煤粉聯(lián)合沼渣共氣化及制備合成氣系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種煤粉聯(lián)合沼渣共氣化及制備合成氣系統(tǒng)，包括沼氣池恒溫發(fā)酵系統(tǒng)，沼氣池恒溫發(fā)酵系統(tǒng)將發(fā)酵廢液出口連接沼液沼渣分離機(jī)中，沼液沼渣分離機(jī)的沼渣出口通過沼渣干燥器連接氣化系統(tǒng)，氣化系統(tǒng)中將沼渣與煤粉混合后送入氣化系統(tǒng)中的流化床氣化爐中，流化床氣化爐的氣體出口連接合成氣反應(yīng)器，合成氣反應(yīng)器的氣體出口通過沼渣干燥器內(nèi)的換熱盤管后連接氣體分析儀，沼氣池恒溫發(fā)酵系統(tǒng)的沼氣出口通過脫硫塔后連接至合成氣反應(yīng)器，流化床氣化爐產(chǎn)生的高熱量合成氣由管道進(jìn)入沼渣干燥器下的干燥器換熱盤管，沼渣得到熱量得以干燥，合成氣釋放熱量得以冷卻后進(jìn)入低溫合成氣管道，使得熱能二次利用，提高本系統(tǒng)的熱效率。
【專利說明】
煤粉聯(lián)合沼渣共氣化及制備合成氣系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于可再生能源利用領(lǐng)域，具體涉及一種煤粉聯(lián)合沼渣共氣化及制備合成氣系統(tǒng)。
【【背景技術(shù)】】
[0002]煤炭是地球上儲量最豐富、分布最廣泛的化石燃料，中國富煤貧油少氣，加之油價的上漲，能源消費更依賴煤炭。從能源供應(yīng)現(xiàn)狀看，合成氨、甲醇和未來的煤直接液化及醇醚燃料大都以煤氣化制合成氣為基礎(chǔ)，在全國范圍內(nèi)，目前僅氨合成和甲醇合成的氣化煤量已達(dá)4000萬t/a以上;預(yù)計今后煤制油所需氣化煤量每年將達(dá)到億噸；工業(yè)直接燃煤4億t/a以上，為解決污染問題，其中相當(dāng)部分須采用先進(jìn)的煤氣化方案，需氣化煤量上千萬噸每年;煉油工業(yè)為提高油品質(zhì)量每年需耗氫100 — 200億m3，煤氣化是經(jīng)濟(jì)可靠的制氫方案，油品加氫需氣化煤量1000萬t/a;在未來20年內(nèi)，煤制油產(chǎn)量將達(dá)數(shù)千萬噸，需增加I億kW以上的裝機(jī)容量，擬采用先進(jìn)的煤氣化技術(shù)為基礎(chǔ)的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，需氣化煤量總計約I 一2億t/a。因此，煤的氣化是實現(xiàn)煤炭綜合利用和潔凈煤技術(shù)的重要技術(shù)單元和主要手段，是發(fā)展現(xiàn)代煤化工、煤造油、燃料煤氣等重要工業(yè)化生產(chǎn)的龍頭。
[0003]按煤在氣化爐內(nèi)移動方式分成固定床(移動床)、流化床、氣流床。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人們對節(jié)能與環(huán)保的意識不斷增強(qiáng)，節(jié)約能源與環(huán)境保護(hù)成為當(dāng)今社會發(fā)展的重大主題。循環(huán)流化床技術(shù)以其優(yōu)異的性能順應(yīng)社會發(fā)展的要求。該技術(shù)是清潔煤燃燒，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略先進(jìn)技術(shù)之一。它集節(jié)約能源、潔凈燃燒、安全可靠、降低污染排放等優(yōu)點于一體。這也符合國家的煤炭潔凈利用政策的要求，使國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要保障。
[0004]大中型沼氣工程技術(shù)，是一項以開發(fā)利用養(yǎng)殖場糞污和生物質(zhì)能源為對象，以獲取能源和治理環(huán)境污染為目的，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)良性循環(huán)的農(nóng)村能源工程技術(shù)。但大中型沼氣工程正常運行時，每天產(chǎn)生的發(fā)酵廢液少則幾百噸，多則可達(dá)幾千噸，大量的沼渣沼液如何處理就成了一大難題。
[0005]通過沼渣物理特性及沼渣纖維化學(xué)成分測定實驗表明:發(fā)酵原料中所含的纖維素很大比例并沒有被分解，將稻草、麥草和玉米桿中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與沼渣纖維對比分析可知其含量只在較小的范圍內(nèi)波動。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。近年來沼渣作為固體燃料的研究正在處于起步階段，Kratzei sen對兩種不同原料的沼渣進(jìn)行脫水后燃燒實驗，發(fā)現(xiàn)其熱值與木材相當(dāng)，且產(chǎn)生的煙氣能夠達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，證明了沼渣資源作為燃料原料的可行性。
[0006]我國是太陽能資源十分豐富的國家之一，三分之二的地區(qū)年輻射總量大于5020MJ/m2、年日照時數(shù)在2200h以上。尤其在大西北，太陽能的開發(fā)利用具有巨大的潛力。太陽光直接吸收利用的有平板式和真空管式，由于太陽光的能流密度低，從而直接利用的方式使其工質(zhì)的溫度較低。間接聚焦利用太陽能的方式有槽式線聚焦、塔式聚焦、蝶式聚焦，依據(jù)其不同的特點，其能夠產(chǎn)生從200°C——1000°C不等的高溫水蒸氣?！尽緦嵱眯滦蛢?nèi)容】】
[0007]本實用新型的目的在于克服上述不足，提供一種煤粉聯(lián)合沼渣共氣化及制備合成氣系統(tǒng)，利用粗燃?xì)庵苽浜铣蓺獍l(fā)電。
[0008]為了達(dá)到上述目的，本實用新型包括沼氣池恒溫發(fā)酵系統(tǒng)，沼氣池恒溫發(fā)酵系統(tǒng)將發(fā)酵廢液出口連接沼液沼渣分離機(jī)中，沼液沼渣分離機(jī)的沼渣出口通過沼渣干燥器連接氣化系統(tǒng)，氣化系統(tǒng)中將沼渣與煤粉混合后送入氣化系統(tǒng)中的流化床氣化爐中，流化床氣化爐的氣體出口連接合成氣反應(yīng)器，合成氣反應(yīng)器的氣體出口通過沼渣干燥器內(nèi)的換熱盤管后連接氣體分析儀，氣體分析儀連接儲氣罐和燃?xì)廨啓C(jī)組，沼氣池恒溫發(fā)酵系統(tǒng)的沼氣出口通過脫硫塔后連接至合成氣反應(yīng)器。
[0009]所述沼氣池恒溫發(fā)酵系統(tǒng)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(nèi)的管式換熱器，沼氣池包括發(fā)酵廢液出口和沼氣出口，管式換熱器的出口通過回第一水栗接入集熱器。
[0010]所述生物能通過第二混流栗進(jìn)入沼氣池中。
[0011 ]所述沼液沼渣分離機(jī)通過第一混流栗接收發(fā)酵廢液，沼液沼渣分離機(jī)連接沼液蒸發(fā)器，沼液蒸發(fā)器的氣體出口依次通過第二水栗和第三閥門接入第二混流栗中。
[0012]所述氣化系統(tǒng)包括與沼渣干燥器的沼渣出口連接混合機(jī)，混合機(jī)還連接磨煤機(jī)，混合機(jī)的出口通過輸送機(jī)連接流化床氣化爐，送風(fēng)機(jī)依次通過第二閥門和第一流量計連接流化床氣化爐。
[0013]所述流化床氣化爐的氣體出口通過除塵器接入合成氣反應(yīng)器中。
[0014]所述氣體分析儀連接第二流量計，第二流量計通過三通閥分別連接儲氣罐和燃?xì)廨啓C(jī)組，燃?xì)廨啓C(jī)組通過止回閥連接流化床氣化爐。
[0015]所述流化床氣化爐連接碟式太陽能集熱器群和蒸汽發(fā)生器，太陽能集熱器群連接槽式太陽能集熱器群，太陽能集熱器群和蒸汽發(fā)生器分別通過第四閥門和第五閥門接入第三流量計中，第三流量計通過第六閥門接入流化床氣化爐。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型恒溫沼氣池發(fā)酵系統(tǒng)發(fā)酵后產(chǎn)生的沼渣由氣化爐進(jìn)料系統(tǒng)進(jìn)行干燥并且和煤粉混合后送入氣化爐中，沼液由沼液循環(huán)再利用系統(tǒng)進(jìn)行凈化再循環(huán)利用，流化床氣化爐產(chǎn)生的高熱量合成氣由管道進(jìn)入沼渣干燥器下的干燥器換熱盤管，沼渣得到熱量得以干燥，合成氣釋放熱量得以冷卻后進(jìn)入低溫合成氣管道，使得熱能二次利用，提高本系統(tǒng)的熱效率，從而達(dá)到節(jié)能減排的目的。
[0017]進(jìn)一步的，本實用新型采用太陽能和蒸汽發(fā)生器對流化床氣化爐進(jìn)行供熱，充分利用了太陽能這種清潔、環(huán)保的能源對流化床氣化爐進(jìn)行供熱，降低了污染的排放量。
【【附圖說明】】
[0018]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【【具體實施方式】】
[0019]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步說明。
[0020]參見圖1，本實用新型包括沼氣池恒溫發(fā)酵系統(tǒng)，沼氣池恒溫發(fā)酵系統(tǒng)將發(fā)酵廢液出口連接沼液沼渣分離機(jī)8中，沼液沼渣分離機(jī)8的沼渣出口通過沼渣干燥器9連接氣化系統(tǒng)，氣化系統(tǒng)中將沼渣與煤粉混合后送入氣化系統(tǒng)中的流化床氣化爐13中，流化床氣化爐13的氣體出口連接合成氣反應(yīng)器24，合成氣反應(yīng)器24的氣體出口通過沼渣干燥器9內(nèi)的換熱盤管后連接氣體分析儀25，氣體分析儀25連接儲氣罐28和燃?xì)廨啓C(jī)組30，沼氣池恒溫發(fā)酵系統(tǒng)的沼氣出口通過脫硫塔21后連接至合成氣反應(yīng)器24，生物能通過第二混流栗17進(jìn)入沼氣池5中。
[0021]沼氣池恒溫發(fā)酵系統(tǒng)包括集熱器I，集熱器I連接儲熱水箱2，儲熱水箱2通過第一閥門3連接沼氣池5內(nèi)的管式換熱器4，沼氣池包括發(fā)酵廢液出口和沼氣出口，管式換熱器4的出口通過回第一水栗6接入集熱器I。
[0022]沼液沼渣分離機(jī)8通過第一混流栗7接收發(fā)酵廢液，沼液沼渣分離機(jī)8連接沼液蒸發(fā)器14，沼液蒸發(fā)器14的氣體出口依次通過第二水栗15和第三閥門16接入第二混流栗17中。
[0023]氣化系統(tǒng)包括與沼渣干燥器9的沼渣出口連接混合機(jī)11，混合機(jī)11還連接磨煤機(jī)
10,混合機(jī)11的出口通過輸送機(jī)12連接流化床氣化爐13，送風(fēng)機(jī)18依次通過第二閥門19和第一流量計20連接流化床氣化爐13。
[0024]流化床氣化爐13的氣體出口通過除塵器23接入合成氣反應(yīng)器24中，氣體分析儀25連接第二流量計26，第二流量計26通過三通閥27分別連接儲氣罐28和燃?xì)廨啓C(jī)組30，燃?xì)廨啓C(jī)組30通過止回閥31連接流化床氣化爐13。
[0025]流化床氣化爐13連接碟式太陽能集熱器群33和蒸汽發(fā)生器35，太陽能集熱器群33連接槽式太陽能集熱器群32，太陽能集熱器群33和蒸汽發(fā)生器35分別通過第四閥門34和第五閥門36接入第三流量計37中，第三流量計37通過第六閥門38接入流化床氣化爐13。
[0026]本系統(tǒng)運行過程:恒溫沼氣池發(fā)酵系統(tǒng)發(fā)酵后產(chǎn)生的沼渣由氣化爐進(jìn)料系統(tǒng)進(jìn)行干燥并且和煤粉混合后送入流化床氣化爐13中，沼液由沼液循環(huán)再利用系統(tǒng)進(jìn)行凈化再循環(huán)利用。沼渣和煤粉混合物在流化床氣化爐中13在高溫和氣化劑的作用下產(chǎn)生以C0、H2、C02、CH4為主的混合氣體，混合氣體和發(fā)酵系統(tǒng)產(chǎn)生的沼氣進(jìn)入合成氣反應(yīng)器24在催化劑和高溫環(huán)境下進(jìn)行一系列的化學(xué)反應(yīng)，最終產(chǎn)生以C0、H2為主的合成氣，合成氣由管道1-1進(jìn)入沼渣干燥器9下的干燥器換熱盤管，沼渣得到熱量得以干燥，合成氣釋放熱量得以冷卻后進(jìn)入低溫合成氣管道1-2，冷卻后的合成氣經(jīng)過氣體分析儀25進(jìn)行成分分析后由三通閥27送入燃?xì)廨啓C(jī)組30發(fā)電或者由儲氣罐28進(jìn)行儲存。儲氣罐儲存的液化合成氣由油罐車29運輸進(jìn)行商品化銷售。
【主權(quán)項】
1.煤粉聯(lián)合沼渣共氣化及制備合成氣系統(tǒng)，其特征在于:包括沼氣池恒溫發(fā)酵系統(tǒng)，沼氣池恒溫發(fā)酵系統(tǒng)將發(fā)酵廢液出口連接沼液沼渣分離機(jī)(8)中，沼液沼渣分離機(jī)(8)的沼渣出口通過沼渣干燥器(9)連接氣化系統(tǒng)，氣化系統(tǒng)中將沼渣與煤粉混合后送入氣化系統(tǒng)中的流化床氣化爐(13)中，流化床氣化爐(13)的氣體出口連接合成氣反應(yīng)器(24)，合成氣反應(yīng)器(24)的氣體出口通過沼渣干燥器(9)內(nèi)的換熱盤管后連接氣體分析儀(25)，氣體分析儀(25)連接儲氣罐(28)和燃?xì)廨啓C(jī)組(30)，沼氣池恒溫發(fā)酵系統(tǒng)的沼氣出口通過脫硫塔(21)后連接至合成氣反應(yīng)器(24)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤粉聯(lián)合沼渣共氣化及制備合成氣系統(tǒng)，其特征在于:所述沼氣池恒溫發(fā)酵系統(tǒng)包括集熱器(I)，集熱器(I)連接儲熱水箱(2)，儲熱水箱(2)通過第一閥門(3)連接沼氣池(5)內(nèi)的管式換熱器(4)，沼氣池包括發(fā)酵廢液出口和沼氣出口，管式換熱器(4)的出口通過回第一水栗(6)接入集熱器(I)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤粉聯(lián)合沼渣共氣化及制備合成氣系統(tǒng)，其特征在于:生物能通過第二混流栗(17)進(jìn)入沼氣池(5)中。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煤粉聯(lián)合沼渣共氣化及制備合成氣系統(tǒng)，其特征在于:所述沼液沼渣分離機(jī)(8)通過第一混流栗(7)接收發(fā)酵廢液，沼液沼渣分離機(jī)(8)連接沼液蒸發(fā)器(14)，沼液蒸發(fā)器(14)的氣體出口依次通過第二水栗(15)和第三閥門(16)接入第二混流栗(17)中。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤粉聯(lián)合沼渣共氣化及制備合成氣系統(tǒng)，其特征在于:所述氣化系統(tǒng)包括與沼渣干燥器(9)的沼渣出口連接混合機(jī)(11)，混合機(jī)(11)還連接磨煤機(jī)(10)，混合機(jī)(11)的出口通過輸送機(jī)(12)連接流化床氣化爐(I 3 )，送風(fēng)機(jī)(I 8)依次通過第二閥門(19)和第一流量計(20)連接流化床氣化爐(13)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤粉聯(lián)合沼渣共氣化及制備合成氣系統(tǒng)，其特征在于:所述流化床氣化爐(13)的氣體出口通過除塵器(23)接入合成氣反應(yīng)器(24)中。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的煤粉聯(lián)合沼渣共氣化及制備合成氣系統(tǒng)，其特征在于:所述氣體分析儀(25)連接第二流量計(26)，第二流量計(26)通過三通閥(27)分別連接儲氣罐(28)和燃?xì)廨啓C(jī)組(30)，燃?xì)廨啓C(jī)組(30)通過止回閥(31)連接流化床氣化爐(13)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤粉聯(lián)合沼渣共氣化及制備合成氣系統(tǒng)，其特征在于:所述流化床氣化爐(13)連接碟式太陽能集熱器群(33)和蒸汽發(fā)生器(35)，太陽能集熱器群(33)連接槽式太陽能集熱器群(32)，太陽能集熱器群(33)和蒸汽發(fā)生器(35)分別通過第四閥門(34)和第五閥門(36)接入第三流量計(37)中，第三流量計(37)通過第六閥門(38)接入流化床氣化爐(13)。
【文檔編號】C10J3/56GK205420299SQ201521069760
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年12月19日
【發(fā)明人】周丹丹, 翟盼盼, 李紅博, 胡廣濤, 楊健
【申請人】榆林學(xué)院