[發明專利]一種利用沼氣和秸稈氣雙氣聯產裝置生產生物燃氣的工藝

有效

• 申請號: 201210111802.0
• 申請日: 2012-04-17
• 公開（公告）號: CN102643693B
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發明（設計）人: 張書維;劉晨;劉育含
• 申請（專利權）人: 張書維
• 主分類號: C10L3/08
• 分類號: C10L3/08;C10L3/10
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種沼氣和秸稈氣生產的裝置及生產工藝，特別是，涉及一種利用沼氣和秸稈氣雙氣聯產裝置生產生物燃氣的工藝。

背景技術

生物質是地球所有直接或間接源自綠色植物光合作用而將太陽能轉化并儲存為化學能的有機物質，廣義泛指所有的有機物(如：動植物、微生物等)，而狹義特指于人類無用且有害的城鄉有機廢棄物(如：作物秸稈、枯枝朽木、人畜糞便、餐飲廚余等)以及利用邊際化荒廢土地人工種植的生物質能源作物。

生物質能是太陽能通過生物質間接表達的能量形式，是蘊藏量無比巨大的可再生綠色能源；分別針對含水率較高的濕潤性有機廢棄物及含水率較低的干燥性有機廢棄物兩種不同的生物質對象，可分別采用厭氧氣化和熱解氣化兩種不同的生物質氣化技術和技術裝備而將其所含能量分別轉化置換為厭氧燃氣(沼氣)和熱解燃氣(秸稈氣)兩種性能相近的生物燃氣(生物質能的氣化表達形式)。

沼氣燃氣是含水率較高的濕潤性有機廢棄物在特定厭氧發酵化學反應過程中生成的一種生物質混合燃氣，其主要可燃成分為甲烷(甲烷65％，二氧化碳30％，硫化氫、氫、氨、氮等5％)，燃氣熱值約為6000大卡/m³(折合0.80kg標煤)，經脫硫脫水凈化處理之后即可供發電機、鍋爐、壁掛爐、炊事灶具等燃具直接燃用。

中國沼氣事業發展已有百年悠久歷史，雖然已取得長足的進步，但是推廣普及現狀仍不盡如人意，究其原因，主要如下：

(1)沼氣工程的最大關鍵點在于如何以最低的運行成本獲得最佳的發酵狀態及最高的發酵效率：眾所周知，良好的中高溫發酵狀態(而非常溫發酵狀態)及連續流動發酵狀態(而非靜止發酵狀態或間歇流動發酵狀態)均將使厭氧發酵效率得以極大提升；雖然前者可通過人為添加增溫熱源(如：沼氣鍋爐熱水、太陽能熱水、發電機余熱等)得以實現，后者可通過人為添加攪拌動力(如電動機械等)得以實現；然而此添加均需彼能耗，添加多則能耗大則運行成本高，反之則勢必影響發酵效率(尤以北方寒冷地區為甚)；左右為難、迫不得已之下，目前國內沼氣工程普遍采取一方面擴大原始設備投資(以增加發酵容積)，另一方面縮小日常運行費用(以減少增溫攪拌)的折衷方法以應對，久而久之，則必然窘迫。

(2)沼氣工程的最大贏利點在于沼肥而非沼氣：前者西瓜，后者芝麻；目前國內投入巨資建設的沼氣工程普遍輕沼肥而重沼氣，甚至棄沼肥于不顧；然而，如單獨核算沼氣則普遍成本高效益低，甚至負效益，久而久之，則必然尷尬。

秸稈燃氣是含水率較低的干燥性有機廢棄物在特定缺氧燃燒化學反應過程中產生的一種混合性可燃氣體，含有氮(50％)、一氧化碳(20％)、二氧化碳(10％)、甲烷(10％)、氫(9％)、氧(1％)等多種成分，燃氣熱值約為1500大卡/m³(折合0.20kg標煤)，經除塵除焦凈化處理之后即可供發電機、鍋爐、壁掛爐、炊事灶具等燃具直接燃用。

秸稈氣化技術及裝備的研發早在上世紀八十年代即已被列入國家重點科技推廣計劃、國家火炬計劃，并被譽為國家環境保護最佳實用技術、國家重點新產品、全國村鎮建設適用技術產品；然而推廣進程十分緩慢，至今未能得到廣泛的普及應用，究其原因，主要如下：

(1)秸稈氣化工程的最大關鍵點在于如何以最低的運行成本獲得最高的燃氣質量：眾所周知，秸稈燃氣中含有大量焦油、灰分等有害雜質(≥500mg/m³)，如不進行有效的凈化處理，將很快致使末端系統堵塞報廢；目前國內秸稈氣化工程普遍采用傳統的風機動力抽吸(水煙袋式)多級循環冷凝水洗工藝技術及裝備對其進行除焦除塵凈化處理，盡管燃氣焦油含量可以達到≤50mg/m³國家農業部標準(甚至還可以達到≤10mg/m³更低標準)，但仍未能達到管網燃氣級別(燃氣焦油含量零趨近)質量標準，久而久之，微量焦油的日積月累仍將使系統終因“血管栓塞”而“心肌梗死”(其中危害尤以燃氣計量表為甚)。

(2)秸稈氣化工程的最大贏利點在于氣化過程中產生的豐富氣熱能能否得以有效利用：秸稈燃氣初始溫度約為400℃左右，流速約為10m/s左右，目前國內秸稈氣化工程普遍采用傳統的風機動力抽吸(水煙袋式)多級循環冷凝水洗工藝技術及裝備對其進行除焦除塵凈化處理，結果不僅造成大量寶貴氣熱能和氣動能無謂葬送于冷卻、除焦、除塵塔之中，而且變為大量臟兮兮無法利用且極難降解的高溫污水最終排放之后，更造成嚴重的二次環境污染問題。

發明內容