城市生活垃圾气化制合成天然气过程模拟研究

发布时间：2017-12-08 12:32

  本文关键词：城市生活垃圾气化制合成天然气过程模拟研究

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【摘要】：随着我国城镇化建设步伐的加快,城市生活垃圾的产量迅速增加。传统垃圾处理方式如填埋、堆肥和焚烧等存在污染物排放多、利用率低等问题。为实现垃圾的清洁处理和资源化利用,垃圾气化技术受到了国内外研究者们的广泛关注。同时,天然气由于其优质、高效、清洁等特点,在我国能源消费结构中占有重要地位。但巨大的天然气需求潜力与我国并不丰富的天然气产量导致我国天然气供需矛盾日益突出。基于此,将垃圾气化技术与甲烷化技术相结合,以城市生活垃圾(MSW)为原料生产合成天然气(SNG),不仅可以实现垃圾的资源化利用,对于缓解国内天然气供应短缺,保障我国能源安全具有重要的意义。本文以MSW为原料,提出了 MSW气化制SNG单产工艺、MSW气化SNG-电联产工艺和MSW耦合钙基化学链气化SNG-电联产工艺,并利用Aspen Plus对其进行模拟。在流程模拟的基础上,以SNG产率、甲烷效率、净电效率、系统总效率、?效率、碳捕集率和系统单位产能所排放的CO2为性能评价指标,分别研究了空气当量比ER、进入气化炉内的水蒸气与MSW质量比S/M、甲烷化温度和压力对MSW气化制SNG单产工艺系统性能的影响l;水汽变换程度a和主甲烷化反应器出口气返流比Ru对MSW气化SNG-电联产工艺系统性能的影响;进入气化炉内的CaO与MSW质量比Ca/M、进入气化炉内的水蒸气与MSW质量比S/M以及气化温度tg对MSW耦合钙基化学链气化SNG-电联产工艺系统性能的影响。对系统进行能量平衡分析,结果表明:当ER为0.15,S/M为0.5,甲烷化温度为300℃,甲烷化压力为0.5MPa时,MSW气化制SNG单产系统的SNG产率为0.177 Nmm~3/kg MSW,甲烷效率为35.31%,总效率为30.07%,?效率为27.89%,碳捕集率为88.15%,系统单位产能所排放的CO2为0.329 kg/kWh;当α为0.6448,Ru为0.43时,MSW气化SNG-电联产系统的SNG产率为0.167Nm~3/kgMSW,甲烷效率为31.89%,净电效率为2.91%,总效率为34.80%,(?)效率为32.00%,碳捕集率为88.46%,系统单位产能所排放的 C02 为 0.306kg/kWh;当 Ca/M为 0.6,S/M为 0.5,tg为 650℃ 时,MSW 耦合钙基化学链气化SNG-电联产系统的SNG产率为0.148Nm~3/kg MSW,甲烷效率为29.57%,净电效率为2.77%,总效率为32.34%,?效率为29.03%,碳捕集率为99.81%,系统单位产能所排放的C02为0.285 kg/kWh。对MSW气化制SNG单产工艺、MSW气化SNG-电联产工艺和MSW耦合钙基化学链气化SNG-电联产工艺进行对比,结果表明,MSW气化制SNG单产工艺的甲烷效率最高,而MSW气化SNG-电联产工艺在系统总效率和?效率方面表现突出,显示出较高的有效能利用特性,MSW耦合钙基化学链气化SNG-电联产工艺在CO2捕集方面具有明显优势。
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE665.3

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本文编号：1266435