風(fēng)、光棄電和工業(yè)有機(jī)廢水用于煤制天然氣的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】風(fēng)、光棄電和工業(yè)有機(jī)廢水用于煤制天然氣的系統(tǒng)，包括收集棄風(fēng)電和棄光電的電量收集和調(diào)配裝置，和電量收集和調(diào)配裝置連接的水電解槽，廢水收集純化裝置通過電解溶液調(diào)配裝置連接水電解槽，水電解槽陽(yáng)極連接氧氣儲(chǔ)罐，陰極連接氫氣儲(chǔ)罐，氧氣儲(chǔ)罐出口依次連接煤氣化裝置、低溫甲醇洗裝置和氣體混合器，氣體混合器入口和氫氣儲(chǔ)罐出口連接，在低溫甲醇洗裝置與氣體混合器間依次連接有二氧化碳解析收集裝置和二氧化碳還原裝置，二氧化碳還原裝置入口還與氫氣儲(chǔ)罐出口連接，氣體混合器的出口連接甲烷化反應(yīng)裝置；本實(shí)用新型優(yōu)化升級(jí)新型煤制天然氣工藝，通過新舊能源產(chǎn)業(yè)的結(jié)合互補(bǔ)，提高煤化工的產(chǎn)率，降低二氧化碳的排放和生產(chǎn)工藝中的能耗。
【專利說明】風(fēng)、光棄電和工業(yè)有機(jī)廢水用于煤制天然氣的系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種可再生能源收集和利用的方法，具體涉及一種風(fēng)、光棄電和 工業(yè)有機(jī)廢水用于煤制天然氣的系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)經(jīng)濟(jì)近年來一直保持著穩(wěn)定快速的增長(zhǎng)勢(shì)頭，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)服務(wù)業(yè)和 高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，人民生活水平不斷提高；同時(shí)，對(duì)傳統(tǒng)能源的需求和使用也大幅提 高。目前，我國(guó)已經(jīng)是全球第二大石油消費(fèi)國(guó)，對(duì)于石油進(jìn)口的依賴程度也是逐年增加。我 國(guó)也是煤炭生產(chǎn)與消費(fèi)的主要貢獻(xiàn)者，總量均接近全球的1/2,這也是造成國(guó)內(nèi)環(huán)境問題， 特別是霧霾天氣頻出的主要原因之一。我國(guó)已經(jīng)逐步開始調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，近年來積極推進(jìn) 可再生能源的發(fā)展，努力提高可再生能源在我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比重，希望可以緩解我 國(guó)能源需求增長(zhǎng)過快的壓力和改善生態(tài)環(huán)境。在近十年里，風(fēng)能發(fā)電和光伏發(fā)電在新能源 領(lǐng)域中發(fā)展迅速。截至2013年底，我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到約9174萬千瓦，光電裝機(jī)也 已經(jīng)達(dá)到1479萬千瓦，均居世界第一位。但是，也出現(xiàn)了風(fēng)能、光能等新能源建設(shè)產(chǎn)能過剩 的問題，導(dǎo)致發(fā)電難以送出，出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的棄風(fēng)、棄光問題。國(guó)家能源局的一項(xiàng)統(tǒng)計(jì)顯 示，2013年，我國(guó)風(fēng)電平均棄風(fēng)率為10%，而從重點(diǎn)區(qū)域來看，棄風(fēng)率在25%以上，如內(nèi)蒙 古和東北的不少地方，棄風(fēng)率在35%-40%。因此，如何充分有效利用我們的新能源，特別 是如何消納那些棄風(fēng)棄光是一個(gè)急需解決的重要課題。
[0003] 我國(guó)煤化工產(chǎn)業(yè)大，品種多，生產(chǎn)規(guī)模較大，煤氣化過程需要的氧氣和后續(xù)的調(diào)節(jié) 碳?xì)浔鹊男枰臍錃饬亢艽?，?dǎo)致排放的二氧化碳量大。而且煤化工的空分和自備電廠是 污染排放的主要來源、目前國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的碳一化工產(chǎn)品市場(chǎng)已進(jìn)入飽和期且傳統(tǒng)煤化工帶來 的環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，很多地方環(huán)境容量飽和，后續(xù)發(fā)展乏力，這種情況需要急切改 變?，F(xiàn)代新型煤化工是一種相對(duì)清潔、綠色和環(huán)保的新興產(chǎn)業(yè)，它是以石油替代為目標(biāo)，希 望可以改變我國(guó)能源儲(chǔ)備"多煤、少氣、少油"的現(xiàn)狀以及緩解傳統(tǒng)煤化工對(duì)環(huán)境造成的污 染。雖然現(xiàn)代新型煤化工總體上有利于提高煤的利用效率，但在生產(chǎn)過程中，相比于傳統(tǒng)煤 化工，現(xiàn)代煤化工的環(huán)境污染更多的是從一個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)，二氧化碳 等溫室氣體、廢渣和廢水的排放問題并未得到根本解決。廢水的有效處理和溫室氣體的大 量排放已經(jīng)成了制約現(xiàn)代煤化工進(jìn)一步發(fā)展的重要屏障。發(fā)展綠色環(huán)保且高效的煤化工工 藝，已經(jīng)成了目前的當(dāng)務(wù)之急。
[0004] 現(xiàn)代新型煤制天然氣是現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)中重要的組成部分，典型的現(xiàn)代煤制氣工 藝流程包括煤氣化、變換反應(yīng)（耐硫?qū)挏刈儞Q）、低溫甲醇洗、甲烷化等工序，如圖1所示。 煤氣化工藝中，制造粗煤氣的主要反應(yīng)物是煤、蒸汽和氧氣。煤氣化反應(yīng)中需要的氧氣主要 是通過空分裝置提供，但是空分裝置的設(shè)備投資和運(yùn)行成本都很大，這大大增加了煤制天 然氣工藝的成本。除此之外，煤氣化過程中污染物排放，尤其是二氧化碳的大量產(chǎn)生會(huì)引發(fā) 各種環(huán)境問題，回收利用二氧化碳意義重大。變換反應(yīng)（耐硫?qū)挏刈儞Q）是用來調(diào)節(jié)粗煤 氣中的氫碳比的。通常情況下煤氣化制得的粗煤氣中氫碳比太低，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式（1) 可知，氫氣與一氧化碳合成甲烷的化學(xué)當(dāng)量比為3。因此，在煤氣化工序后必須要引入變換 反應(yīng)來增加氫氣的物質(zhì)的量，達(dá)到調(diào)節(jié)氫碳比的目的。然而，用這種方式來調(diào)節(jié)氫碳比存在 著明顯的缺點(diǎn)：（1)根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式（2)，變換反應(yīng)（耐硫?qū)挏刈儞Q）必然要消耗大量 的水，并且產(chǎn)生大量的溫室氣體二氧化碳；（2)為了生成更多的氫氣，需要消耗更多的一氧 化碳，這降低了碳的有效轉(zhuǎn)化率，影響了最終的甲烷產(chǎn)率；(3)變換反應(yīng)需要在至少5MPa的 壓強(qiáng)和300°C?600°C高溫高壓條件下才能很好的進(jìn)行，能耗大且不易控制。對(duì)于現(xiàn)代新型 煤制氣工藝，煤氣化和變換反應(yīng)是兩個(gè)主要的工序，煤制油、煤制甲醇等工藝也存在著類似 的問題。
[0005]

【權(quán)利要求】
1. 風(fēng)、光棄電和工業(yè)有機(jī)廢水用于煤制天然氣的系統(tǒng)，其特征在于：包括收集棄風(fēng)電 (1)和棄光電（2)的電量收集和調(diào)配裝置（3)，和電量收集和調(diào)配裝置（3)連接的水電解槽 (4)，廢水收集純化裝置（5)通過電解溶液調(diào)配裝置（6)連接水電解槽（4)，水電解槽（4)的 陽(yáng)極連接氧氣儲(chǔ)罐（7)，陰極連接氫氣儲(chǔ)罐（8)，氧氣儲(chǔ)罐（7)的出口依次連接煤氣化裝置 (9)、低溫甲醇洗裝置（11)和氣體混合器（13)，氣體混合器（13)的入口和氫氣儲(chǔ)罐（8)的 出口連接，在低溫甲醇洗裝置（11)與氣體混合器（13)間依次連接有二氧化碳解析收集裝 置（12)和二氧化碳還原裝置（10)，二氧化碳還原裝置（10)的入口還與氫氣儲(chǔ)罐（8)的出 口連接，氣體混合器（13)的出口連接甲烷化反應(yīng)裝置（14)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)、光棄電和工業(yè)有機(jī)廢水用于煤制天然氣的系統(tǒng)，其特征 在于：所述水電解槽（4)和電解溶液調(diào)配裝置（6)間設(shè)置有降解后的電解液回收裝置。
【文檔編號(hào)】C10L3/08GK204198705SQ201420648643
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月3日
【發(fā)明者】閆巍, 肖天存, 王曉龍, 郜時(shí)旺, 許世森 申請(qǐng)人:中國(guó)華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司