[实用新型]一种污水处理厂沼气制氢系统

说明书

本实用新型公开了一种污水处理厂沼气制氢系统，厌氧发酵池的沼气出口经脱硫吸附装置及氮氧脱除装置与还原反应器的入口相连通，还原反应器的出口与第一分离器的入口相连通，第一分离器的固体出口与氧化反应器的入口相连通，氧化反应器的出口与第二分离器的入口相连通，第二分离器的固体出口与煅烧器的入口相连通，煅烧器的出口与第三分离器的入口相连通，第三分离器的固体出口与还原反应器的入口相连通，水蒸气管道的出口与还原反应器的入口及氧化反应器的入口相连通，该系统能够实现吸附强化蒸气重整和化学链制氢进行耦合。

技术领域

本实用新型属于环保和氢能源领域，涉及一种污水处理厂沼气制氢系统。

背景技术

随着我国城镇化进程的加快，污水排放量和污水处理厂规模也随之不断增加。截止2020年底，污水处理量预计达到2.86万立方米/h，活性污泥法是我国常见的污水处理方式，伴生污泥年产量也将达到26.8亿吨。近年来，国家大力提倡厌氧发酵法处置污泥，实现污泥的减量化、无害化、稳定化，同时产生清洁能源—沼气。目前污水处理厂通常将污泥厌氧发酵所产沼气作为能源气体产热发电，利用方式过于简单，难以实现沼气的充分资源化。因此，探寻新型高效的沼气利用手段，对于提升污水处理厂经济和环境效益具有重要意义。

近年来，氢燃料电池技术得到了快速发展，氢能在未来能源体系中所占比重也会随之升高。作为燃料电池的动力源材料，高纯度氢气将会迎来越来大的市场需求。因此，采用污水处理厂沼气制取高纯度氢气是一条具有广阔前景的转化路径。沼气的主要成分是甲烷，甲烷水蒸气重整制氢工艺成熟，是大规模制氢气的主要方式。但水蒸气重整产物需要经过水汽变换、变压吸附等后续处理过程才能获得高纯度氢气，若不联用碳捕集技术还存在二氧化碳排放量大的问题。国内外研究人员提出了多种方法对甲烷制氢技术进行改进。吸附强化重整技术的核心是在含碳化合物重整过程中加入CO₂吸收剂，促进反应向生成H₂的方向移动，吸附剂经再生后同时获得高纯度CO₂可以直接进行捕集、封存和利用。化学链制氢技术能够在氧载体辅助下将水解离产生氢气，不需要额外净化过程即可将氢气保持在很高的纯度。上述技术规避了传统甲烷水蒸气重整制氢的缺点，为发展新型沼气制氢系统提供了全新的思路，因此急需开发一种系统，该系统能够实现吸附强化蒸气重整和化学链制氢进行耦合。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种污水处理厂沼气制氢系统，该系统能够实现吸附强化蒸气重整和化学链制氢进行耦合。

为达到上述目的，本实用新型所述的污水处理厂沼气制氢系统包括厌氧发酵池、脱硫吸附装置、氮氧脱除装置、还原反应器、第一分离器、氧化反应器、第二分离器、煅烧器及第三分离器；

厌氧发酵池的沼气出口经脱硫吸附装置及氮氧脱除装置与还原反应器的入口相连通，还原反应器的出口与第一分离器的入口相连通，第一分离器的固体出口与氧化反应器的入口相连通，氧化反应器的出口与第二分离器的入口相连通，第二分离器的固体出口与煅烧器的入口相连通，煅烧器的出口与第三分离器的入口相连通，第三分离器的固体出口与还原反应器的入口相连通，水蒸气管道的出口与还原反应器的入口及氧化反应器的入口相连通。

厌氧发酵池的底部出口与污泥池的入口相连通。

第一分离器、第二分离器及第三分离器均为旋风分离器。

本实用新型具有以下有益效果：