[发明专利]一种利用沼气和秸秆气双气联产装置生产生物燃气的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种沼气和秸秆气生产的装置及生产工艺，特别是，涉及一种利用沼气和秸秆气双气联产装置生产生物燃气的工艺。

背景技术

生物质是地球所有直接或间接源自绿色植物光合作用而将太阳能转化并储存为化学能的有机物质，广义泛指所有的有机物(如：动植物、微生物等)，而狭义特指于人类无用且有害的城乡有机废弃物(如：作物秸秆、枯枝朽木、人畜粪便、餐饮厨余等)以及利用边际化荒废土地人工种植的生物质能源作物。

生物质能是太阳能通过生物质间接表达的能量形式，是蕴藏量无比巨大的可再生绿色能源；分别针对含水率较高的湿润性有机废弃物及含水率较低的干燥性有机废弃物两种不同的生物质对象，可分别采用厌氧气化和热解气化两种不同的生物质气化技术和技术装备而将其所含能量分别转化置换为厌氧燃气(沼气)和热解燃气(秸秆气)两种性能相近的生物燃气(生物质能的气化表达形式)。

沼气燃气是含水率较高的湿润性有机废弃物在特定厌氧发酵化学反应过程中生成的一种生物质混合燃气，其主要可燃成分为甲烷(甲烷65％，二氧化碳30％，硫化氢、氢、氨、氮等5％)，燃气热值约为6000大卡/m³(折合0.80kg标煤)，经脱硫脱水净化处理之后即可供发电机、锅炉、壁挂炉、炊事灶具等燃具直接燃用。

中国沼气事业发展已有百年悠久历史，虽然已取得长足的进步，但是推广普及现状仍不尽如人意，究其原因，主要如下：

(1)沼气工程的最大关键点在于如何以最低的运行成本获得最佳的发酵状态及最高的发酵效率：众所周知，良好的中高温发酵状态(而非常温发酵状态)及连续流动发酵状态(而非静止发酵状态或间歇流动发酵状态)均将使厌氧发酵效率得以极大提升；虽然前者可通过人为添加增温热源(如：沼气锅炉热水、太阳能热水、发电机余热等)得以实现，后者可通过人为添加搅拌动力(如电动机械等)得以实现；然而此添加均需彼能耗，添加多则能耗大则运行成本高，反之则势必影响发酵效率(尤以北方寒冷地区为甚)；左右为难、迫不得已之下，目前国内沼气工程普遍采取一方面扩大原始设备投资(以增加发酵容积)，另一方面缩小日常运行费用(以减少增温搅拌)的折衷方法以应对，久而久之，则必然窘迫。

(2)沼气工程的最大赢利点在于沼肥而非沼气：前者西瓜，后者芝麻；目前国内投入巨资建设的沼气工程普遍轻沼肥而重沼气，甚至弃沼肥于不顾；然而，如单独核算沼气则普遍成本高效益低，甚至负效益，久而久之，则必然尴尬。

秸秆燃气是含水率较低的干燥性有机废弃物在特定缺氧燃烧化学反应过程中产生的一种混合性可燃气体，含有氮(50％)、一氧化碳(20％)、二氧化碳(10％)、甲烷(10％)、氢(9％)、氧(1％)等多种成分，燃气热值约为1500大卡/m³(折合0.20kg标煤)，经除尘除焦净化处理之后即可供发电机、锅炉、壁挂炉、炊事灶具等燃具直接燃用。

秸秆气化技术及装备的研发早在上世纪八十年代即已被列入国家重点科技推广计划、国家火炬计划，并被誉为国家环境保护最佳实用技术、国家重点新产品、全国村镇建设适用技术产品；然而推广进程十分缓慢，至今未能得到广泛的普及应用，究其原因，主要如下：

(1)秸秆气化工程的最大关键点在于如何以最低的运行成本获得最高的燃气质量：众所周知，秸秆燃气中含有大量焦油、灰分等有害杂质(≥500mg/m³)，如不进行有效的净化处理，将很快致使末端系统堵塞报废；目前国内秸秆气化工程普遍采用传统的风机动力抽吸(水烟袋式)多级循环冷凝水洗工艺技术及装备对其进行除焦除尘净化处理，尽管燃气焦油含量可以达到≤50mg/m³国家农业部标准(甚至还可以达到≤10mg/m³更低标准)，但仍未能达到管网燃气级别(燃气焦油含量零趋近)质量标准，久而久之，微量焦油的日积月累仍将使系统终因“血管栓塞”而“心肌梗死”(其中危害尤以燃气计量表为甚)。

(2)秸秆气化工程的最大赢利点在于气化过程中产生的丰富气热能能否得以有效利用：秸秆燃气初始温度约为400℃左右，流速约为10m/s左右，目前国内秸秆气化工程普遍采用传统的风机动力抽吸(水烟袋式)多级循环冷凝水洗工艺技术及装备对其进行除焦除尘净化处理，结果不仅造成大量宝贵气热能和气动能无谓葬送于冷却、除焦、除尘塔之中，而且变为大量脏兮兮无法利用且极难降解的高温污水最终排放之后，更造成严重的二次环境污染问题。

发明内容