[实用新型]一种垃圾生物质燃气的增氢装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及生物质燃气增氢领域，具体而言，涉及一种垃圾生物质燃气的增氢装置。

背景技术

生活垃圾、秸秆、枝桠柴等统称为垃圾生物质。垃圾生物质通过卧式气化炉可制得热值约5000kcal/m³的燃气，该燃气含CO₂约22％，脱去CO₂后燃气热值约6200kcal/m³。国家标准规定天然气热值应＞7500kcal/m³。热值6200kcal/m³的燃气不能并入城市天然气管网，也不能供加气站给汽车加气。这就需要采用甲烷化将其燃气热值提高到＞7500kcal/m³。甲烷化工艺要求原料气组分中的H₂：CO比为3:1，但生物质燃气经脱氧工序，燃气中的O与H₂生成H₂O排出，燃气中基本不含H₂或者H₂极少，CO含量却高达40％，所以必须增H₂，否则无法甲烷化。

增H₂的原理是：向燃气中加入水蒸气，在设定压力、温度及催化剂条件下发生CO+H₂O→H₂+CO₂变换反应，使燃气组分中的CO减少，H₂增加。这种增H₂技术也叫CO变换技术。现有变换技术有：煤制天然气变换技术、煤制甲醇变换技术、合成氨变换技术等，其设备投资都很大，其中：

(1)煤制天然气变换及其甲烷化，是要将煤气中的部分CO变换成H₂，使H₂：CO比达3：1，然后在甲烷化合成塔中进行如下反应：3H₂+CO→CH₄+H₂O，经干燥将H₂O排掉，煤制天然气CH₄含量达94-96％。我国已批准建设的煤制天然气项目，变换及其甲烷化部分的投资没有低于100亿元的，其中变换增H₂部分的投资约占40％。我国煤制天然气变换及其甲烷化为引进技术，共3种：①英国戴维甲烷化技术(CRG)、②丹麦托普索甲烷化技术(TREMPTM)、③德国齐鲁甲烷化技术(Lurgi)。国内设计院只能在引进工艺包基础上进行工程化，不能改变其工艺包参数。

(2)合成氨项目吨/氨投资视原料不同(煤、天然气、焦炉煤气)，通常为0.3万元-0.4万元/吨氨，年产30万t合成氨项目，投资10亿元左右，其中变换技术设备的投资占很大比例。合成氨的变换属于深度变换，因为CO对合成氨催化剂有毒害作用，所以，要求合成气中CO和CO₂体积分数小于10×10^-6，其中，出变换炉的变换气CO体积分数应＜0.4％，这不能少于三级变换，1套变换增H₂设备约28台，所以投资很大。

(3)煤制甲醇项目规模，通常不小于年产甲醇20万t，投资不小于8-9亿元，其核心是变换及其甲烷化设备(国家发改委文件规定年产小于100万t甲醇的项目不批)。

以上现有变换技术的设备投资很大，不适用于垃圾生物质制燃气项目，因此，现有变换技术无法套用到垃圾生物质制燃气项目上。我国区县城区日产出生活垃圾通常≤300t/d，这种规模的垃圾制气项目总投资约1500万元，其变换增H₂及其甲烷化设备工程应＜400万元，其中，增H₂设备工程应＜150万元。若投资过大，项目财务内部收益率(IRR)和财务净现值(NPV)不可行。

有鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

针对现有煤制天然气变换技术、煤制甲醇变换技术、合成氨变换技术，反应热不是在一个内循环系统中循环，而是输送至锅炉生产过热蒸汽，过热蒸汽输送至蒸汽轮机发电，流程复杂，投资大；本实用新型提供了一种垃圾生物质燃气的增氢方法，该方法是将垃圾生物质制得的燃气，置于一个内循环系统中实现增H₂，流程简单，投资大大缩减。