CN111808624B - 一种具备跨季节储能功能的生物质热解-水热甲烷化多联产工艺及其装置 - Google Patents

一种具备跨季节储能功能的生物质热解-水热甲烷化多联产工艺及其装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具备跨季节储能功能的生物质热解‑水热甲烷化多联产工艺及其装置，包括固体生物质快速热解及产物分离单元、水热甲烷化单元、CO2分离及压力能回收单元、油气储能单元、生物炭改性单元、余热回收利用单元。生物质经过破碎干燥后进行快速热解和产物分离，获得气‑固‑液三相产物。主要产物热解油增压后进入水热式甲烷化反应器，生成以CH2和CO2为主要成分的粗天然气，再经过调压后脱除CO2，获得含高浓度CH4的SNG。热解气相产物，配合部分SNG为快速热解、生物炭改性提供热量。热解固相产物使用物理方法改性。本发明工艺紧凑，运行模式灵活，具备更好的储能能力，适合城乡农林废弃物、生活垃圾等资源的综合利用。

Description

一种具备跨季节储能功能的生物质热解-水热甲烷化多联产 工艺及其装置
技术领域
本发明提供了一种具备储能功能的生物质热解-水热甲烷化制取合成天然气、生产热、电和生物碳的方法，属于生物燃气生产和生物质综合利用技术领域。
背景技术
我国天然气资源匮乏，但需求逐年增大，造成了供需矛盾大、对外依存度大、冬夏耗量峰谷差值大、城乡使用量差异大的现状。广大农村乡镇地区迫切需要清洁燃气改善炊事和冬季供暖中烟熏火燎的窘境。
生物质是资源量巨大、分布广泛的可再生资源。利用生物质气化合成燃料替代化石燃料是促进节能减排、分布式能源结构转型的重要途径之一。以水蒸气为气化介质，生物质气化产生的合成气主要成分是CO、H2和CO2，还有少量CH4等烷烃类物质。但由于CO和H2含量高，根据燃气安全要求，生物质气化合成气不能直接用于城镇燃气。
生物质合成天然气(SNG)是满足燃气安全要求的一种合成燃气。基于热化学的生物质合成天然气工艺包含水蒸气气化、合成气净化、合成气升压、甲烷化、粗天然气压缩、CO2分离等步骤。该工艺存在以下不足：工艺步骤多；水蒸气气化反应器一般使用双流化床，设计和运行比较困难；工艺多处需要使用风机或压缩机，能耗高；产物单一；由于工艺中主要物流是气态，且为常压和低压，因此设备体积和占地面积大；流程长，潜在故障率高。
另外，传统生物质气化制取SNG工艺中各个单元的容量一一匹配，并连续运行，缺少大规模的储能功能。这难以解决“冬季亟需燃气但原料匮乏、夏季燃气使用量低而原料丰富”的矛盾，即生物质原料供应与燃气需求的高峰存在较大的时差。因此，需要解决跨季节大规模储能的问题。在传统的生物质堆放仓储中，由于生物质原料的堆积密度很小，所需的存储体积巨大，且大量固体的输送需要一整套的输送设施，占地面积大，故障率高。而热解油的能量密度远远大于生物质原料；SNG的临界压力较低，超过临界点后的压缩能耗小，高压燃气的能量密度随压力的提高呈指数增大，两者都是更为理想的储能载体。
发明内容
本发明所于提供一种具备储能功能的生物质热解-水热甲烷化制取合成天然气及生物碳的方法，以解决上述背景技术中的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种具备跨季节储能功能的生物质热解-水热甲烷化多联产工艺，由固体生物质快速热解及产物分离单元、水热甲烷化单元、CO2分离及压力能回收单元、油气储能单元、生物炭改性单元、余热回收利用单元组成，上述单元能够同时运行或者部分运行；
固体生物质快速热解及产物分离单元将固体原料热解分离得到气固产物，固态产物进入生物炭改性单元脱灰处理后，再与体系中产生的水蒸气或CO2进行改性反应；高温气态产物冷凝分离及过滤后，得到的合成气直接作为体系中热解或加热用能源，或者供应就近用户或掺入气网；热解油视情况进入热解油存储箱或者直接进入水热甲烷化单元中进行反应；
热解油进入水热甲烷化单元先进行增压后进入水热式甲烷化反应器中与水进行甲烷化反应，所得气体产物粗合成天然气(cSNG)降温后进入CO2分离及压力能回收单元，得到的高压冷凝水脱除杂质后增压再进入水热式甲烷化反应器中进行反应；CO2分离及压力能回收单元分离出CO2进入生物炭改性单元参与改性反应，分离得到的SNG进入油气储能单元或视情况回收压力能后进入燃气管网；
固体生物质快速热解及产物分离单元、水热甲烷化单元产生的热量进入余热回收单元回收，回收中产生中低温水蒸气进入体系中进行反应，或者利用低温余热发电技术产生电力。
当原料为固体原料时，快速热解及分离单元中的原料含水率不超过15％，热解时的运行温度为400～600℃，升温速率50～200℃/s，停留时间0.5～5s。
液体原料经过除杂后接入高压油泵前管道直接进入水热甲烷化单元进行反应。
水热式甲烷化反应器运行温度300～450℃，运行压力10～35MPa，近似等温运行方式。
水热甲烷化单元产物cSNG的主要成分是CH4和CO2，其中CH4浓度在40～60vol％之间。
根据启停运行、原料条件的不同，在高压冷凝水脱除杂质后增压前，进行必要的放水或补水功能，以及除盐、脱硫。
CO2分离及压力能回收单元中，通过膨胀发电机进行降压和发电对压力能进行回收。
改性处理中的介质是高纯CO2和水蒸气中的一种或两种，改性参数为压力0.1MPa，温度750℃～1000℃；或7.5～25MPa，温度300℃～750℃。
用于所述的具备跨季节储能功能的生物质热解-水热甲烷化多联产工艺中的装置，由固体生物质快速热解及产物分离单元、水热甲烷化单元、CO2分离及压力能回收单元、油气储能单元、生物炭改性单元、余热回收利用单元组成；固体生物质快速热解及产物分离单元包括固体生物质破碎、输送及干燥装置1、快速热解及气-固分离装置2和油-气冷凝分离及过滤装置3，按进料方向固体生物质破碎、输送及干燥装置1、快速热解及气-固分离装置2、油-气冷凝分离及过滤装置串联3，快速热解及气-固分离装置和生物炭改性单元连接，油-气冷凝分离及过滤装置热解油出口同时与油气储能单元、水热甲烷化单元连接，油-气冷凝分离及过滤装置还和余热回收利用单元连接，油-气冷凝分离及过滤装置的合成气出口与气网连接，或与热解或生物炭改性单元的改性加热装置连接；水热甲烷化单元按进料方向由液体原料用过滤除杂装置、高压油泵、水热式甲烷化反应器、冷凝换热器、循环水存储及除杂装置、增压水泵、循环水预热器依次连接，最后循环热水预热器连接到水热式甲烷化反应器上组成闭环回路，其中，冷凝换热器的cSNG出口和CO2分离及压力能回收单元连接；CO2分离及压力能回收单元至少包括CO2分离装置和一个或若干个压缩或膨胀发电机；CO2分离装置与压缩或膨胀发电机连接，至少一个压缩或膨胀发电机与油气储能单元的SNG储气罐连接。
有益效果
1.本发明是一种原料广泛、流程互相配合、产物藕合利用的新型生物质多联产工艺，它以合成天然气(SNG)为主要产物，副产物有热量、电、生物炭等，具有跨季节的储能能力。
2.本工艺集成水热甲烷化反应单元，能够在水热条件下，利用非极性、溶解性，配合催化作用，将成分复杂的热解油转化为以CH4、CO2和H2O为主成分的产物，并尽量避免焦炭和焦油生成。
3.甲烷化产物进一步通过降温分离，实现cSNG和水的分离。cSNG的主要成分是CH4和CO2，其中CH4浓度在40～60vol％之间。降温分离后的高压水通过水泵提升压头后，返回甲烷化反应器。根据启停运行、原料等条件的不同，设置必要的放水和补水功能，以及除盐、脱硫功能。
4.本发明设置CO2分离机及压力能回收单元，通过CO2分离，提升SNG的CH4浓度、热值，使之满足相关的燃气标准。同时，由于本工艺产生的cSNG具备高压的特点，可根据当地燃气管网的供气压力要求，灵活对分离前的cSNG、分离后的CO2和SNG进行压力能的回收利用，通过膨胀发电机进行降压和发电。
5.油气储能单元设置热解油存储罐和高压SNG存储装置两种储能设施。热解油存储罐利用热解油能量密度高、流动性好的特点，间接实现中间产物的高密度存储。SNG存储罐既能利用压力特点存储大量燃气，还能稳定向外供气的负荷波动。配合生物质原料堆放场，油气储能单元能够解决夸季节的能量存储与调度，还可根据燃气需求负荷，分段运行本工艺，不必全流程时刻运行，从而便于原料供应调配、检修维护，灵活运行。例如，夏季原料多，燃气需求量少，借助SNG存储功能，可以较长时间内停运甲烷化及CO2分离单元，只运行快速热解及其热解油存储；而冬季末期生物质原料少，可以停止运行快速热解单元，使用夏季存储的热解油，只运行甲烷化和CO2分离单元。
5.设置生物质碳改性处理，借助本工艺产生的高纯CO2和水蒸气，对焦炭进行改性处理，改性介质可以是高纯CO2和水蒸气中的一种或两种。
6.本工艺所使用的原料包括但不限于固体生物质，例如农林废弃物，固体生活垃圾，也可以是液体混合物形式的生物质，如烹饪废油，含微藻废水等。对于固体类生物质，必须从快速热解单元开始运行；对于液体类餐厨垃圾，从水热甲烷化单元运行。
7.对本工艺流程内的冷却、中低温放热进行综合余热回收，包括但不限于附图所示的主要余热，例如，热解产物的冷却换热、甲烷化反应放热、甲烷化产物冷却。用途包括但不限于生物质干燥预热、热解油储存装置及管道的伴热保温、压力能利用利用前的温度调节。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
①固体生物质快速热解及产物分离单元、②水热甲烷化单元、③CO2分离及压力能回收单元、④油气储能单元、⑤生物炭改性单元、⑥余热回收利用单元；主要设备和装置有：
1.固体生物质破碎、输送及干燥装置；2.快速热解及气-固分离装置；3.油(热解油)-气(合成气)冷凝分离及过滤装置；4.高压油泵；5.液体原料用过滤除杂装置；6.水热式甲烷化反应器；7.冷凝换热器；8.循环水存储及除杂装置；9.增压水泵；10.循环水预热器；11.cSNG膨胀发电成套装置(含预热器、膨胀机、发电机等，下同)；12.CO2分离装置；13.CO2膨胀发电成套装置；14.SNG压缩机；15.SNG膨胀发电成套装置；16.热解油存储罐；17.SNG存储装置；18.脱灰处理；19.改性处理。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对于本发明做进一步说明。
一种具备储能功能的生物质热解-水热甲烷化多联产工艺及装置，包括：①固体生物质快速热解及产物分离单元、②水热甲烷化单元、③CO2分离及压力能回收单元、④油气储能单元、⑤生物炭改性单元、⑥余热回收利用单元。
所述的①快速热解及产物分离单元：包括固体生物质破碎、输送及干燥装置1，快速热解及气-固分离装置2和油-气冷凝、分离及过滤装置，所述的固体生物质破碎、输送及干燥装置包括生物质堆存仓、破碎机、输送机、干燥器。通过以上设备，使得生物质的粒径、含水量、输送量满足热解炉要求，粒径不超过5mm，含水率不超过15％。干燥用热来自本工艺内的余热回收。合格的原料送入快速热解及气-固分离装置，在其中迅速加热并发生一系列化学反应。快速热解炉的运行温度为400～600℃，升温速率50～200℃/s，停留时间0.5～5s。
热解产物在高温下通过快速热解及气-固分离装置进行气固分离，一般地，可选择旋风分离器，或配合烧结金属过滤器进一步净化分离。经过分离后，将焦炭和灰分送入⑤生物炭改性单元，进行脱灰，然后和余热利用单元产生的水蒸气或③CO2分离及压力能回收单元产生的CO2进行改性处理。气相物质则包含CO、H2等无机物分子，以及酚、酮等有机物分子，然后送入油-气冷凝分离及过滤装置3中，降温至有机物凝结为液态的热解油；其他无机物和少量C2H4、C2H6等物质作为合成气配合一部分SNG一起作为燃料使用，通过燃烧放热，高温热量供应给生物质热解和焦炭改性过程，剩余热量进入⑥余热回收利用单元。
所述的水热甲烷化单元包括高压油泵4、液体原料用过滤除杂装置5、水热式甲烷化反应器6、7.冷凝换热器7、循环水存储及除杂装置8、增压水泵9；循环水预热器10等设备。常压或存储罐内的低压热解油经过专用油泵增压后输送至甲烷化反应器，一并供入高压预热后的循环水。水热式甲烷化反应器运行温度300～450℃，运行压力10～35MPa，近似等温运行方式。甲烷化反应器内部始终处于水热条件状态，水在高压下呈非极性、溶解性强，传热传质快，配合专用的甲烷化催化剂，能够将成分复杂的热解油高效充分地转化，生成为以CH4、CO2和H2O为主成分的混合物，并尽量避免焦炭和焦油生成。
甲烷化产物首先进行冷却，一方面易于分离CH4和CO2，一方面循环使用高压水。冷却后的高压水经过增压水泵小幅提升压力，经过预热器调整水温后返回甲烷化反应器。由于高压水循环使用，避免水的高压比增压过程，有利于减少系统功耗。同时设置放水和补水，以满足启动和停机的需要。另外，可选择性设置杂质脱除子单元，根据原料硫和灰分成分、循环水水质，进行除盐除碱和除硫。
经过冷却分离后气体产物cSNG的主要成分是CH4和CO2，其中CH4浓度在40～60vol％之间。为了满足天然气标准的要求，需要脱除大部分CO2。cSNG压力很高(10～35MPa)，而燃气管网，特别是县镇级管网的压力较低，中间有较大的压差，因此设置膨胀发电机回收压力能。CO2脱除前的cSNG、脱除后的CO2和SNG均可以根据不同的应用场景进行不同方案的压力能回收。例如，如果SNG使用参数在次高压以下，为了降低CO2分离装置造价，可使用膨胀发电成套装置11；如果产生的CO2直接对空排放，则CO2膨胀发电成套装置13；如果分离后的SNG近供应附近的中低压管道，则设置SNG膨胀发电成套装置15。以上仅为膨胀发电机设置的一种组合举例，不再详细列举其他实现相同目的的设置数量、位置和组合方式。此处的次高压符合《城镇燃气设计规范》GB50028中的规定。
生物质原料供应与燃气需求的高峰存在较大的时差，因此需要实现跨季节储能功能。除了常规的生物原料存储外，本发明利用热解油能量密度大、具有流动性的特点，以及水热式甲烷化SNG具有超高压力的特点，设置油(热解油)气(合成天然气)两种形式的储能功能。热解油存储罐利用热解油能量密度高、流动性好的特点，间接实现中间产物的高密度存储。SNG存储罐既能利用压力特点存储大量燃气，还能稳定向外供气的负荷波动。配合生物质原料堆放场，油气储能单元能够解决夸季节的能量存储与调度。具体实施方案可选择其中的一种或多种，而储能体积则需要根据当地燃气及供暖负荷来具体设计。
基于油气储能单元的功能，本工艺不需要传统燃气生产流程必须全程同时运行。本工艺可以借助储能功能分段、分时运行，从而便于原料供应调配、检修维护，灵活运行。例如，夏季原料多，燃气需求量少。则可借助SNG储气能力对外供气，并较长时间内停运②水热甲烷化单元及③CO2分离及压力能回收单元，只运行①固体生物质快速热解及产物分离单元及④油气储能单元，不断储备热解油。而冬季生物质原料供应量逐渐减少，可以停止运行①单元，使用夏季存储的热解油，只运行②、③和④等单元。
更进一步地，本工艺所使用的原料不局限于固体生物质，例如农林废弃物，固体生活垃圾，也可以是液体混合物形式生物质原料，如烹饪废油、含微藻废水等。对于固体类生物质，必须从①固体生物质快速热解及产物分离单元开始运行；对于液体类生物质，经液体原料用过滤除杂装置过滤除杂后直接进入水热甲烷化反应器反应。
所述的⑤生物炭改性单元采用物理改性法，包括脱灰处理装置18和改性处理装置19，改性介质可以是高纯CO2和水蒸气中的一种或两种。如使用高纯CO2，则根据改性压力，调节CO2分离单元的CO2外供压力。如使用水蒸气，则使用本工艺的余热产生水蒸气。本单元的改性压力分为常压0.1MPa，或高压7.5～25MPa。常压下运行温度750℃～1000℃；高压下运行温度300℃～750℃。以上工艺参数可根据碳材料性能要求进行选择使用。
由于本工艺内存在多处冷却或放热，因此对本工艺流程内的冷却、中低温放热进行综合余热回收，包括但不限于附图所示的主要余热，例如，热解产物的冷却换热、甲烷化反应放热、甲烷化产物冷却。用途包括但不限于生物质干燥预热、热解油储存装置及管道的伴热保温、压力能利用利用前的温度调节。
本发明的干燥和快速热解等步骤所需的热量均由外界提供。根据运行温度分为中低温和高温两类区间。中低温区间所需的热量来自本工艺内回收的中高温热量；热解炉高温区间所需的热量来自燃料燃烧放热，或者其他形式的电磁能。优先地，提供方式包括但不限于部分合成气或部分SNG的直接燃烧放热。
实施例
以家具废料木屑为原料，原料进料量为3.6t/h。低位热值为16.4MJ/kg。原料经干燥预热后在常压下进行快速热解，热解温度为500℃。热解产生的高温混合物经过气固分离后，将固态产物焦炭和灰分经过生物炭改性单元先脱除灰分再与CO2分离单元产生的CO2和余热回收单元中产生的水蒸气一起改性处理后得到活性炭。其余高温流体产物进入冷凝过滤及分离器，被冷却至30℃，实现产物气和热解油的充分分离。至此，热解反应产生的气固液三相产物的产率分别约为7wt％、18％和75wt％。其中，产物气主要成分的浓度如下：CO2：32.6％；CO：53％；CH4：10％；H2：1％，其他4％。固体产物焦炭含量84wt％，低位热值30.4MJ/kg。热解油的水分含量约为33％，有机物成分的分布为：酚类(22wt％)、芳香烃类(17％)、酮类(8wt％)、呋喃类(4wt％)、酸类(3wt％)，其他醛类、醇类等物质含量在3wt％以下。
经过热解及分离后，80％的产物气用于燃烧，释放的热量用于供应热解反应所需的热量；其余20％的产物气用于直接供应附近可利用的燃气用户，或者在不影响燃气性质的前提下，掺混入附近低压城镇燃气管道中。
冷凝后的热解油接经过高压油泵提升至25MPa，之后送入水热式甲烷化反应器，配比的高压水流量与木屑原料质量比为2:1。水热式甲烷化反应器运行温度为400℃。产物先降温至50℃，实现cSNG与水的分离，分离后的水循环、增加返回至甲烷化反应器。冷凝分离后的cSNG利用过程余热加热至130℃，经过膨胀发电机利用压力后降至4MPa，发电功率为67kW。然后cSNG送至CO2分离装置，使用物理吸收法脱除CO2，脱除率为95％。脱除产生的SNG成分为:CH4：93％，CO2:4vol％，其余气体均在2vol％以下。分离后的高压CO2再使用膨胀发电机进行发电利用，降压至常压排放，发电功率为33kW。SNG经配套的膨胀发电机后进入次高压燃气管道，发电功率为19kW。
本案例的SNG产率为0.214Nm3/kg，相应的能量转化效率42.9％；增加考虑过程余热回收、发电后，能量转换效率59.4％；综合考虑SNG、热、电、焦炭等4中有用产物，综合能量转换效率为90.8％。
以一个122.32平方千米、9万人口的农村乡镇为例，全镇非采暖季，仅需要燃气作为炊事用途时，原料消耗量约为4.9t/h；采暖季使用燃气供暖时，采暖能耗按50W/m2计算，原料消耗量为50.7t/h。按全年采暖110天计算，如分别生物质原料、热解油、高压SNG(24MPa)作为夸季节储能载体，所需的储能体积依次分别为22.3万m3、11.4万m3、1.6万m3。使用本工艺的热解油和高压SNG储能，能够有效减小储能体积，节省占地面积。

Claims (9)

1.一种具备跨季节储能功能的生物质热解-水热甲烷化多联产工艺，其特征在于，采用双原料设计，能够单独使用固体或液体原料，或者同时使用；由固体生物质快速热解及产物分离单元、水热甲烷化单元、CO2分离及压力能回收单元、油气储能单元、生物炭改性单元、余热回收利用单元组成；
固体生物质快速热解及产物分离单元将固体原料热解分离得到气固产物，固态产物进入生物炭改性单元脱灰处理后，再与体系中产生的水蒸气或CO2进行改性反应；高温气态产物冷凝分离及过滤后，得到的合成气直接作为体系中热解或加热用能源，或者供应就近用户或掺入气网；热解油直接进入水热甲烷化单元中进行反应；
热解油进入水热甲烷化单元先进行增压后进入水热式甲烷化反应器中与水进行甲烷化反应，所得气体产物cSNG降温后进入CO2分离及压力能回收单元，得到的高压冷凝水脱除杂质后增压再进入水热式甲烷化反应器中进行反应；CO2分离及压力能回收单元分离出CO2进入生物炭改性单元参与改性反应，分离得到的SNG进入油气储能单元或视情况回收压力能后进入燃气管网；
固体生物质快速热解及产物分离单元、水热甲烷化单元产生的热量进入余热回收单元回收，回收中产生中低温水蒸气进入体系中进行反应，或者利用低温余热发电技术产生电力。
2.根据权利要求1所述的具备跨季节储能功能的生物质热解-水热甲烷化多联产工艺，其特征在于，当原料为固体原料时，快速热解及分离单元中的原料含水率不超过15%，热解时的运行温度为400~600 ℃，升温速率50~200 ℃/s，停留时间0.5~5 s。
3.根据权利要求1所述的具备跨季节储能功能的生物质热解-水热甲烷化多联产工艺，其特征在于，液体原料经过除杂后接入高压油泵前管道直接进入水热甲烷化单元进行反应。
4.根据权利要求1所述的具备跨季节储能功能的生物质热解-水热甲烷化多联产工艺，其特征在于，水热式甲烷化反应器运行温度300~450℃，运行压力10~35 MPa，等温运行方式。
5.根据权利要求1所述的具备跨季节储能功能的生物质热解-水热甲烷化多联产工艺，其特征在于，水热甲烷化单元产物cSNG的主要成分是CH4和CO2，其中CH4浓度在40~60 vol%之间。
6.根据权利要求1所述的具备跨季节储能功能的生物质热解-水热甲烷化多联产工艺，其特征在于，根据启停运行、原料条件的不同，在高压冷凝水脱除杂质后增压前，进行必要的放水或补水功能，以及除盐、脱硫。
7.根据权利要求1所述的具备跨季节储能功能的生物质热解-水热甲烷化多联产工艺，其特征在于，CO2分离及压力能回收单元中，通过膨胀发电机进行降压和发电对压力能进行回收。
8.根据权利要求1所述的具备跨季节储能功能的生物质热解-水热甲烷化多联产工艺，其特征在于，改性处理中的介质是高纯CO2和水蒸气中的一种或两种，改性参数为压力0.1MPa，温度750℃~1000 ℃；或7.5~25 MPa，温度300 ℃~750 ℃。
9.用于权利要求1~8任一所述的具备跨季节储能功能的生物质热解-水热甲烷化多联产工艺中的装置，其特征在于，由固体生物质快速热解及产物分离单元、水热甲烷化单元、CO2分离及压力能回收单元、油气储能单元、生物炭改性单元、余热回收利用单元组成；固体生物质快速热解及产物分离单元包括固体生物质破碎、输送及干燥装置（1）、快速热解及气-固分离装置（2）和油-气冷凝分离及过滤装置（3），按进料方向固体生物质破碎、输送及干燥装置（1）、快速热解及气-固分离装置（2）、油-气冷凝分离及过滤装置（ 3 ） 串联，快速热解及气-固分离装置和生物炭改性单元连接，油-气冷凝分离及过滤装置热解油出口同时与油气储能单元、水热甲烷化单元连接，油-气冷凝分离及过滤装置还和余热回收利用单元连接，油-气冷凝分离及过滤装置的合成气出口与气网连接，或与热解或生物炭改性单元的改性加热装置连接；水热甲烷化单元按进料方向由液体原料用过滤除杂装置、高压油泵、水热式甲烷化反应器、冷凝换热器、循环水存储及除杂装置、增压水泵、循环水预热器依次连接，最后循环热水预热器连接到水热式甲烷化反应器上组成闭环回路，其中，冷凝换热器的cSNG出口和CO2分离及压力能回收单元连接；CO2分离及压力能回收单元至少包括CO2分离装置和一个或若干个压缩或膨胀发电机；CO2分离装置与压缩或膨胀发电机连接，至少一个压缩或膨胀发电机与油气储能单元的SNG储气罐连接。
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