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(zhuān)利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)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(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)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(yùn)行后，每天產(chǎn)生的副產(chǎn)品沼液沼渣少則幾百?lài)崳鄤t可達(dá)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(lèi)，養(yǎng)殖類(lèi)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(guò)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(guò)食物鏈最終影響到人類(lèi)的健康和安全，因此其在養(yǎng)殖方面越來(lái)越收到限制。沼渣在土地利用方面普遍存在過(guò)度使用造成土壤遭受重金屬、抗生素累積、水體富營(yíng)養(yǎng)化、磷元素在土壤中過(guò)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(dāng)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(lái)越受到限制。
[0004]沼氣發(fā)酵廢液中含有大量的有機(jī)質(zhì)和腐植酸，沼渣物理特性及沼渣纖維化學(xué)成分測(cè)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?jǐn)?shù)與沼渣纖維對(duì)比分析可知，經(jīng)過(guò)厭氧發(fā)酵后的沼渣纖維中纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)較水稻、小麥和玉米等農(nóng)作物秸桿高5%以上，同時(shí)半纖維素質(zhì)量分?jǐn)?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?jǐn)?shù)基本未變。這一結(jié)果表明，厭氧發(fā)酵對(duì)纖維成分中的木質(zhì)素沒(méi)有影響，而使得半纖維素相對(duì)含量減少，纖維素相對(duì)含量增加，這對(duì)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(lái)沼渣作為固體燃料的研究正在處于起步階段，Kratzeisen對(duì)兩種不同原料的沼渣進(jìn)行脫水后燃燒實(shí)驗(yàn)，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(guó)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]水煤漿(CoalWater Slurry，簡(jiǎn)稱(chēng)CWS)作為一種低污染，高效率，流動(dòng)性強(qiáng)的新型清潔燃料近年來(lái)在國(guó)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(xué)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(diǎn):良好的穩(wěn)定性、水煤漿的粘度要低、煤粉顆粒要達(dá)到一定的細(xì)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(jìn)的煤利用技術(shù)之一，而且也是我國(guó)潔凈煤技術(shù)中的一項(xiàng)主要內(nèi)容〃水煤漿還被認(rèn)為是最有發(fā)展前景的代油燃料。根據(jù)中國(guó)富煤，缺油，少氣的能源資源特點(diǎn)，資源利用率較低，環(huán)境污染嚴(yán)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(duì)于發(fā)揮中國(guó)煤炭資源優(yōu)勢(shì)，既符合國(guó)情要求，又可保證能源安全，具有現(xiàn)實(shí)和長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。自從70年代以來(lái)，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(guó)、瑞典、日本、澳大利亞等國(guó)家基于長(zhǎng)期的能源戰(zhàn)略考慮將其作為以煤代油燃料的技術(shù)儲(chǔ)備，對(duì)水煤漿進(jìn)行了大量地研究開(kāi)發(fā)和試驗(yàn)。從80年代以來(lái)，水煤漿技術(shù)已經(jīng)成為中國(guó)一項(xiàng)關(guān)鍵的研究與開(kāi)發(fā)，課題經(jīng)歷了六五到九五，4個(gè)五年計(jì)劃的攻關(guān)，我國(guó)在技術(shù)開(kāi)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(shì)頭。近30年來(lái)，中國(guó)的水煤漿技術(shù)，在制漿、貯運(yùn)、燃燒應(yīng)用等許多方面，都取得了十分可喜的長(zhǎng)足發(fā)展，且收到了良好的節(jié)能效益，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0007]本實(shí)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(wèn)題。
[0008]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)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(jī)，磨漿機(jī)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(jī)和氣化爐，氣化系統(tǒng)將磨漿機(jī)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(chǔ)氣罐和燃?xì)廨啓C(jī)組。
[0009]所述沼氣池恒溫發(fā)酵系統(tǒng)包括平板太陽(yáng)能集熱器，平板太陽(yáng)能集熱器連接儲(chǔ)熱水箱，儲(chǔ)熱水箱通過(guò)閥門(mén)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(guò)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(jī)和磨漿機(jī)的煤粉廢液混合制漿機(jī)，煤粉廢液混合制漿機(jī)連接氣化爐，氧氣通過(guò)流量計(jì)接入氣化爐中。
[0011 ]所述貧煤磨煤機(jī)連接有煤粒進(jìn)料器，煤粉廢液混合制漿機(jī)通過(guò)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(guò)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(gè)出口分別連接儲(chǔ)氣罐和燃?xì)廨啓C(jī)組。
[0014]所述儲(chǔ)氣罐能夠放入油罐車(chē)上。
[0015]所述燃?xì)廨啓C(jī)組連接有換熱器。
[0016]所述生物能通過(guò)螺旋進(jìn)料器通入沼氣池內(nèi)。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)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(guò)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(shí)進(jìn)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(jìn)一步邁向市場(chǎng)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(guò)高或CO2分離成本過(guò)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(wèn)題，厭氧發(fā)酵廢液中的纖維素通過(guò)熱解后產(chǎn)生了清潔的可燃?xì)怏w，其中的腐植酸作為水煤漿的分散劑減少了化學(xué)添加劑的使用，其中的堿金屬對(duì)氣化過(guò)程中的化學(xué)反應(yīng)過(guò)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(shí)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?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的廢氣主要產(chǎn)物為高溫水蒸氣和C02，無(wú)其它對(duì)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(shí)保護(hù)了環(huán)境。