[實用新型]CO2/H2O蒸汽氛圍下煤粉聯合沼渣共氣化系統

有效

• 申請號: 201521070560.0
• 申請日: 2015-12-19
• 公開（公告）號: CN205368273U
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 周丹丹;翟盼盼;李紅博;胡廣濤;楊健
• 申請（專利權）人: 榆林學院
• 主分類號: C10J3/56
• 分類號: C10J3/56
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

【技術領域】

本實用新型屬于可再生能源利用領域，具體涉及一種CO₂/H₂O蒸汽氛圍下煤粉聯合沼渣共氣化系統。

【背景技術】

隨著能源消費的高速增長，近年來出現了化石能源供應短缺、原油劣質化和全球氣候變暖的趨勢。由于化石燃料的長期大量使用，尤其是CO₂排放，引發溫室效應，造成了嚴重的環境問題。煤炭是世界儲量最豐富的化石燃料，近期依然是中國能源的主力，但煤炭的主要利用方式會產生大量CO₂，所以CO₂減排依舊是燃煤利用需要重點解決的問題。

流態化氣化反應爐，是二十世紀七十年代以來新近開發的化工單元操作設備。由于流化床氣化爐與固定床氣化爐相比具有混合均勻，反應速度快，氣固接觸面積大，傳熱、傳質系數高，反應溫度均勻，單位面積的反應強度大，操作易于控制，物料在反應器中停留時間短，生產能力大以及操作溫度低，氣化產生的熱值也較高等優點。

流化床氣化以碎煤為原料(小于6mm)，煤氣中幾乎不含焦油、酚和烴類，傳統流化床為防止床內物料因灰含量高而燒結，必須控制在較低的操作溫度(低于950℃)，因而只適用于高活性的褐煤或次煙煤。我國開發的灰熔聚流化床氣化技術，借選擇性排灰提高了床內碳濃度，降低了結渣風險，提高了操作溫度(達1100℃)，適用煤種已拓寬到煙煤甚至無煙煤。流化床操作溫度適中，投資低，原料適應性寬，因此愈來愈受到重視。

國內外對于氣化爐氣化劑的研究已經相對成熟，目前生物質氣化技術中通常采用的氣化介質主要有：空氣氣化、氧氣、空氣一水蒸氣混合氣化和水蒸氣氣化、以及CO₂/H₂O氣化。另外還有以氫氣為氣化劑的氣化方式，雖然采用氫氣為氣化劑可以得到很高熱值的燃氣，但氫氣成本太高，還需要高溫高壓的苛刻反應條件，不常應用。CO₂/H₂O氣化劑目前正在處于研究階段，其表現出來的優越性將會越來越受到重視的應用。

沼氣工程對生態環境保護和改善、資源循環利用方面有著重要的作用。沼氣規模化與工業化生產在解決能源問題的同時也產生了大量的發酵殘余物沼液沼渣，國內外現有的沼液沼渣處理和利用方式不能及時、高效地消納沼氣工業化生產過程中所產生的大量沼液沼渣，由此產生了資源浪費和二次污染問題，已制約了沼氣工業的發展。

沼氣發酵廢液中含有大量的有機質和腐植酸，沼渣物理特性及沼渣纖維化學成分測定與分析表明：將稻草、麥草和玉米稈中纖維素、半纖維素和木質素的質量分數與沼渣纖維對比分析可知，經過厭氧發酵后的沼渣纖維中纖維素質量分數較水稻、小麥和玉米等農作物秸稈高5％以上，同時半纖維素質量分數較水稻、小麥和玉米等農物秸稈低5％，木質素質量分數基本未變。這一結果表明，厭氧發酵對纖維成分中的木質素沒有影響，而使得半纖維素相對含量減少，纖維素相對含量增加，這對于沼渣纖維的資源化利用特別是沼渣氣化有積極意義。

【實用新型內容】

本實用新型的目的在于克服上述不足，提供一種CO₂/H₂O蒸汽氛圍下煤粉聯合沼渣共氣化系統，解決了大中型厭氧發酵后沼渣難處理以及沼氣中CO₂含量過高難以市場化的問題。

為了達到上述目的，本實用新型包括沼氣池恒溫發酵系統，沼氣池恒溫發酵系統將發酵廢液出口連接沼液沼渣分離機中，沼液沼渣分離機的沼渣出口連接氣化系統中，沼渣與煤粉混合后送入氣化系統中的流化床氣化爐中，流化床氣化爐的氣體出口連接儲氣罐，沼氣池恒溫發酵系統的沼氣出口通過脫硫塔后連接至甲烷分離器，甲烷分離器的氣體出口連接儲氣罐和流化床氣化爐。

所述沼氣池恒溫發酵系統包括集熱器，集熱器連接儲熱水箱，儲熱水箱通過第一閥門連接沼氣池內的管式換熱器，沼氣池包括發酵廢液出口和沼氣出口，管式換熱器的出口通過回水泵接入集熱器。

所述生物能通過第二混流泵進入沼氣池中。

所述氣化系統包括與沼液沼渣分離機的沼渣出口連接混合機，混合機還連接磨煤機，混合機的出口通過輸送機連接流化床氣化爐，送風機依次通過第二閥門和流量計連接流化床氣化爐。

所述沼液沼渣分離機通過第一混流泵接收發酵廢液，沼液沼渣分離機連接沼液蒸發器。

所述流化床氣化爐的氣體出口依次通過除塵器和洗滌冷卻塔后接入三通閥，三通閥的兩個輸出端分別連接儲氣罐和燃氣輪機組。

所述燃氣輪機組通過止回閥連接流化床氣化爐。