[发明专利]沼气脱碳与甲烷重整的耦合装置及沼气脱碳重整系统

说明书

本发明涉及燃气脱碳技术领域，具体公开一种沼气脱碳与甲烷重整的耦合装置及沼气脱碳重整系统，沼气脱碳与甲烷重整的耦合装置包括：储料段，储料段用于存储沼气和水蒸气；脱碳段，与储料段连通的脱碳段用于存储除二氧化碳的脱碳剂；预热层，预热层包覆在储料段和脱碳段的外侧；中转段，与脱碳段连通的中转段用于存储从脱碳段来的甲烷和水蒸气；重整段，重整段包括反应通道和供热通道，供热通道的热气进口用于与SOFC的高温排气口连通，供热通道的热气出口与预热层的热气进口连通。本发明提供一种沼气脱碳与甲烷重整的耦合装置及沼气脱碳重整系统，可以充分利用SOFC高温排气中的热量，达到经济节能的目的。

技术领域

本发明涉及燃气脱碳技术领域，尤其涉及一种沼气脱碳与甲烷重整的耦合装置及沼气脱碳重整系统。

背景技术

沼气是由生物质等有机物质经过厌氧发酵制备得到的一种富含CH₄的气体。由于我国生物质资源丰富，将其制作为沼气可以极大程度缓解我国天然气供应紧张的状况。沼气中的CH₄既可用于燃烧供热和反应发电，也可以作为化工原料经过重整工序后制成CO与H₂合成气，合成气具有多种化工用途。

由于沼气中CO₂含量高达40％左右，因此沼气在利用之前需要进行脱碳处理。目前用到的脱碳方法有组多，但均需要较大的热量支持，进而限制了沼气脱碳的发展以及沼气资源的利用。

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC)是一种高效发电装置，具有运行温度高(600℃～1000℃)和燃料利用率高(90％)等特点，高效发电的同时可以产生高温的排气，一般地，高温的排气会被直接排放，导致能量的浪费。

因此，需要一种装置，可以充分利用SOFC高温排气中的热量，以达到经济节能的目的。

发明内容

本发明的一个目的在于，提供一种沼气脱碳与甲烷重整的耦合装置，可以充分利用SOFC高温排气中的热量，达到经济节能的目的。

本发明的另一个目的在于，提供一种沼气脱碳重整系统，可以充分利用SOFC高温排气中的热量，达到经济节能的目的。

为达以上目的，一方面，本发明提供一种沼气脱碳与甲烷重整的耦合装置，包括：

储料段，所述储料段用于存储沼气和水蒸气；

脱碳段，与所述储料段连通的所述脱碳段用于存储除二氧化碳的脱碳剂；

预热层，所述预热层包覆在所述储料段和脱碳段的外侧；

中转段，与所述脱碳段连通的所述中转段用于存储从脱碳段来的甲烷和水蒸气；

重整段，所述重整段包括：

反应通道，所述反应通道的上端与所述中转段连通，所述反应通道的下端与所述重整段的外部空间连通；所述反应通道用于存储重整反应所需的催化剂；

供热通道，所述反应通道位于所述供热通道中且所述反应通道与所述供热通道不连通；所述供热通道的热气进口用于与SOFC的高温排气口连通，所述供热通道的热气出口与所述预热层的热气进口连通。

优选地，所述脱碳剂为氧化钙。

优选地，所述中转段靠近脱碳段的一端的半径小于所述中转段靠近重整段的一端的半径。

优选地，所述重整段呈管壳式换热器结构，所述管壳式换热器结构的管程空间为所述反应通道，所述管壳式换热器结构的壳程空间为所述供热通道。

优选地，所述供热通道中填充有蓄热材料。

优选地，所述预热层中填充有蓄热材料。