本發(fā)明涉及生物質(zhì)資源化利用，尤其是涉及一種生物質(zhì)燃?xì)饧熬G色液體燃料生產(chǎn)方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、生物質(zhì)原料主要包括農(nóng)作物秸稈、養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物、生活垃圾、工業(yè)有機(jī)廢水等各類城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物。以生物質(zhì)為原料，通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化或生物化學(xué)轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的主要含有甲烷的可燃?xì)怏w稱為生物燃?xì)狻Ｉ锶細(xì)獍▋纱箢?，一類是在高溫缺氧條件下使生物質(zhì)發(fā)生不完全燃燒和熱解，產(chǎn)生以一氧化碳、氫氣、氮?dú)獾瘸煞譃橹鞯目扇細(xì)怏w，稱之為氣化氣；另一類是生物質(zhì)在厭氧條件下被厭氧菌群分解，產(chǎn)生以甲烷和二氧化碳為主的可燃?xì)怏w，稱之為沼氣。生物燃?xì)饧夹g(shù)作為典型的分布式能源生產(chǎn)技術(shù)，是處理有機(jī)廢棄物的重要手段；生物燃?xì)饫梅绞届`活，既可以直接發(fā)電、供熱，也可以耦合發(fā)電以及提純生物天然氣等。
2、綠色甲醇是低碳、含氧燃料，具有燃燒高效、排放清潔、可再生綠色屬性等特點(diǎn)，是世界公認(rèn)的清潔燃料。如果采用清潔能源生產(chǎn)綠色甲醇替代傳統(tǒng)化石能源，可顯著降低化石燃料產(chǎn)生的碳排放，并可促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)升級(jí)，因此發(fā)展綠色甲醇是實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)的重要舉措之一。與傳統(tǒng)航空燃料相比，可持續(xù)航空燃料(saf)最高可減少80-85％的碳排放量。作為交通行業(yè)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵領(lǐng)域之一，航空業(yè)受到越來越多的關(guān)注。相較其它行業(yè)，航空業(yè)的減排方案和減排路徑較為有限，減排難度大，被稱為“難減排”領(lǐng)域之一。saf具備熱值較高、零排放等特點(diǎn)，使用saf無需對(duì)現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和運(yùn)行管理體系進(jìn)行大規(guī)模改造，從而顯著降低了減排成本，為航空業(yè)減排帶來了新的可能和前景。
3、鑒于此，特提出本發(fā)明。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種生物質(zhì)燃?xì)饧熬G色液體燃料生產(chǎn)方法和系統(tǒng)，通過合理配置可全量化處理區(qū)域范圍內(nèi)生物質(zhì)廢棄物，同時(shí)通過自身供能消納綠氫生產(chǎn)綠色液體燃料，實(shí)現(xiàn)了分布式燃?xì)庀蛞后w燃料轉(zhuǎn)化后易于遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)哪繕?biāo)。
2、本發(fā)明提供一種生物質(zhì)燃?xì)饧熬G色液體燃料生產(chǎn)方法，包括如下步驟：
3、s1：對(duì)可生物降解廢棄物進(jìn)行厭氧發(fā)酵，得到生物質(zhì)燃?xì)夂凸虘B(tài)沼渣；
4、s2：對(duì)高熱值廢棄物進(jìn)行氣化，得到合成氣；
5、s3：對(duì)合成氣進(jìn)行凈化，隨后與綠氫進(jìn)行醇合成和/或油合成，得到醇類原料/燃料和/或可持續(xù)航空燃料。
6、步驟s1中，對(duì)可生物降解廢棄物的類型不作嚴(yán)格限制，包括但不限于青秸稈、養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物、有機(jī)生活垃圾、廚余垃圾、工業(yè)有機(jī)廢水等；控制可生物降解廢棄物的濃度(即質(zhì)量含量)為25-40％。
7、厭氧發(fā)酵的溫度為40-55℃，厭氧發(fā)酵的時(shí)間為1-4周。在一實(shí)施方式中，厭氧發(fā)酵可以采用中溫厭氧發(fā)酵，中溫厭氧發(fā)酵的溫度可以為40-45℃，中溫厭氧發(fā)酵的時(shí)間可以為3-4周；在另一實(shí)施方式中，厭氧發(fā)酵可以采用高溫厭氧發(fā)酵，高溫厭氧發(fā)酵的溫度可以為50-55℃，高溫厭氧發(fā)酵的時(shí)間可以為1-2周。
8、進(jìn)一步地，在厭氧發(fā)酵過程中，可以對(duì)厭氧發(fā)酵形成的滲濾液進(jìn)行回流噴淋；回流噴淋包括：在厭氧發(fā)酵前期每天噴淋15-17次，在厭氧發(fā)酵中期每天噴淋7-9次，在厭氧發(fā)酵后期每天噴淋3-5次，厭氧發(fā)酵最后1-3天不進(jìn)行噴淋；每次噴淋時(shí)的噴淋量為4-6m3。
9、此外，還可以設(shè)置獨(dú)立的產(chǎn)甲烷罐；將厭氧發(fā)酵形成的滲濾液送至產(chǎn)甲烷罐中進(jìn)行產(chǎn)甲烷，產(chǎn)甲烷時(shí)間可以為20-28h；產(chǎn)甲烷后的滲濾液進(jìn)行回流噴淋。
10、在上述厭氧發(fā)酵中，每m3可生物降解廢棄物厭氧發(fā)酵的容積產(chǎn)氣率為2.0-4.0m3；生物質(zhì)燃?xì)庵械募淄闈舛取?0％；生物質(zhì)燃?xì)獾闹饕M成如下：甲烷70-75％，二氧化碳24-29％。上述厭氧發(fā)酵耗水量低、二次污染少，產(chǎn)氣率高，生物質(zhì)燃?xì)獾钠焚|(zhì)高，后續(xù)可配套沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組(chp)，為整體系統(tǒng)提供電力及熱能；同時(shí)，厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的固態(tài)沼渣含水率低，無需固液分離，可直接用于生產(chǎn)炭基肥，進(jìn)而用于農(nóng)林業(yè)及能源作物的種植。
11、步驟s2中，對(duì)高熱值廢棄物的類型不作嚴(yán)格限制，包括但不限于干黃秸稈、剪枝落葉、木材加工廢料、廢棄輪胎、林業(yè)廢棄物等。
12、采用氣化爐進(jìn)行氣化，例如流化床或循環(huán)流化床氣化爐，氣化爐的高徑比可以為22-24。同時(shí)，可以采用純氧和水蒸汽作為氣化劑進(jìn)行氣化，純氧可以采用消納風(fēng)光綠電電解水生產(chǎn)的純氧，每噸高熱值廢棄物純氧用量為0.2-0.3噸，水蒸汽用量為0.6-0.7噸；氣化溫度可以為750-850℃，控制氣化效率≥75％，碳轉(zhuǎn)化率≥95％。
13、上述氣化產(chǎn)生的合成氣的熱值為8500-9000kj/m3；合成氣的主要組成為：甲烷8-10％，氫氣20-23％，一氧化碳46-47％；合成氣中的焦油含量≤1.8g/m3；氣化產(chǎn)生的生物碳/灰可與固態(tài)沼渣混合后直接生產(chǎn)炭基肥。
14、步驟s3中，凈化包括：依次對(duì)合成氣進(jìn)行除焦、合成氣變換、脫硫脫碳，形成清潔合成氣。清潔合成氣可以與綠氫進(jìn)行醇合成和/或油合成，利用不同類型催化劑費(fèi)托合成生產(chǎn)甲醇、多醇等醇類原料/燃料和可持續(xù)航空燃料(saf)等各類綠色液體燃料，綠氫可以采用消納風(fēng)光綠電電解水生產(chǎn)的綠氫。
15、本發(fā)明還提供一種生物質(zhì)燃?xì)饧熬G色液體燃料生產(chǎn)系統(tǒng)，用于實(shí)施上述生物質(zhì)燃?xì)饧熬G色液體燃料生產(chǎn)方法；生物質(zhì)燃?xì)饧熬G色液體燃料生產(chǎn)系統(tǒng)包括原料預(yù)處理系統(tǒng)、厭氧發(fā)酵系統(tǒng)、氣化爐、凈化系統(tǒng)、綠電系統(tǒng)、醇合成系統(tǒng)和/或油合成系統(tǒng)，厭氧發(fā)酵系統(tǒng)與原料預(yù)處理系統(tǒng)的可生物降解廢棄物出口連接，氣化爐與原料預(yù)處理系統(tǒng)的高熱值廢棄物出口連接，凈化系統(tǒng)與氣化爐的合成氣出口連接，醇合成系統(tǒng)和/或油合成系統(tǒng)分別與凈化系統(tǒng)和綠電系統(tǒng)連接。
16、進(jìn)一步地，厭氧發(fā)酵系統(tǒng)包括厭氧發(fā)酵罐、產(chǎn)甲烷罐和滲濾液儲(chǔ)罐，產(chǎn)甲烷罐與厭氧發(fā)酵罐的滲濾液出口連接，滲濾液儲(chǔ)罐與產(chǎn)甲烷罐的滲濾液出口連接，滲濾液儲(chǔ)罐與厭氧發(fā)酵罐的回流噴淋口連接。
17、進(jìn)一步地，凈化系統(tǒng)包括依次設(shè)置的除焦裝置、合成氣變換裝置和脫硫脫碳裝置。
18、本發(fā)明的生物質(zhì)燃?xì)饧熬G色液體燃料生產(chǎn)方法和系統(tǒng)可覆蓋生物質(zhì)資源化利用全領(lǐng)域，對(duì)于可生物降解廢棄物采用厭氧發(fā)酵工藝生產(chǎn)生物質(zhì)沼氣，對(duì)于高熱值廢棄物采用氣化工藝生產(chǎn)生物質(zhì)合成氣，厭氧發(fā)酵及氣化剩余的固渣可用于生產(chǎn)炭基肥；系統(tǒng)生產(chǎn)的生物質(zhì)燃?xì)庖徊糠种苯舆M(jìn)入沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組(chp)為系統(tǒng)提供電力及熱能，剩余部分可經(jīng)變換等凈化處理后補(bǔ)充綠氫并利用不同類型催化劑費(fèi)托合成生產(chǎn)甲醇、多醇、saf等各類綠色液體燃料。上述生產(chǎn)方法和系統(tǒng)通過合理配置可全量化處理區(qū)域范圍內(nèi)生物質(zhì)廢棄物，同時(shí)通過自身供能消納綠氫生產(chǎn)綠色液體燃料，實(shí)現(xiàn)了分布式燃?xì)庀蛞后w燃料轉(zhuǎn)化后易于遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)哪繕?biāo)。
1.一種生物質(zhì)燃?xì)饧熬G色液體燃料生產(chǎn)方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)燃?xì)饧熬G色液體燃料生產(chǎn)方法，其特征在于，可生物降解廢棄物包括青秸稈、養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物、有機(jī)生活垃圾、廚余垃圾和工業(yè)有機(jī)廢水中的至少一種；高熱值廢棄物包括干黃秸稈、剪枝落葉、木材加工廢料、廢棄輪胎和林業(yè)廢棄物中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)燃?xì)饧熬G色液體燃料生產(chǎn)方法，其特征在于，可生物降解廢棄物的濃度為25-40％；厭氧發(fā)酵的溫度為40-55℃，厭氧發(fā)酵的時(shí)間為1-4周。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)燃?xì)饧熬G色液體燃料生產(chǎn)方法，其特征在于，在厭氧發(fā)酵過程中，對(duì)厭氧發(fā)酵形成的滲濾液進(jìn)行回流噴淋；回流噴淋包括：在厭氧發(fā)酵前期每天噴淋15-17次，在厭氧發(fā)酵中期每天噴淋7-9次，在厭氧發(fā)酵后期每天噴淋3-5次，厭氧發(fā)酵最后1-3天不進(jìn)行噴淋；每次噴淋時(shí)的噴淋量為4-6m3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)燃?xì)饧熬G色液體燃料生產(chǎn)方法，其特征在于，每m3可生物降解廢棄物厭氧發(fā)酵的容積產(chǎn)氣率為2.0-4.0m3；生物質(zhì)燃?xì)庵械募淄闈舛取?0％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)燃?xì)饧熬G色液體燃料生產(chǎn)方法，其特征在于，采用氣化爐進(jìn)行氣化，氣化爐的高徑比為22-24；采用純氧和水蒸汽作為氣化劑進(jìn)行氣化，每噸高熱值廢棄物純氧用量為0.2-0.3噸，水蒸汽用量為0.6-0.7噸；氣化溫度為750-850℃，氣化效率≥75％，碳轉(zhuǎn)化率≥95％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)燃?xì)饧熬G色液體燃料生產(chǎn)方法，其特征在于，合成氣的熱值為8500-9000kj/m3；合成氣中的焦油含量≤1.8g/m3。
8.一種生物質(zhì)燃?xì)饧熬G色液體燃料生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，用于實(shí)施權(quán)利要求1-7任一所述的生物質(zhì)燃?xì)饧熬G色液體燃料生產(chǎn)方法；生物質(zhì)燃?xì)饧熬G色液體燃料生產(chǎn)系統(tǒng)包括原料預(yù)處理系統(tǒng)、厭氧發(fā)酵系統(tǒng)、氣化爐、凈化系統(tǒng)、綠電系統(tǒng)、醇合成系統(tǒng)和/或油合成系統(tǒng)，厭氧發(fā)酵系統(tǒng)與原料預(yù)處理系統(tǒng)的可生物降解廢棄物出口連接，氣化爐與原料預(yù)處理系統(tǒng)的高熱值廢棄物出口連接，凈化系統(tǒng)與氣化爐的合成氣出口連接，醇合成系統(tǒng)和/或油合成系統(tǒng)分別與凈化系統(tǒng)和綠電系統(tǒng)連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的生物質(zhì)燃?xì)饧熬G色液體燃料生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，厭氧發(fā)酵系統(tǒng)包括厭氧發(fā)酵罐、產(chǎn)甲烷罐和滲濾液儲(chǔ)罐，產(chǎn)甲烷罐與厭氧發(fā)酵罐的滲濾液出口連接，滲濾液儲(chǔ)罐與產(chǎn)甲烷罐的滲濾液出口連接，滲濾液儲(chǔ)罐與厭氧發(fā)酵罐的回流噴淋口連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的生物質(zhì)燃?xì)饧熬G色液體燃料生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，凈化系統(tǒng)包括依次設(shè)置的除焦裝置、合成氣變換裝置和脫硫脫碳裝置。