一种有机废弃物厌氧-热解耦合联产电气炭的工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种有机废弃物厌氧‑热解耦合联产电气炭的工艺，以厌氧预处理后的固体剩余物作为热解的原料，厌氧发酵过程中通过甲烷菌的作用，在厌氧系统中，一些游离于生物质大分子周围的有机分子如蛋白、脂肪与无定形状态的半纤维素发生水解反应生成沼气，剩余的纤维素与木质素不能被厌氧系统所利用，干燥后进入热解反应器，利用热化学法制备H2、CH4、CO等能源气体，从而提高能源气体产率，提高醋糟的减量率；厌氧发酵工艺与热解反应的气体经变压吸附脱除CO2，得到纯能源气体，应用于发电与供气，副产的生物炭可应用于土壤修复，余热经过回收，提高热利用率。该系统可以实现能量自给。

【技术实现步骤摘要】
一种有机废弃物厌氧-热解耦合联产电气炭的工艺
本专利技术属于固体废弃物能源化
，特别涉及一种有机废弃物厌氧-热解耦合联产电气炭的工艺。
技术介绍
生物质能作为唯一含碳资源的绿色再生能源，分布广泛，来源充足，将是理想的能源选择去解决日益突出的能源问题和环境问题，实现能源供给的多元化，同时可以获得高附加值化学品。有机固体废物是一类重要的生物质资源，传统燃烧产生的固体颗粒物造成严重的污染影响了我国农业绿色发展，其绿色转化利用是可再生能源领域的研究热点之一。有机固体废物热解可以得到合成气、甲烷、焦油和残渣，合成气与甲烷作为能源气体，可以作为燃料进行燃烧发电或燃料电池发电，残渣通过表面活化与机械改性，或作为载体负载有效元素，可以应用于土壤污染修复。对于一些有机质较高的有机废弃物如餐厨废物、酿醋废物、农林废物等，通常利用厌氧发酵生产沼气技术实现能源化利用。然而单一的厌氧发酵技术只能部分处理有机废弃物，得到的沼渣会形成二次污染。基于有机废弃物的生物质组成，将厌氧处理后的沼渣经过干燥，作为热解反应的原料，通过厌氧-热解耦合技术实现其能源化与资源化利用是最佳路径。
技术实现思路
本专利技术提供一种有机废弃物厌氧-热解耦合联产电气炭的工艺，以解决现有技术中的问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种有机废弃物厌氧-热解耦合联产电气炭的工艺，包括以下步骤：将体积比为1:1的有机废弃物1和厌氧活性污泥加入厌氧发酵罐2中进行第一次厌氧发酵；第一次厌氧发酵得到的含有CO2与CH4的沼气13，进入变压吸附装置5通过变压吸附CO2，得到能源气体16；第一次厌氧发酵得到的厌氧消化反应出料经固液分离后，沼液回流进入厌氧发酵罐2中循环使用，加入新的有机废弃物1，进行第二次厌氧发酵；第二次厌氧发酵得到的固体剩余物经过干燥，进入热解反应器3热解；热解反应器3热解反应得到的热解气12，进入变压吸附装置5通过变压吸附除去CO2，得到能源气体16；由变压吸附装置5得到的能源气体16，一部分进入内燃机发电系统4转化为电17为局域电网8供电，另一部分直接通过气体输送管道为局域燃气网9供燃气；热解反应器3热解反应得到的热解残渣作为生物炭14进入机械包埋系统6，并在其中加入MnO2负载于生物炭14中，作为土壤修复剂18应用于土壤修复区10；热解反应器3热解反应得到的余热15、内燃机发电系统4得到的余热15、变压吸附装置5得到的余热15和机械包埋系统6得到的余热15，均经过回收，进入热力循环系统7为局域供热网11供热。进一步的，所述有机废弃物包括餐厨废物、酿醋废物和农林废物中的一种或多种以任意比例的混合物。进一步的，所述有机废弃物1是固含量为30-50%的浆体。进一步的，所述厌氧活性污泥的含水率为95%。进一步的，所述第一次厌氧发酵的时间为30-40天，所述第一次厌氧发酵控制反应温度为30-40℃。进一步的，回流循环使用的沼液与新加入的有机废弃物1的质量比为1：1-1：3。进一步的，所述第二次厌氧发酵的时间为7-10天，所述第二次厌氧发酵控制反应温度为30-40℃。进一步的，所述生物炭14中负载的MnO2的质量为生物炭14质量的3%。进一步的，所述热解反应器3热解反应的温度控制在600-800℃。进一步的，所述热解反应器3包括固定床、流化床和沸腾床。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、厌氧-热解耦合技术对有机废弃物的整体干基减量率能够达到85%以上。2、厌氧-热解耦合技术整体上有效提高能源气体产率，发电供能，副产生物炭，达到了系统的废物零排放。3、厌氧-热解耦合工艺通过热量回收，自给发电，供气，实现能量自给。附图说明图1是本专利技术的工艺流程示意图；其中：1-有机废弃物，2-厌氧发酵罐，3-热解反应器，4-内燃机发电系统，5-变压吸附装置，6-机械包埋系统，7-热力循环系统，8-局域电网，9-局域燃气网，10-土壤修复区，11-局域供热网，12-热解气，13-沼气，14-生物炭，15-余热，16-能源气体，17-电，18-土壤修复剂。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作更进一步的说明。实施例1一种有机废弃物厌氧-热解耦合联产电气炭的工艺，包括以下步骤：有机废弃物经过厌氧发酵得到的残渣作为热解反应的反应原料，将厌氧发酵得到沼气与热解反应器得到的热解气通过变压吸附脱除CO2得到能源气体，能源气体通入局域燃气网应用于供气，也可以经过内燃机发电系统产生电，为局域电网供电。热解反应器得到的热解残渣经过机械改性得到土壤修复剂应用于土壤修复区。热解反应器、内燃机发电系统、变压吸附与机械改性得到的余热经过热力循环系统进行热量回收。实施例2一种有机废弃物厌氧-热解耦合联产电气炭的工艺，包括以下步骤：将固含率>30%的原醋糟与接种物加入到厌氧发酵罐中进行厌氧发酵，不断搅拌，混合均匀，产生为0.20-0.25m3/kg甲烷，发酵30天后，取出部分醋糟渣，沼液经过回流至发酵罐内，并每天重复该操作，获得厌氧后的醋糟。厌氧后的醋糟经过混合均匀、脱水干燥，破碎至3mm以下，放入固定床热解反应器中热解，热解气氛为氮气气氛，热解温度为600℃。热解得到H2、CH4、CO等能源气体，气产率为45%，生物炭产率为36%，其中能源气体H2+CO+CH4总比例为84%。总体上固体干基减量率达85%，能源气体产率达50%。能源气体与热解残渣从600℃降至室温的热量均可通过换热器回收利用，每立方米的能源气体至少发2度电，发电系统产生的热能也可以回收利用。实施例3一种有机废弃物厌氧-热解耦合联产电气炭的工艺，包括以下步骤：将体积比为1:1的有机废弃物1（固含量为40%的浆体餐厨废物）和厌氧活性污泥（含水率为95%）加入厌氧发酵罐2中进行第一次厌氧发酵，第一次厌氧发酵的时间为35天，第一次厌氧发酵控制反应温度为35℃；第一次厌氧发酵得到的含有CO2与CH4的沼气13，进入变压吸附装置5通过变压吸附CO2，得到能源气体16；第一次厌氧发酵得到的厌氧消化反应出料经固液分离后，沼液回流进入厌氧发酵罐2中循环使用，加入新的有机废弃物1，回流循环使用的沼液与新加入的有机废弃物1的质量比为1：2，进行第二次厌氧发酵，第二次厌氧发酵的时间为8天，第二次厌氧发酵控制反应温度为35℃；第二次厌氧发酵得到的固体剩余物经过干燥，进入热解反应器3热解，热解反应的温度控制在700℃，所述热解反应器3包括固定床、流化床和沸腾床；热解反应器3热解反应得到的热解气12，进入变压吸附装置5通过变压吸附除去CO2，得到能源气体16；由变压吸附装置5得到的能源气体16，一部分进入内燃机发电系统4转化为电17为局域电网8供电，另一部分直接通过气体输送管道为局域燃气网9供燃气；热解反应器3热解反应得到的热解残渣作为生物炭14进入机械包埋系统6，并在其中加入MnO2负载于生物炭14中，生物炭14中负载的MnO2的质量为生物炭14质量的3%，作为土壤修复剂18应用于土壤修复区10；热解反应器3热解反应得到的余热15、内燃机发电系统4得到的余热15、变压吸附装置5得到的余热15和机械包埋系统6得到的余热15，均经过回收，进入热力循环系统7为局域供热网11供热。实施例4一种有机废弃物厌氧-热解耦合联产电气炭的工艺，包括以下步骤：将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机废弃物厌氧‑热解耦合联产电气炭的工艺，其特征在于，包括以下步骤：将体积比为1:1的有机废弃物（1）和厌氧活性污泥加入厌氧发酵罐（2）中进行第一次厌氧发酵；第一次厌氧发酵得到的含有CO2与CH4的沼气（13），进入变压吸附装置（5）通过变压吸附CO2，得到能源气体（16）；第一次厌氧发酵得到的厌氧消化反应出料经固液分离后，沼液回流进入厌氧发酵罐（2）中循环使用，加入新的有机废弃物（1），进行第二次厌氧发酵；第二次厌氧发酵得到的固体剩余物经过干燥，进入热解反应器（3）热解；热解反应器（3）热解反应得到的热解气（12），进入变压吸附装置（5）通过变压吸附除去CO2，得到能源气体（16）；由变压吸附装置（5）得到的能源气体（16），一部分进入内燃机发电系统（4）转化为电（17）为局域电网（8）供电，另一部分直接通过气体输送管道为局域燃气网（9）供燃气；热解反应器（3）热解反应得到的热解残渣作为生物炭（14）进入机械包埋系统（6），并在其中加入MnO2负载于生物炭（14）中，作为土壤修复剂（18）应用于土壤修复区（10）；热解反应器（3）热解反应得到的余热（15）、内燃机发电系统（4）得到的余热（15）、变压吸附装置（5）得到的余热（15）和机械包埋系统（6）得到的余热（15），均经过回收，进入热力循环系统（7）为局域供热网（11）供热。...

【技术特征摘要】
1.一种有机废弃物厌氧-热解耦合联产电气炭的工艺，其特征在于，包括以下步骤：将体积比为1:1的有机废弃物（1）和厌氧活性污泥加入厌氧发酵罐（2）中进行第一次厌氧发酵；第一次厌氧发酵得到的含有CO2与CH4的沼气（13），进入变压吸附装置（5）通过变压吸附CO2，得到能源气体（16）；第一次厌氧发酵得到的厌氧消化反应出料经固液分离后，沼液回流进入厌氧发酵罐（2）中循环使用，加入新的有机废弃物（1），进行第二次厌氧发酵；第二次厌氧发酵得到的固体剩余物经过干燥，进入热解反应器（3）热解；热解反应器（3）热解反应得到的热解气（12），进入变压吸附装置（5）通过变压吸附除去CO2，得到能源气体（16）；由变压吸附装置（5）得到的能源气体（16），一部分进入内燃机发电系统（4）转化为电（17）为局域电网（8）供电，另一部分直接通过气体输送管道为局域燃气网（9）供燃气；热解反应器（3）热解反应得到的热解残渣作为生物炭（14）进入机械包埋系统（6），并在其中加入MnO2负载于生物炭（14）中，作为土壤修复剂（18）应用于土壤修复区（10）；热解反应器（3）热解反应得到的余热（15）、内燃机发电系统（4）得到的余热（15）、变压吸附装置（5）得到的余热（15）和机械包埋系统（6）得到的余热（15），均经过回收，进入热力循环系统（7）为局域供热网（11）供热。2.根据权利要求1所述的有机废弃物厌氧-热解耦合联产电气炭的...

【专利技术属性】
技术研发人员：高阳，秦笑梅，赵紫祥，张蕴，
申请(专利权)人：江苏久力环境科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32