制备甲烷的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了制备甲烷的系统和方法，该系统包括：预处理单元，其具有垃圾入口、有机垃圾颗粒出口和无机垃圾出口；蓄热式旋转床，其内沿着炉底的转动方向依次形成进料区、干燥区、热解区和出料区，进料区有有机垃圾颗粒入口，干燥区有热解水出口，热解区有高温油气出口，出料区有热解炭出口；等离子气化室，其内设置有等离子体火炬，并且具有高温油气入口和合成气出口；净化装置，其具有合成气入口和净化气出口；甲烷合成装置，其具有净化气入口和甲烷出口。该系统通过将垃圾热解和等离子气化的高效结合来制备甲烷，不仅可以显著降低运行成本，而且提高了甲烷的产率(产率高达31％以上)和热值。

System and method for the preparation of methane

The invention discloses a system and method for preparing methane, the system comprises a pretreatment unit, which has the garbage entrance, organic waste and inorganic waste particle export export; regenerative rotary bed, the inner bottom are formed along the direction of rotation feeding area, dry area, pyrolysis zone and the discharge zone, feed area of organic waste particles entrance, dry zone pyrolysis pyrolysis zone with high temperature water outlet, oil and gas exports, the discharge area of pyrolytic carbon outlet; plasma gasification chamber is arranged in the plasma torch, and has high temperature oil and gas entrance and outlet gas; purification device, its synthesis gas and purified gas export entrance; synthesis device having methane, and methane gas entrance exit. The system can effectively reduce the operation cost and increase methane yield (yield up to 31%) and calorific value by combining waste pyrolysis with plasma gasification to produce methane.

【技术实现步骤摘要】
制备甲烷的系统和方法
本专利技术属于固体废弃物资源化处理领域，具体而言，本专利技术涉及制备甲烷的系统和方法。
技术介绍
垃圾处理问题目前已经成为我国继能源危机、水污染治理、工业废物处理后所面临的又一项严峻的环境问题。目前我国城市生活垃圾年产生量约2.5亿吨，城市周边累积堆存垃圾已达70亿吨，占地约80多万亩，661个城市中约有2/3的城市被垃圾包围，每年经济损失高达300亿元人民币。生活垃圾常用的处理方式有填埋、焚烧和堆肥，其中填埋、堆肥已陷入占用大量用地、产品销路不畅、资源化水平低的困境，而焚烧虽然能达到减容减量和资源化利用的目的，其处理却始终无法摆脱二噁英污染的问题。垃圾热解处理是目前公认的相对于垃圾焚烧更好的处理方式，不仅能够清洁实现垃圾的减量化处理，环境友好性强，而且可获得价值更高的油、气和固体炭，从原理上避免了二噁英的生成，同时大部分的重金属在热解过程中融入灰渣，减少了排放量。然而在垃圾回转窑热解工艺中，其焦油产量较多，容易堵塞管道、腐蚀设备等，经常停车检修，并且后端需要复杂的油水分离及净化装置，导致投资大大增加。因此，现有处理垃圾的技术有待进一步改进。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种制备甲烷的系统和方法，采用该系统不仅可以解决热解过程中热解油堵塞、腐蚀设备的问题，而且避免了热解油气后续分离过程复杂的工艺流程，并且通过将垃圾热解和等离子气化的高效结合来制备甲烷，不仅可以显著降低运行成本，而且提高了甲烷的产率(产率高达31％以上)和热值。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种制备甲烷的系统。根据本专利技术的实施例，所述系统包括：预处理单元，所述预处理单元具有垃圾入口、有机垃圾颗粒出口和无机垃圾出口；蓄热式旋转床，所述蓄热式旋转床内沿着炉底的转动方向依次形成进料区、干燥区、热解区和出料区，所述进料区布置有有机垃圾颗粒入口，所述有机垃圾颗粒入口与所述有机垃圾颗粒出口相连，所述干燥区布置有热解水出口，所述热解区布置有高温油气出口，所述出料区布置有热解炭出口；等离子气化室，所述等离子气化室内设置有等离子体火炬，并且所述等离子气化室具有高温油气入口和合成气出口，所述高温油气入口与所述高温油气出口相连；净化装置，所述净化装置具有合成气入口和净化气出口，所述合成气入口与所述合成气出口相连；甲烷合成装置，所述甲烷合成装置具有净化气入口和甲烷出口，所述净化气入口与所述净化气出口相连。由此，根据本专利技术实施例的制备甲烷的系统通过将垃圾进行预处理，可以将垃圾中的金属、渣土等无机垃圾分选出来，并且得到粒径较小的有机垃圾颗粒，从而不仅可以减少后续蓄热式旋转床和等离子气化室的能耗，而且可以降低后续灰渣的含量，并且在蓄热式旋转床内对有机垃圾颗粒进行热解处理，不会产生二噁英等二次污染物，同时将热解产生的高温油气直接热送至等离子气化室进行气化产生合成气，可有效降低等离子气化室的能耗，增加系统的热利用率，降低系统的运行成本，并且因等离子气化室内的温度较高，蓄热式旋转床内产生的高温油气在进入等离子气化室内会瞬间气化，生成大量的合成气，不会产生焦油，从而可以解决现有技术中存在的产生热解油堵塞和腐蚀设备的问题，然后将所得合成气通过净化装置进行净化处理后供给至甲烷合成装置中制备甲烷，可以显著提高所得甲烷的品位。由此，采用该系统不仅可以解决热解过程中热解油堵塞、腐蚀设备的问题，而且避免了热解油气后续分离过程复杂的工艺流程，并且通过将垃圾热解和等离子气化的高效结合来制备甲烷，不仅可以显著降低运行成本，而且提高了甲烷的产率(产率高达31％以上)和热值。另外，根据本专利技术上述实施例的制备甲烷的系统，还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述预处理单元包括依次相连的分选装置和粉碎装置。由此，有利于降低后续蓄热式旋转床和等离子气化室的能耗。在本专利技术的一些实施例中，所述等离子气化室内的侧壁上设置有至少两个所述等离子体火炬。由此，可进一步降低系统的能耗，同时保证等离子气化室的高气化效率。在本专利技术的一些实施例中，所述制备甲烷的系统进一步包括：熄焦装置，所述熄焦装置具有热解炭入口、冷却水入口和灰渣出口，所述热解炭入口与所述热解炭出口相连。由此，有利于提高整个系统的经济性。在本专利技术的再一个方面，本专利技术提出了一种采用上述制备甲烷的系统制备甲烷的方法，根据本专利技术的实施例，该方法包括：(1)将垃圾供给至所述预处理单元中进行预处理，以便得到有机垃圾颗粒和无机垃圾；(2)将所述有机垃圾颗粒供给至所述蓄热式旋转床，使得所述有机垃圾颗粒依次经过进料区、干燥区、热解区和出料区，得到热解水、高温油气和热解炭；(3)将所述高温油气供给至所述等离子气化室中进行气化处理，以便得到含有一氧化碳和氢气的合成气；(4)将所述含有一氧化碳和氢气的合成气供给至所述净化装置中进行净化处理，以便得到净化气；(5)将所述净化气供给至所述甲烷合成装置中，以便得到甲烷。由此，根据本专利技术实施例的制备甲烷的方法将垃圾进行预处理，可以将垃圾中的金属、渣土等无机垃圾分选出来，并且得到粒径较小的有机垃圾颗粒，从而不仅可以减少后续蓄热式旋转床和等离子气化室的能耗，而且可以降低后续灰渣的含量，并且在蓄热式旋转床内对有机垃圾颗粒进行热解处理，不会产生二噁英等二次污染物，同时将热解产生的高温油气直接热送至等离子气化室进行气化产生合成气，可有效降低等离子气化室的能耗，增加系统的热利用率，降低系统的运行成本，并且因等离子气化室内的温度较高，蓄热式旋转床内产生的高温油气在进入等离子气化室内会瞬间气化，生成大量的合成气，不会产生焦油，从而可以解决现有技术中存在的产生热解油堵塞和腐蚀设备的问题，然后将所得合成气通过净化装置进行净化处理后供给至甲烷合成装置中制备甲烷，可以显著提高所得甲烷的品位。由此，采用该方法不仅可以解决现有热解过程中热解油堵塞、腐蚀设备的问题，而且避免了热解油气后续分离过程复杂的工艺流程，并且通过将垃圾热解和等离子气化的高效结合来制备甲烷，不仅可以显著降低运行成本，而且提高了甲烷的产率(产率高达31％以上)和热值。在本专利技术的一些实施例中，所述预处理包括分选处理和粉碎处理。由此，有利于降低后续蓄热式旋转床和等离子气化室的能耗。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(1)中，所述有机垃圾颗粒的平均粒径不高于100mm。由此，可以显著提高有机垃圾颗粒的热解效率。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(2)中，所述干燥区的温度为450～650摄氏度，所述热解区的温度为750～1050摄氏度。由此，可以进一步提高有机垃圾颗粒的热解效率。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(3)中，所述气化处理的温度为1250～1550摄氏度。由此，可以显著提高高温油气的气化效率。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(5)中，所述甲烷合成装置中布置有镍基催化剂。由此，可进一步提高制备甲烷的效率。在本专利技术的一些实施例中，所述制备甲烷的方法进一步包括：(6)将步骤(2)得到的所述热解炭供给至所述熄焦装置中与冷却水接触，以便得到灰渣。由此，有利于提高整个系统的经济性。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备甲烷的系统，其特征在于，包括：预处理单元，所述预处理单元具有垃圾入口、有机垃圾颗粒出口和无机垃圾出口；蓄热式旋转床，所述蓄热式旋转床内沿着炉底的转动方向依次形成进料区、干燥区、热解区和出料区，所述进料区布置有有机垃圾颗粒入口，所述有机垃圾颗粒入口与所述有机垃圾颗粒出口相连，所述干燥区布置有热解水出口，所述热解区布置有高温油气出口，所述出料区布置有热解炭出口；等离子气化室，所述等离子气化室内设置有等离子体火炬，并且所述等离子气化室具有高温油气入口和合成气出口，所述高温油气入口与所述高温油气出口相连；净化装置，所述净化装置具有合成气入口和净化气出口，所述合成气入口与所述合成气出口相连；甲烷合成装置，所述甲烷合成装置具有净化气入口和甲烷出口，所述净化气入口与所述净化气出口相连。

【技术特征摘要】
1.一种制备甲烷的系统，其特征在于，包括：预处理单元，所述预处理单元具有垃圾入口、有机垃圾颗粒出口和无机垃圾出口；蓄热式旋转床，所述蓄热式旋转床内沿着炉底的转动方向依次形成进料区、干燥区、热解区和出料区，所述进料区布置有有机垃圾颗粒入口，所述有机垃圾颗粒入口与所述有机垃圾颗粒出口相连，所述干燥区布置有热解水出口，所述热解区布置有高温油气出口，所述出料区布置有热解炭出口；等离子气化室，所述等离子气化室内设置有等离子体火炬，并且所述等离子气化室具有高温油气入口和合成气出口，所述高温油气入口与所述高温油气出口相连；净化装置，所述净化装置具有合成气入口和净化气出口，所述合成气入口与所述合成气出口相连；甲烷合成装置，所述甲烷合成装置具有净化气入口和甲烷出口，所述净化气入口与所述净化气出口相连。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预处理单元包括依次相连的分选装置和粉碎装置。3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述等离子气化室内的侧壁上设置有至少两个所述等离子体火炬。4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，进一步包括：熄焦装置，所述熄焦装置具有热解炭入口、冷却水入口和灰渣出口，所述热解炭入口与所述热解炭出口相连。5.一种采用权利要求1-4中任一项所述的系统制备甲烷的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘璐，张安强，任浩华，蔡先明，肖磊，吴道洪，
申请(专利权)人：北京神雾环境能源科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11