沼氣發(fā)酵廢液聯(lián)合貧煤成漿共氣化系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于可再生能源領(lǐng)域，具體涉及一種沼氣發(fā)酵廢液聯(lián)合貧煤成漿共氣化系統(tǒng)。
【【背景技術(shù)】】
[0002]沼氣工程對生態(tài)環(huán)境保護和改善、資源循環(huán)利用方面有著重要的作用。但大型沼氣工程正常運行后，每天產(chǎn)生的副產(chǎn)品沼液沼渣少則幾百噸，多則可達幾千噸，大量的沼渣沼液如何處理就成了一大難題。
[0003]目前沼渣資源化利用的途徑主要有兩類，養(yǎng)殖類和土地使用。其中沼渣的養(yǎng)殖業(yè)的應(yīng)用主要是作物飼料或飼料添加劑應(yīng)用在水產(chǎn)和畜禽養(yǎng)殖等方面，沼渣的過量使用或者添加劑的濫用使得飼料中的不安全因素例如重金屬、病元微生物以及有害有毒物質(zhì)通過食物鏈最終影響到人類的健康和安全，因此其在養(yǎng)殖方面越來越收到限制。沼渣在土地利用方面普遍存在過度使用造成土壤遭受重金屬、抗生素累積、水體富營養(yǎng)化、磷元素在土壤中過度積累，其次源于沼渣沼液的原料成分以及沼渣沼液的PH值，有的地方因施用方式不當而發(fā)生農(nóng)作物被燒死的情況。因此其在土地利用方面也越來越受到限制。
[0004]沼氣發(fā)酵廢液中含有大量的有機質(zhì)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、麥草和玉米桿中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的質(zhì)量分數(shù)與沼渣纖維對比分析可知，經(jīng)過厭氧發(fā)酵后的沼渣纖維中纖維素質(zhì)量分數(shù)較水稻、小麥和玉米等農(nóng)作物秸桿高5%以上，同時半纖維素質(zhì)量分數(shù)較水稻、小麥和玉米等農(nóng)物秸桿低5%，木質(zhì)素質(zhì)量分數(shù)基本未變。這一結(jié)果表明，厭氧發(fā)酵對纖維成分中的木質(zhì)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。
[0005]近年來沼渣作為固體燃料的研究正在處于起步階段，Kratzeisen對兩種不同原料的沼渣進行脫水后燃燒實驗，發(fā)現(xiàn)其熱值與木材相當，且產(chǎn)生的煙氣能夠達到國家排放標準，證明了沼渣資源作為燃料原料的可行性。
[0006]水煤漿(CoalWater Slurry，簡稱CWS)作為一種低污染，高效率，流動性強的新型清潔燃料近年來在國際上得到迅速發(fā)展。典型的水煤漿由60% — 75%的煤，25—40%的水以及大約1%的化學添加劑所組成。作為一種煤基流體燃料，水煤漿應(yīng)具有以下的性質(zhì)與特點:良好的穩(wěn)定性、水煤漿的粘度要低、煤粉顆粒要達到一定的細度、水煤漿的濃度應(yīng)盡量高，以利于燃燒。水煤漿技術(shù)不僅是先進的煤利用技術(shù)之一，而且也是我國潔凈煤技術(shù)中的一項主要內(nèi)容〃水煤漿還被認為是最有發(fā)展前景的代油燃料。根據(jù)中國富煤，缺油，少氣的能源資源特點，資源利用率較低，環(huán)境污染嚴重的現(xiàn)狀，水煤漿作為節(jié)約和替代石油以及潔凈煤利用的示范與推廣技術(shù)，對于發(fā)揮中國煤炭資源優(yōu)勢，既符合國情要求，又可保證能源安全，具有現(xiàn)實和長遠意義。自從70年代以來，利用高濃度水煤漿作為石油的替代燃料的想法已得到世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注。美國、瑞典、日本、澳大利亞等國家基于長期的能源戰(zhàn)略考慮將其作為以煤代油燃料的技術(shù)儲備，對水煤漿進行了大量地研究開發(fā)和試驗。從80年代以來，水煤漿技術(shù)已經(jīng)成為中國一項關(guān)鍵的研究與開發(fā)，課題經(jīng)歷了六五到九五，4個五年計劃的攻關(guān)，我國在技術(shù)開發(fā)，工業(yè)化制漿及燃燒等方面己具備一定基礎(chǔ)和能力，水煤漿技術(shù)己趨于成熟，并出現(xiàn)較好的發(fā)展勢頭。近30年來，中國的水煤漿技術(shù)，在制漿、貯運、燃燒應(yīng)用等許多方面，都取得了十分可喜的長足發(fā)展，且收到了良好的節(jié)能效益，經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0007]本實用新型的目的在于克服上述不足，提供一種沼氣發(fā)酵廢液聯(lián)合貧煤成漿共氣化系統(tǒng)，聯(lián)合較為成熟的煤漿氣化技術(shù)解決了大中型厭氧發(fā)酵后發(fā)酵廢液處理難的問題。
[0008]為了達到上述目的，本實用新型包括具有沼氣池的沼氣池恒溫發(fā)酵系統(tǒng)，沼氣池具有生物能入口，沼氣池的發(fā)酵廢液出口連接廢液磨漿機，磨漿機的液體出口接入氣化系統(tǒng)中，氣化系統(tǒng)具有貧煤磨煤機和氣化爐，氣化系統(tǒng)將磨漿機的液體與貧煤混合后送入氣化爐，沼氣池和氣化爐的氣體出口均連接合成器反應(yīng)器，合成反應(yīng)器連接儲氣罐和燃氣輪機組。
[0009]所述沼氣池恒溫發(fā)酵系統(tǒng)包括平板太陽能集熱器，平板太陽能集熱器連接儲熱水箱，儲熱水箱通過閥門連接沼氣池內(nèi)的管式換熱器，沼氣池包括發(fā)酵廢液出口、沼氣出口和生物能入口，管式換熱器的出口通過回水栗接入集熱器。
[0010]所述氣化系統(tǒng)包括連接貧煤磨煤機和磨漿機的煤粉廢液混合制漿機，煤粉廢液混合制漿機連接氣化爐，氧氣通過流量計接入氣化爐中。
[0011 ]所述貧煤磨煤機連接有煤粒進料器，煤粉廢液混合制漿機通過直列栗連接氣化爐，氣化爐下方設(shè)置有灰渣收集盒。
[0012]所述沼氣池和氣化爐分別通過脫硫塔和除塵器接入合成氣反應(yīng)器。
[0013]所述合成氣反應(yīng)器連接有洗劑冷卻塔，洗劑冷卻塔連接有三通閥，三通閥的兩個出口分別連接儲氣罐和燃氣輪機組。
[0014]所述儲氣罐能夠放入油罐車上。
[0015]所述燃氣輪機組連接有換熱器。
[0016]所述生物能通過螺旋進料器通入沼氣池內(nèi)。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果:
[0018](I)本系統(tǒng)的原料供應(yīng)為生物質(zhì)能源和燃燒效率不高的貧煤資源，將兩者結(jié)合通過沼氣發(fā)酵技術(shù)、氣化技術(shù)、合成氣技術(shù)生產(chǎn)清潔的合成氣資源；
[0019](2)本系統(tǒng)中厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣只需要脫除S02，不需要分離其中的C02，最終與氣化產(chǎn)生的氣體同時進入合成氣反應(yīng)器，在一定的高溫和催化劑的作用下將氣體中所含的CH4和CO2轉(zhuǎn)化為只有CO和出的合成氣，使得沼氣資源進一步邁向市場化利用，打破了厭氧發(fā)酵系統(tǒng)中因產(chǎn)生的沼氣CO2含量過高或CO2分離成本過高使得其資源化利用受限的現(xiàn)狀；
[0020](3)氣化原料為煤粉聯(lián)合厭氧發(fā)酵廢液制成的漿液，解決了大中型厭氧發(fā)酵后發(fā)酵廢液處理難的問題，厭氧發(fā)酵廢液中的纖維素通過熱解后產(chǎn)生了清潔的可燃氣體，其中的腐植酸作為水煤漿的分散劑減少了化學添加劑的使用，其中的堿金屬對氣化過程中的化學反應(yīng)過程也起到了一定的催化用最后作為灰渣得以處理，煤粉聯(lián)合厭氧發(fā)酵廢液制成的漿液與單一原料煤漿氣化相比使得氣化效率提高，同時使得發(fā)酵廢液資源得以工業(yè)化利用而且節(jié)約水資源；
[0021](4)燃氣輪機發(fā)電機組產(chǎn)生的廢氣主要產(chǎn)物為高溫水蒸氣和C02，無其它對環(huán)境有害的物質(zhì)，只需將其余熱利用回收后直接排入大氣，省去了后續(xù)的煙氣處理設(shè)備，節(jié)約成本的同時保護了環(huán)境。