[发明专利]风、光弃电和工业有机废水用于煤制天然气的系统及方法

权利要求书

1.风、光弃电和工业有机废水用于煤制天然气的系统，其特征在于：包括收集弃风电(1)和弃光电(2)的电量收集和调配装置(3)，和电量收集和调配装置(3)连接的水电解槽(4)，废水收集纯化装置(5)通过电解溶液调配装置(6)连接水电解槽(4)，水电解槽(4)的阳极连接氧气储罐(7)，阴极连接氢气储罐(8)，氧气储罐(7)的出口依次连接煤气化装置(9)、低温甲醇洗装置(11)和气体混合器(13)，气体混合器(13)的入口和氢气储罐(8)的出口连接，在低温甲醇洗装置(11)与气体混合器(13)间依次连接有二氧化碳解析收集装置(12)和二氧化碳还原装置(10)，二氧化碳还原装置(10)的入口还与氢气储罐(8)的出口连接，气体混合器(13)的出口连接甲烷化反应装置(14)。

2.根据权利要求1所述的风、光弃电和工业有机废水用于煤制天然气的系统，其特征在于：所述水电解槽(4)和电解溶液调配装置(6)间设置有降解后的电解液回收装置。

3.权利要求1所述系统将风、光弃电和工业有机废水用于煤制天然气的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：将弃风电(1)和弃光电(2)通过电量收集和调配装置(3)收集起来作为水电解槽(4)的工作电源；

步骤2：将工业有机废水通过废水收集纯化装置(5)进行废水预处理后，通入电解溶液调配装置(6)中，加入氢氧化钾，配比成氢氧化钾质量浓度为20％-30％的碱性溶液作为通入水电解槽(4)的电解水溶液；

步骤3：通过电量收集和调配装置(3)向水电解槽(4)施加不高于10V的直流电压，水电解槽(5)阳极生成的氧气和阴极生成的氢气分别通入氧气储罐(7)和氢气储罐(8)；在氧气储罐(7)和氢气储罐(8)出口处安装有压缩机、换热器和流量调节阀；根据煤气化工序的要求调解氧气出口的温度、压力和流量，根据二氧化碳还原反应的要求调解氢气出口的温度、压力和流量；

步骤4：将从氧气储罐(7)出来的氧气和水蒸气混合作为气化剂通入煤气化装置(9)，气化剂在煤气化装置(9)内与煤接触反应生成了富含一氧化碳、氢气和二氧化碳的粗煤气；煤的性质决定了煤气化装置(9)的种类，决定了煤与气化剂结合反应的方式以及粗煤气中各种组分气体的质量百分比；

步骤5：将生成的粗煤气通过压缩机压缩、换热器冷却后，通入低温甲醇洗装置(11)进行脱二氧化碳和脱硫处理；

步骤6：将低温甲醇洗装置(11)中的吸收剂在二氧化碳解析收集装置(12)中经过升温减压的方式将粗煤气里被吸收的二氧化碳解析并收集起来，此时的气体为精煤气；

步骤7：然后将二氧化碳解析收集装置(12)收集起来的二氧化碳通入到二氧化碳还原装置(10)中与氢气储罐(8)中的氢气发生二氧化碳还原反应得到目标产物一氧化碳，并将一氧化碳通入气体混合器(13)与脱硫后的精煤气混合形成混合精煤气；

步骤8：使用在线检测设备检测混合精煤气氢碳比，根据合成天然气所需要的最优氢碳比，控制调节氢气储罐(8)中的氢气流量，氢气与步骤7形成的混合精煤气在气体混合器(13)中混合后，通入合成塔后通过甲烷化反应装置(14)合成目标产物天然气。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：在多风季节采用“弃风电”供电为主，弃光电作为补充；在弱风或无风季节采用“弃光电”为主，弃风电作为补充。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：从所述氧气储罐(7)中流入煤气化装置(9)中的氧气需要通过氧气压缩机加压到至少10MPa以上，同时通过换热器升温到90℃以上。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：从所述氢气储罐(8)中流入二氧化碳还原装置(10)中的氢气需要通过换热器换热升温到200℃～600℃之间，且氢气的压力不超过5MPa。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤5所述的将生成的粗煤气通过压缩机压缩、换热器冷却是指将粗煤气通过压缩机压缩到5MPa以上、换热器冷却至-30℃～-70℃之间后通入低温甲醇洗装置(11)进行脱二氧化碳和脱硫处理。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤6所述的在二氧化碳解析收集装置(12)中将粗煤气里被吸收的二氧化碳进行升温减压是指将参与反应的二氧化碳在进入二氧化碳还原装置(10)之前必须加热到200℃～600℃以上，且压强低于5MPa。

9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤8所述的氢气与步骤7形成的混合精煤气在气体混合器(13)中混合后预热到250℃以上。