高纯度沼气发生和沼渣利用装置

技术领域

本发明涉及厌氧发酵领域，特别涉及一种高纯度沼气发生和沼渣利用装置。

背景技术

随着中国社会经济的发展，有机固废产生规模已经相当庞大，包括畜禽粪便、农林废弃物、城市生活垃圾、市政污泥等。我国的有机固废资源化回收率并不高，目前主要的处理技术包括焚烧、发酵、堆肥和填埋。

焚烧处置效率较高，但仅是通过燃烧将热值简单利用，固废中有机质利用水平较低，另外随着生活垃圾分类制度的推行，厨余垃圾分离后的剩余垃圾热值将明显降低，焚烧难度也将进一步提高；堆肥技术需要较大占地面积，且垃圾发酵获得的产物依然存在较大环境风险，难以直接利用，另外相当部分的能量在堆肥过程中以低品位热量释放；填埋技术不仅需要消耗大量的土地资源，且未实现固废的资源化或能源化利用，未来发展会进一步受到限制。相比较而言，厌氧发酵技术本身消耗固废能量较少，且可以产生沼气等高品质能源产品进行利用，是目前广受关注的有机固废能源化技术。

然而厌氧发酵技术目前尚存在几个主要问题，一是发酵沼渣需进一步处理；二是发酵所产生的沼气杂质组分较多，包括污染物H

综上所述，为了缓解当前有机固废处置压力，亟需开发一种有效的厌氧发酵和沼气提纯技术。

发明内容

本发明的目的是解决上述所存在的问题，提供一种高纯度沼气发生和沼渣利用装置。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种高纯度沼气发生和沼渣利用装置，其组成包括：沼气发生系统和锅炉燃烧系统，所述的沼气发生系统产生的沼气通过管路进入到所述的锅炉燃烧系统的锅炉燃气入口，所述的沼气发生系统产生的沼渣进入到沼渣储仓内，所述的沼渣储仓的底部出口连接至所述的锅炉燃烧系统的锅炉下部固体燃料入口。

所述的高纯度沼气发生和沼渣利用装置，所述的沼气发生系统包括硅灰石料仓、生物质固废仓、厌氧发酵罐、增压风机、脱硫塔、燃气储罐和沼渣储仓；

所述的硅灰石料仓与所述的生物质固废仓底部出口分别连接至所述的厌氧发酵罐原料入口；

所述的厌氧发酵罐罐体上部的沼气出口连接至增压风机入口，所述的增压风机出口连接所述的脱硫塔入口；

所述的脱硫塔出口管路设置三通阀，所述的三通阀第一出口连接至所述的燃气储罐，所述的三通阀第二出口连接至所述的锅炉燃烧系统的锅炉上部燃气入口；

所述的厌氧发酵罐底部设置沼渣出口，沼渣出口连接至所述的沼渣储仓。

所述的高纯度沼气发生和沼渣利用装置，所述的锅炉燃烧系统包括锅炉、余热利用器、锅炉环保设备和除尘器；

所述的锅炉出口烟道内设置所述的余热利用器进行烟气和工质换热，所述的余热利用器后设置所述的锅炉环保设备，用于将烟气中污染物脱除治理；

所述的锅炉环保设备后设置所述的除尘器用于将烟气中粉尘分离脱除；

所述的除尘器后设置烟囱，用于排空净化后的烟气。

所述的高纯度沼气发生和沼渣利用装置，所述的硅灰石料仓内储存硅灰石粉末。

所述的高纯度沼气发生和沼渣利用装置，所述的生物质固废仓内存储市政污泥、厨余垃圾、畜禽粪。

所述的高纯度沼气发生和沼渣利用装置，所述的厌氧发酵罐内固定有搅拌器，所述的搅拌器由电机驱动，带动所述的厌氧发酵罐内部的扇叶转动，进行物料的搅拌。

所述的高纯度沼气发生和沼渣利用装置，所述的锅炉为流化床锅炉。

所述的高纯度沼气发生和沼渣利用装置，所述的脱硫塔内填充填料层。

有益效果：

1.本发明利用硅灰石将厌氧发酵罐产生的CO2脱除，在提高沼气热值和纯度的同时不会对微生物发酵产生不利影响，且硅灰石成本低、原料易得，因此装置具有较高的经济效益；

2.本装置利用脱硫塔的氧化铁填料层脱除沼气中的H2S杂质脱除，脱除机理为氧化铁催化反应，实现污染物控制的同时催化剂还可循环利用，降低了装置的运行成本；

3.本装置设置了流化床锅炉可以与厌氧发酵设备进行耦合串联，实现沼渣的安全无害处理，同时在锅炉上设置了燃气入口，用于在沼渣产生不足的情况保证锅炉稳定燃烧，因此装置具有较强的稳定性和灵活性。

4.本发明硅灰石固碳后形成的石灰石与沼渣进入流化床锅炉后还可作为脱硫剂进行炉内脱硫，因此进一步提高了本装置的经济性。

附图说明：

附图1是本发明的结构示意图；

图中：1、硅灰石料仓；2、生物质固废仓；3、厌氧发酵罐；4、搅拌器；5、增压风机；6、脱硫塔；7、三通阀；8、燃气储罐；9、沼渣储仓；10、流化床锅炉；11、余热利用器；12、锅炉环保设备；13、除尘器；14、烟囱。

具体实施方式：

实施例1：

一种高纯度沼气发生和沼渣利用装置，其组成包括：沼气发生系统和锅炉燃烧系统，所述的沼气发生系统产生的沼气通过管路进入到所述的锅炉燃烧系统的锅炉燃气入口，所述的沼气发生系统产生的沼渣进入到沼渣储仓9内，所述的沼渣储仓的底部出口连接至所述的锅炉燃烧系统的锅炉下部固体燃料入口。

实施例2：

根据实施例1所述的高纯度沼气发生和沼渣利用装置，所述的沼气发生系统包括硅灰石料仓1、生物质固废仓2、厌氧发酵罐3、增压风机5、脱硫塔6、燃气储罐8和沼渣储仓9；

所述的硅灰石料仓与所述的生物质固废仓底部出口分别连接至所述的厌氧发酵罐原料入口；

所述的厌氧发酵罐罐体上部的沼气出口连接至增压风机入口，增压风机的作用是提高发酵产生沼气的压头，从而使其在后续处理流程可以顺利进行，所述的增压风机出口连接所述的脱硫塔入口；

所述的脱硫塔出口管路设置三通阀7，所述的三通阀第一出口连接至所述的燃气储罐，所述的三通阀第二出口连接至所述的锅炉燃烧系统的锅炉上部燃气入口；

脱硫塔为一个放入由活性炭、氧化铁构成填料层的容器，用于将H

含有硫化氢(H

第一步: Fe

第二步: Fe

所述的厌氧发酵罐底部设置沼渣出口，沼渣出口连接至所述的沼渣储仓。

生物质固废在厌氧发酵罐进行无氧发酵产生沼气，沼气的主要成分包括CH

CaSiO

即通过CaSiO

沼渣在流化床锅炉进行焚烧、充分利用沼渣所残余的有机物，实现固废的彻底处理和利用。在沼渣量不足的情况下，来自三通阀第二出口的部分沼气由流化床锅炉上部燃气入口进入炉内燃烧，起到补充燃烧的作用。

本装置由于采用硅灰石固碳，因此沼渣中含有一定的石灰石（CaCO

第一步：CaCO

第二步：CaO+SO

实施例3：

根据实施例1或2所述的高纯度沼气发生和沼渣利用装置，所述的锅炉燃烧系统包括锅炉、余热利用器11、锅炉环保设备12和除尘器13；

所述的锅炉出口烟道内设置所述的余热利用器进行烟气和工质换热，所述的余热利用器后设置所述的锅炉环保设备，用于将烟气中污染物脱除治理；

所述的锅炉环保设备后设置所述的除尘器用于将烟气中粉尘分离脱除；

所述的除尘器后设置烟囱14，用于排空净化后的烟气。

实施例4：

根据实施例1或2或3所述的高纯度沼气发生和沼渣利用装置，所述的硅灰石料仓内储存硅灰石粉末，其主要成分为硅酸钙（CaSiO

实施例5：

根据实施例1或2或3或4所述的高纯度沼气发生和沼渣利用装置，所述的生物质固废仓内存储市政污泥、厨余垃圾、畜禽粪。

实施例6：

根据实施例1或2或3或4或5所述的高纯度沼气发生和沼渣利用装置，所述的厌氧发酵罐内固定有搅拌器4，所述的搅拌器由电机驱动，带动所述的厌氧发酵罐内部的扇叶转动，进行物料的搅拌。

实施例7：

根据实施例1或2或3或4或5或6所述的高纯度沼气发生和沼渣利用装置，所述的锅炉为流化床锅炉10。

实施例8：

根据实施例1或2或3或4或5或6或7所述的高纯度沼气发生和沼渣利用装置，所述的脱硫塔内填充填料层。