【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种以能源植物协同农林废弃物制取甲醇系统及其工作方法。
技术介绍
1、我国畜禽养殖每年产生粪污38亿t，折合氮1423万t、磷246万t，秸秆年产量8.65亿吨，而目前综合利用率均不足70%，导致了严重的农业面源污染。农林废弃物具有两面性，即是矛盾对立的两个方面：一方面是“污”，如果无害化处理及资源化利用不妥，农林废弃物就是严重的环境污染源；另一方面是“宝”，如果无害化处理及资源化利用得当，农林废弃物就是宝贵的自然资源。做好农林废弃物处理与利用工作，既可以实现零污染、零排放，促进农业全产业链清洁生产；也可以实现废弃物的资源化，促进有机肥对化肥的有效替代，真正做到“变污为净”、“变废为宝”和绿色生产。
2、甲醇作为重要的工业原料和能源载体，在传统化学领域和能源领域均有重要应用。在传统化学领域，油漆、溶剂、合成纤维等都是甲醇的终端产品；在能源领域，甲醇是清洁的燃烧燃料，与传统化石燃料相比，可实现二氧化碳减排59%，且在规模效应下经济性与燃油车相当。
3、为了解决我国能源安全问题，减少对石油的依赖，过去很长一段时间内，国内都在发展煤化工，比如煤制油、煤制甲醇。但煤制甲醇的发展受到限制，因为这个过程中会排放大量二氧化碳，合成1吨甲醇大约需要排放3吨左右的二氧化碳，因此我们一定要走绿色甲醇的发展路线。
4、我国地域辽阔，有边际土地24亿亩、森林面积34.6亿亩，在确保18亿亩粮食耕地红线基础上，我国完全有潜力发展植物能源来全面替代化石能源，实现能源自主供应，保障国家能源、经济、社会发展安全
5、由此可见，如果能将能源植物和农林废弃物协同利用起来制取甲醇 ，还是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种以能源植物协同农林废弃物制取甲醇系统及其工作方法，原料以能源植物为核心，协同农林废弃物及其他有机肥废弃物，产出商品为甲醇、电力、有机肥、纯氧，系统内的物质、能量利用通过各分系统的相互协同，达到最高效率。
2、本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是： 一种以能源植物协同农林废弃物制取甲醇系统，其特征在于：包括厌氧发酵装置、沼液储存装置、有机肥生产装置、沼气净化提纯装置、甲烷重整装置、甲醇合成装置一、甲醇合成装置二、甲醇合成装置三、甲醇冷凝装置、甲醇储存装置、生物质气化装置、燃气锅炉、余热锅炉、汽轮发电机组、可燃气净化装置和电解水制氢氧装置；厌氧发酵装置的出口分别与沼液储存装置、有机肥生产装置及沼气净化提纯装置的进口连接；沼气净化提纯装置的出口分别与甲烷重整装置和甲醇合成装置二的进口连接；甲醇合成装置二的出口与甲醇冷凝装置的进口连接；甲烷重整装置的出口与甲醇合成装置一的进口连接；甲醇合成装置一的出口与甲醇冷凝装置的进口连接；甲醇冷凝装置的出口与甲醇储存装置的进口连接；生物质气化装置的出口分别与燃气锅炉和可燃气净化装置的进口连接；燃气锅炉与余热锅炉连接；余热锅炉的出口与甲烷重整装置和汽轮发电机组的进口连接；可燃气净化装置的出口与甲醇合成装置三的进口连接；甲醇合成装置三的出口与甲醇冷凝装置的进口连接；电解水制氢氧装置的氢气出口与甲醇合成装置三的进口连接，氧气出口与生物质气化装置的进口连接。
3、本专利技术所述的以能源植物协同农林废弃物制取甲醇系统的工作方法，其特征在于：包括如下步骤：
4、1）、将农林废弃物中的有机废弃物通过分选，将含水率高、木质素含量低的废弃物进入厌氧发酵装置进行处理，厌氧发酵装置产生沼气、沼渣和沼液；
5、2）、将农林废弃物中的有机废弃物通过分选，将含水率低、木质素含量高的物料及能源植物通过破碎后进入生物质气化装置；
6、3）、将厌氧发酵装置产生的沼气引入沼气净化提纯装置，沼气净化提纯装置净化提纯后产生甲烷和二氧化碳，甲烷进入甲烷重整装置，二氧化碳进入甲醇合成装置二，作为甲醇合成的反应剂；
7、4）、将厌氧发酵装置产生的沼渣一部分进入有机肥生产装置，有机肥生产装置生产的有机肥用于外售，剩下的沼渣返回能源植物的种植地；
8、5）、将厌氧发酵装置产生的沼液进入沼液储存装置，在施肥和灌溉季，沼液返回能源植物的种植地，提供能源植物生长所需的肥料和水源；
9、6）、电解水制氢氧装置产生的纯氧接入生物质气化装置，用于助燃提供能量，剩余部分可以外售；电解水制氢氧装置产生的纯氢一部分接入甲醇合成装置三，用于补充甲醇合成中的氢源，另一部分接入甲醇合成装置二，作为合成甲醇的反应剂；
10、7）、将生物质气化装置产生的可燃气一部分接入燃气锅炉，燃气锅炉的余热再通过余热锅炉产生高温高压水蒸汽；生物质气化装置产生的另一部分可燃气进入可燃气净化装置进行净化，再接入甲醇合成装置三；
11、8）、将余热锅炉产生的高温高压水蒸气一部分接入甲烷重整装置，作为甲烷重整的反应剂，另一部分接入汽轮发电机组；
12、9）、将甲醇合成装置一、甲醇合成装置二和甲醇合成装置三产生的气态甲醇全部接入甲醇冷凝装置，冷凝后的液态甲醇接入甲醇储存装置进行储存，最终向市场销售甲醇。
13、本专利技术所述的农林废弃物中包括园林垃圾、林业垃圾、秸秆、尾菜和畜禽粪污。
14、本专利技术步骤7）中，可燃气净化装置去除可燃气中的粉尘、硫化物。
15、本专利技术步骤2）中，在进入生物质气化装置前，先将含水率低、木质素含量高的物料及能源植物通过破碎。
16、本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：
17、1、本专利技术以能源植物为核心，协同农林废弃物潜在的资源，通过多个产业技术的创新和有机协同，生产出绿色高附加值的甲醇、有机肥和纯氧。
18、2、将农林废弃物通过初步分选，分别进入高效的厌氧发酵和生物质气化装置，根据物料的特性选用最优的处理系统，各系统协同处理能力更强，效率更高。
19、3、通过厌氧技术产生的沼渣、沼液用于能源植物的生产和农业生产，可以形成良性的循环。
20、4、厌氧发酵产生的沼气通过净化提纯装置产生甲烷和二氧化碳，甲烷和二氧化碳均可以作为绿色甲醇的生产反应剂，可以做到物尽其用；可燃气产生高温高压水蒸气，不但可以作为甲烷重整的反应剂，还可以通过汽轮发电机产生绿色电力和系统内其他热能的有效利用，实现能源的梯级利用。
21、5、光伏和风电产生的绿电，除供系统内部用电外，还可以通过电解水制氢，通过氢制甲醇，解决了氢气难以储运的难题；
22、6、电解水制氢氧装置生产的纯氧可以用于生物质气化装置，提供气化效率，减少能量的损失。
23、7、通过能源植物的种植，可有效提供当地非耕地的利用效率，提高当地经济发展。
24、8、综合来说利用本专利技术可实现农林废弃物的闭环产业链架构，在实现系统内能源和物料的自持循环的同时，向外界输送高值的绿色电力、绿色甲醇、纯氧及有机肥，促进当地经济的发展。
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1.一种以能源植物协同农林废弃物制取甲醇系统，其特征在于：包括厌氧发酵装置、沼液储存装置、有机肥生产装置、沼气净化提纯装置、甲烷重整装置、甲醇合成装置一、甲醇合成装置二、甲醇合成装置三、甲醇冷凝装置、甲醇储存装置、生物质气化装置、燃气锅炉、余热锅炉、汽轮发电机组、可燃气净化装置和电解水制氢氧装置；厌氧发酵装置的出口分别与沼液储存装置、有机肥生产装置及沼气净化提纯装置的进口连接；沼气净化提纯装置的出口分别与甲烷重整装置和甲醇合成装置二的进口连接；甲醇合成装置二的出口与甲醇冷凝装置的进口连接；甲烷重整装置的出口与甲醇合成装置一的进口连接；甲醇合成装置一的出口与甲醇冷凝装置的进口连接；甲醇冷凝装置的出口与甲醇储存装置的进口连接；生物质气化装置的出口分别与燃气锅炉和可燃气净化装置的进口连接；燃气锅炉与余热锅炉连接；余热锅炉的出口与甲烷重整装置和汽轮发电机组的进口连接；可燃气净化装置的出口与甲醇合成装置三的进口连接；甲醇合成装置三的出口与甲醇冷凝装置的进口连接；电解水制氢氧装置的氢气出口与甲醇合成装置三的进口连接，氧气出口与生物质气化装置的进口连接。
2.一种权利要求1所述的以
3.根据权利要求2所述的工作方法，其特征在于：所述的农林废弃物中包括园林垃圾、林业垃圾、秸秆、尾菜和畜禽粪污。
4.根据权利要求2所述的工作方法，其特征在于：步骤7）中，可燃气净化装置去除可燃气中的粉尘、硫化物。
5.根据权利要求2所述的工作方法，其特征在于：步骤2）中，在进入生物质气化装置前，先将含水率低、木质素含量高的物料及能源植物通过破碎。
...【技术特征摘要】
1.一种以能源植物协同农林废弃物制取甲醇系统，其特征在于：包括厌氧发酵装置、沼液储存装置、有机肥生产装置、沼气净化提纯装置、甲烷重整装置、甲醇合成装置一、甲醇合成装置二、甲醇合成装置三、甲醇冷凝装置、甲醇储存装置、生物质气化装置、燃气锅炉、余热锅炉、汽轮发电机组、可燃气净化装置和电解水制氢氧装置；厌氧发酵装置的出口分别与沼液储存装置、有机肥生产装置及沼气净化提纯装置的进口连接；沼气净化提纯装置的出口分别与甲烷重整装置和甲醇合成装置二的进口连接；甲醇合成装置二的出口与甲醇冷凝装置的进口连接；甲烷重整装置的出口与甲醇合成装置一的进口连接；甲醇合成装置一的出口与甲醇冷凝装置的进口连接；甲醇冷凝装置的出口与甲醇储存装置的进口连接；生物质气化装置的出口分别与燃气锅炉和可燃气净化装置的进口连接；燃气锅炉与余热锅炉连接；余热锅炉的...
【专利技术属性】
技术研发人员：毛刚，徐程浩，王纯，冯志翔，沈林华，金亮，常青，辛子健，
申请(专利权)人：中国联合工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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