[发明专利]利用秸秆废弃物制备生物天然气和碳酸盐的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物能源应用技术领域，具体涉及一种利用秸秆废弃物制备生物天然气和碳酸盐的方法。

背景技术

我国是能源短缺国家，也是生物质资源大国。据统计，我国每年秸秆生产量为7.2亿多吨，除去用于造纸、饲料和还田外，还有3.9亿吨可以用于秸秆发电、秸秆气化制生物燃气和秸秆制沼气等生物能源生产。同时，我国每年产生的城市生活垃圾，高达1.8亿吨，其中52％的成份适合做厌氧发酵产生沼气的原料。

秸秆发电，是以秸秆为主要燃料的一种发电方式，又分为秸秆气化发电和秸秆燃烧发电。秸秆气化发电是将秸秆在缺氧状态下燃烧，发生化学反应，生产高品质、易输送、利用效率高的气体，利用这些产生的气体再进行发电。但秸秆气化发电工艺过程复杂，难以适应大规模应用，主要用于较小规模的发电项目。秸秆直接燃烧发电是21世纪初期实现规模化应用唯一现实的途径。但是，相对于燃煤设备，秸秆燃烧发电设备的设计建设经验相对较少。而且，秸秆还具有独特的特性，使其很难达到较高的蒸汽参数。尤其是秸秆中氯化物含量较高，增加了锅炉在高蒸汽压力下腐蚀的可能性。多数秸秆燃烧发电厂的发电效率只能达到30％左右。

秸秆气化制生物燃气，是将秸秆通过密闭缺氧，采用干馏热解法及热化学氧化法后产生可燃气体。秸秆气化制生物燃气具有良好的发展前景；然而由于秸秆本身是低热值的可燃气体，热值尽在1000～2000Kcal/Nm³，其产生的火焰温度低、热值低，实际利用效率欠佳，并且，秸秆气中焦油含量较多，容易堵塞燃气口。通过对现有文献的检索发现，申请号为201010533832.1的发明专利公开了一种利用秸秆气制备合成天然气的方法；通过将常规的秸秆气加压、加热后，输入到一氧化碳和氢气的转化器，在镍系催化剂的作用下进行反应，得到主要成分为甲烷、二氧化碳、水及杂质成分的转化混合气，再经冷却、气液分离及净化处理后获得甲烷含量大于95％的合成天然气，其热值可提高到≥8000Kcal/Nm³。然而，该过程中对转化器内发生的催化反应的稳定性和连续性有着极高的要求，相应的对催化剂、转化器设备有了更高的要求，然而，目前转化器技术很难达到这样的要求，因此，该方法的实施有待于相关设备技术水平的提高。

秸秆制沼气是目前发展较为全面的秸秆应用技术。然而，秸秆制沼气的产气效果并没有市场上介绍的那么好，其产气的稳定性好和连续性是制约其进一步发展的主要瓶颈。这是由于秸秆成分中缺少氮素，不利于产甲烷菌的生长，因此利用秸秆制沼气需要技术革新，现在普遍采用的常温厌氧发酵技术还不能完全满足秸秆沼气产业化的需要，秸秆中含有大量的纤维素、木质素，这是导致发酵产气率低的主要因素。若将秸秆直接入沼气池进行发酵产气慢、产气量少、不经济、无法大面积推广应用。因此，目前的研究主要集中在秸秆的预处理方面，使秸秆经过好氧发酵后，秸秆变柔软、疏松，以利于厌氧产氢产乙酸菌分解利用。此外，现有技术中，还未能实现对沼气中含有的二氧化碳进行有效的、规模化的利用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种利用秸秆废弃物制备生物天然气和碳酸盐的方法。本发明的方法制备得到的生物天然气产气稳定连续、产气率高、经济效益好等优点；利用沼气中二氧化碳制碳酸盐技术，属于全世界范围内首创。同时，需要的设备为国内易于采购，适合实际应用时的大范围推广。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明涉及一种利用秸秆废弃物制备生物天然气和碳酸盐的方法，包括如下步骤：

A、将打碎的秸秆和分拣处理后生活垃圾混合，进入堆沤池，在50～60℃好氧发酵，堆沤5～7天；

B、堆沤后的混合原料，与水混合，调节总固体物质的重量百分比浓度为8～12％，进入厌氧发酵罐，在33～37℃厌氧发酵，产出沼气；或是调节总固体物质的重量百分比浓度为20～30％，进入厌氧发酵罐，在53～57℃厌氧发酵，产出沼气；

C、将所述沼气依次通过氧化铁干式脱硫、醇胺溶液脱碳、三甘醇(TEG)脱水，使得沼气中的甲烷和二氧化碳完全分离；

D、分离出的甲烷即生物天然气；

E、分离出的二氧化碳，从塔底进入碳化塔，与塔顶喷淋下来的氢氧化钾逆流接触，进行碳化反应，将反应所得混合产物煅烧，即得所述碳酸盐。

优选地，步骤A中，所述打碎的秸秆指的是经打碎至2～3mm的秸秆；所述分拣处理后生活垃圾指的是：将生活垃圾经过破袋、筛选、磁选、沉淀，分离出建筑垃圾、金属物质、织物和有毒物质后经粉碎机打碎。