[发明专利]一种有机固体废弃物高值化利用系统

说明书

本发明提供了一种有机固体废弃物高值化利用系统，包括有机固体废弃物厌氧消化单元、沼气计量收集单元和甲烷提纯液化单元。有机固体废弃物厌氧消化单元包括有机固废预处理系统部分和厌氧消化装置部分。沼气计量收集单元包括气体流量计部分和沼气高压收集装置部分。甲烷提纯液化单元包括高压分离罐装置部分、液化预处理系统部分、重烃和苯脱除装置部分、二级精馏系统部分、低温液态压力储存罐装置部分和缓冲贮液槽部分。通过对有机固废进行厌氧消化处理，将其产生的甲烷收集、提纯和液化，可满足液氧甲烷火箭发动机的燃料需求。

技术领域

本发明属于有机固体废弃物厌氧消化的技术领域，具体涉及一种有机固体废弃物高值化利用系统。

背景技术

我国是有机固体废弃物产生大国，目前有机固体废弃物主要包括生活源(城市污泥、生活垃圾、园林垃圾等)、农业源(农业秸秆、地膜、畜禽粪便等)与工业源(油泥、菌渣、工业有机固废等)三类，年产量超过60亿吨，占固体废物总产生量的60％以上，但科学合理的管理与安全处理技术体系尚未形成。有机固废具有典型的污染属性，成分复杂且有害介质多，占地堆存与周边环境形成多相复合型交叉污染，控制极为复杂，群体性事件频发。

鉴于有机固废具有较高的有机质含量，容易腐败等理化特性，厌氧消化技术在有机固废的处理中具有明显优势。厌氧消化不仅能实现有机固废的减量化，还能实现其资源化，兼具能源、环保和生态三方面的收益。有机质可以在厌氧条件下通过厌氧微生物的消化作用获得具有较高价值的清洁能源物质——甲烷。甲烷有较高的燃烧热值(802.3kJ/mol)，是理想的能源物质，现阶段甲烷主要的来源即为机废物的分解。由于厌氧消化产生的沼气中甲烷纯度(50％-70％)不高，其高值化利用程度低，多用于发电、烧锅炉、生产供暖等生活用能源，以及作为化工原料使用。目前制取高纯度甲烷的技术日臻完善，主要技术有二级精馏法、吸附-膨胀法和吸附-间歇精馏法等，已经可以将甲烷提纯至纯度99.999％以上，能够满足某些行业对高纯甲烷的需求。

随着商业企业的低轨卫星系统组建，正在进入卫星的批量发射阶段。在运载火箭方面，相较于固体发动机，液体火箭发动机有诸多优点，目前国际上主流的、可重复使用的火箭动力系统均采用该技术路线。液体发动机中的液氧烃类发动机无毒，并具有较高平均密度和较高性能，是火箭发动机的一种重要类型。其中，液氧甲烷火箭发动机以甲烷为推进剂，液氧为助燃剂，二者以一定的比例雾化后进入燃烧室，充分燃烧后释放巨大推动力。液氧甲烷发动机相较于液氧乙烷、液氧丙烷、液氧煤油、液氧液氢这4种常用液氧烃类发动机，具有比冲(369s)较高、低成本、低积碳、不结焦、冷却性能好、能在轨多次启动、对可长期贮存、适于重复使用等特点，又因甲烷可在外星进行制备的独特优势，成为未来航天推进系统的发展方向之一。因此，多个国家都在开展液氧甲烷发动机的相关研究工作，其中燃料甲烷的来源是需要解决的一个问题。

发明内容

本发明提供一种有机固体废弃物高值化利用系统，以解决上述有机固体废弃物的处理与处置问题，厌氧消化主要产物甲烷难以高值化利用问题以及液氧甲烷火箭发动机的燃料来源问题。

本发明的技术方案之一，一种有机固体废弃物高值化利用系统，包括有机固体废弃物厌氧消化单元、沼气计量收集单元和甲烷提纯液化单元；

所述有机固体废弃物厌氧消化单元包括依次连接的有机固废预处理装置和厌氧消化装置以及残渣收集池；

所述沼气计量收集单元包括依次连接的气体流量计和沼气高压收集装置；

所述甲烷提纯液化单元包括依次连接的高压分离罐装置、液化预处理装置、重烃和苯脱除装置、二级精馏装置、低温液态压力储存罐装置，其中二级精馏装置还连接有缓冲贮液槽，缓冲贮液槽和低温液态压力储存罐装置连接；

所述厌氧消化装置的出气口与所述气体流量计的进气口相连通；

所述沼气高压收集装置的出口气与所述高压分离罐装置的进口气相连通；