本发明的实施例，熄焦装置600具有热解炭入口601、冷却水入口602和灰渣出口603，热解炭入口601与热解炭出口204相连，且适于将蓄热式旋转床得到的热解炭与冷却水接触，以便得到灰渣。由此，有利于提高整个系统的经济性。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种利用上述制备甲烷的系统制备甲烷的方法。根据本发明的实施例，参考图4，该方法包括：

S100：将垃圾供给至预处理单元中进行预处理

该步骤中，将垃圾供给至预处理单元中进行预处理，以便得到有机垃圾颗粒和无机垃圾。发明人发现，通过将垃圾进行预处理，可以将垃圾中的金属、渣土等无机垃圾分选出来，得到粒径较小的有机垃圾颗粒，如此有利于减少后续蓄热式旋转床和等离子气化室的能耗，同时降低后续灰渣的含量。

根据本发明的一个实施例，预处理可以包括分选处理和粉碎处理。具体的，首先将垃圾进行分选处理，去除垃圾中的金属、渣土等无机垃圾，然后对剩余的垃圾进行粉碎处理，得到有机垃圾颗粒。

根据本发明的再一个实施例，有机垃圾颗粒的平均粒径并不受特别限制，本领域技术人员可以根据需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，有机垃圾颗粒的平均粒径可以不高于100mm。发明人发现，当有机垃圾颗粒的平均粒径过高时，会显著降低有机垃圾颗粒在蓄热式旋转床内干燥区和热解区的处理效率，同时增加蓄热式旋转床的能耗。

S200：将有机垃圾颗粒供给至蓄热式旋转床，使得有机垃圾颗粒依次经过进料区、干燥区、热解区和出料区

该步骤中，将有机垃圾颗粒供给至蓄热式旋转床，使得有机垃圾颗粒依次经过进料区、干燥区、热解区和出料区，得到热解水、高温油气和热解炭。发明人发现，有机垃圾颗粒在干燥区内在高温的作用下，其内所含的水分可较快脱除，同时因热解水出口布置在干燥区，有利于有机垃圾颗粒内的水分及时从蓄热式旋转床排出，并且有机垃圾颗粒在旋转床热解炉内的热解区进行热解，因其内的水分已在干燥区脱除，因此可显著降低蓄热式旋转床热解区的能耗。

根据本发明的一个实施例，蓄热式旋转床内干燥区和热解区的温度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，干燥区的温度可以为450～650摄氏度，热解区的温度可以为750～1050摄氏度。由此，可以显著提高有机垃圾颗粒的热解效率。

S300：将高温油气供给至等离子气化室中进行气化处理

该步骤中，将高温油气供给至等离子气化室中进行气化处理，以便得到含有一氧化碳和氢气的合成气。发明人发现，由于等离子气化室是对高温油气进行气化，而不是直接对有机垃圾颗粒进行气化，因此可大大减少等离子气化室内等离子体火炬的数量，同时还能保证等离子气化室的高气化效率。同时由于高温油气是直接从蓄热式旋转床热送至等离子气化室的，由此可降低等离子气化室的能耗，同时提高等离子气化室的效率，且不会产生焦油，由此避免了焦油堵塞管路的问题。具体的，在等离子气化室中，利用等离子火炬的高温气化作用，使热解油、烃类气体等发生气化、重组，从而可以得到含有CO和H₂等的合成气。

根据本发明的一个实施例，气化处理的温度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，气化处理的温度可以为1250～1550摄氏度。由此，可以显著提高高温油气的气化效率。

S400：将含有一氧化碳和氢气的合成气供给至净化装置中进行净化处理

该步骤中，将含有一氧化碳和氢气的合成气供给至净化装置中进行净化处理，以便得到净化气。具体的，通过将合成气通入净化装置中进行净化处理，可除去合成气中的硫化氢、氯化氢等杂质，得到净化气，有利于提高后续甲烷的品位。需要说明是，本领域技术人员可以根据实际需要对净化过程中的具体操作进行选择。

S500：将净化气供给至甲烷合成装置中进行甲烷合成

该步骤中，将净化气供给至甲烷合成装置中进行甲烷合成，以便得到甲烷。发明人发现，将净化气进行合成反应，可获得高产率高热值的甲烷。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对甲烷合成过程的条件进行选择。

根据本发明的一个实施例，甲烷合成装置中可以布置有镍基催化剂。由此，可显著提高甲烷合成装置中甲烷的合成效率。

由此，根据本发明实施例的制备甲烷的方法将垃圾进行预处理，可以将垃圾中的金属、渣土等无机垃圾分选出来，并且得到粒径较小的有机垃圾颗粒，从而不仅可以减少后续蓄热式旋转床和等离子气化室的能耗，而且可以降低后续灰渣的含量，并且在蓄热式旋转床内对有机垃圾颗粒进行热解处理，不会产生二噁英等二次污染物，同时将热解产生的高温油气直接热送至等离子气化室进行气化产生合成气，可有效降低等离子气化室的能耗，增加系统的热利用率，降低系统的运行成本，并且因等离子气化室内的温度较高，蓄热式旋转床内产生的高温油气在进入等离子气化室内会瞬间气化，生成大量的合成气，不会产生焦油，从而可以解决现有技术中存在的产生热解油堵塞和腐蚀设备的问题，然后将所得合成气通过净化装置进行净化处理后供给至甲烷合成装置中制备甲烷，可以显著提高所得甲烷的品位。由此，采用该方法不仅可以解决现有热解过程中热解油堵塞、腐蚀设备的问题，而且避免了热解油气后续分离过程复杂的工艺流程，并且通过将垃圾热解和等离子气化的高效结合来制备甲烷，不仅可以显著降低运行成本，而且提高了甲烷的产率(产率高达31％以上)和热值。

参考图5，根据本发明实施例的制备甲烷的方法进一步包括：

S600：将S200得到的热解炭供给至熄焦装置中与冷却水接触

该步骤中，将S200得到的热解炭供给至熄焦装置中与冷却水接触，以便得到灰渣。由此，有利于提高整个系统的经济性。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例1

参考图6，将含水率为37wt％的垃圾(垃圾各组分百分含量见表1)供给至预处理单元中的分选装置进行分选处理，去除金属、玻璃等无机物，再进入粉碎装置进行粉碎，得到平均粒径小于100mm的有机垃圾颗粒；将上述有机垃圾颗粒供给至蓄热式旋转床，使得有机垃圾颗粒依次经过进料区、干燥区、热解区和出料区，干燥区的温度为500摄氏度，热解区的温度为900摄氏度，得到热解水、高温油气和热解炭。其中，热解水从蓄热式旋转床干燥区末端炉膛侧壁流出，进污水处理站处理；热解炭在蓄热式旋转床末端底部通过螺旋输送装置排出；高温油气在蓄热式旋转床热解区末端顶部排出，进入等离子气化室，等离子气化室内的侧壁上设置有至少两个等离子体火炬，气化处理的温度为1250摄氏度，得到含有一氧化碳和氢气的合成气。将含有一氧化碳和氢气的合成气供给至净化装置中进行净化处理，得到净化气。将净化气供给至甲烷合成装置中，甲烷合成装置中布置有镍基催化剂，以便合成甲烷燃料，同时将剩余气体经过净化后达标排放。将上述热解炭供给至熄焦装置中与冷却水接触，以便得到灰渣，灰渣大部分为无机物残渣，直接运至填埋场进行处置。经测定，该过程中最终制得的甲烷产率为31％，热解炭的产率为34％，热解水的产率为35％。

表1垃圾各组分质量百分含量

实施例2

参考图6，将含水率为32wt％的垃圾(垃圾各组分百分含量见表2)供给至预处理单元中的分选装置进行分选处理，去除金属、玻璃等无机物，再进入粉碎装置进行粉碎，得到平均粒径小于100mm的有机垃圾颗粒；将上述有机垃圾颗粒供给至蓄热式旋转床，使得有机垃圾颗粒依次经过进料区、干燥区、热解区和出料区，干燥区的温度为500摄氏度，热解区的温度为950摄氏度，得到热解水、高温油气和热解炭。其中，热解水从蓄热式旋转床干燥区末端炉膛侧壁流出，进污水处理站处理；热解炭在蓄热式旋转床末端底部通过螺旋输送装置排出；高温油气在蓄热式旋转床热解区末端顶部排出，进入等离子气化室，等离子气化室内的侧壁上设置有至少两个等离子体火炬，气化处理的温度为1200摄氏度，得到含有一氧化碳和氢气的合成气。将含有一氧化碳和氢气的合成气供给至净化装置中进行净化处理，得到净化气。将净化气供给至甲烷合成装置中，甲烷合成装置中布置有镍基催化剂，以便合成甲烷燃料，同时将剩余气体经过净化后达标排放。将上述热解炭供给至熄焦装置中与冷却水接触，以便得到灰渣，灰渣大部分为无机物残渣，直接运至填埋场进行处置。经测定，该过程中最终制得的甲烷产率为36％，热解炭的产率为31％，热解水的产率为33％。

表2垃圾各组分百分含量

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种制备甲烷的系统，其特征在于，包括：

预处理单元，所述预处理单元具有垃圾入口、有机垃圾颗粒出口和无机垃圾出口；

蓄热式旋转床，所述蓄热式旋转床内沿着炉底的转动方向依次形成进料区、干燥区、热解区和出料区，所述进料区布置有有机垃圾颗粒入口，所述有机垃圾颗粒入口与所述有机垃圾颗粒出口相连，所述干燥区布置有热解水出口，所述热解区布置有高温油气出口，所述出料区布置有热解炭出口；

等离子气化室，所述等离子气化室内设置有等离子体火炬，并且所述等离子气化室具有高温油气入口和合成气出口，所述高温油气入口与所述高温油气出口相连；

净化装置，所述净化装置具有合成气入口和净化气出口，所述合成气入口与所述合成气出口相连；

甲烷合成装置，所述甲烷合成装置具有净化气入口和甲烷出口，所述净化气入口与所述净化气出口相连。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预处理单元包括依次相连的分选装置和粉碎装置。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述等离子气化室内的侧壁上设置有至少两个所述等离子体火炬。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，进一步包括：

熄焦装置，所述熄焦装置具有热解炭入口、冷却水入口和灰渣出口，所述热解炭入口与所述热解炭出口相连。

5.一种采用权利要求1-4中任一项所述的系统制备甲烷的方法，其特征在于，包括：

(1)将垃圾供给至所述预处理单元中进行预处理，以便得到有机垃圾颗粒和无机垃圾；

(2)将所述有机垃圾颗粒供给至所述蓄热式旋转床，使得所述有机垃圾颗粒依次经过进料区、干燥区、热解区和出料区，得到热解水、高温油气和热解炭；

(3)将所述高温油气供给至所述等离子气化室中进行气化处理，以便得到含有一氧化碳和氢气的合成气；

(4)将所述含有一氧化碳和氢气的合成气供给至所述净化装置中进行净化处理，以便得到净化气；

(5)将所述净化气供给至所述甲烷合成装置中，以便得到甲烷。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述预处理包括分选处理和粉碎处理。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述有机垃圾颗粒的平均粒径不高于100mm。

8.根据权利要求5-7中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述干燥区的温度为450～650摄氏度，所述热解区的温度为750～1050摄氏度。

9.根据权利要求5-8中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述气化处理的温度为1250～1550摄氏度；

任选的，在步骤(5)中，所述甲烷合成装置中布置有镍基催化剂。

10.根据权利要求5-9中任一项所述的方法，其特征在于，进一步包括：

(6)将步骤(2)得到的所述热解炭供给至所述熄焦装置中与冷却水接触，以便得到灰渣。