本文關(guān)鍵詞：城市生活垃圾氣化制合成天然氣過程模擬研究

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【摘要】：隨著我國城鎮(zhèn)化建設(shè)步伐的加快,城市生活垃圾的產(chǎn)量迅速增加。傳統(tǒng)垃圾處理方式如填埋、堆肥和焚燒等存在污染物排放多、利用率低等問題。為實現(xiàn)垃圾的清潔處理和資源化利用,垃圾氣化技術(shù)受到了國內(nèi)外研究者們的廣泛關(guān)注。同時,天然氣由于其優(yōu)質(zhì)、高效、清潔等特點,在我國能源消費結(jié)構(gòu)中占有重要地位。但巨大的天然氣需求潛力與我國并不豐富的天然氣產(chǎn)量導(dǎo)致我國天然氣供需矛盾日益突出�；诖�,將垃圾氣化技術(shù)與甲烷化技術(shù)相結(jié)合,以城市生活垃圾(MSW)為原料生產(chǎn)合成天然氣(SNG),不僅可以實現(xiàn)垃圾的資源化利用,對于緩解國內(nèi)天然氣供應(yīng)短缺,保障我國能源安全具有重要的意義。本文以MSW為原料,提出了 MSW氣化制SNG單產(chǎn)工藝、MSW氣化SNG-電聯(lián)產(chǎn)工藝和MSW耦合鈣基化學鏈氣化SNG-電聯(lián)產(chǎn)工藝,并利用Aspen Plus對其進行模擬。在流程模擬的基礎(chǔ)上,以SNG產(chǎn)率、甲烷效率、凈電效率、系統(tǒng)總效率、?效率、碳捕集率和系統(tǒng)單位產(chǎn)能所排放的CO2為性能評價指標,分別研究了空氣當量比ER、進入氣化爐內(nèi)的水蒸氣與MSW質(zhì)量比S/M、甲烷化溫度和壓力對MSW氣化制SNG單產(chǎn)工藝系統(tǒng)性能的影響l;水汽變換程度a和主甲烷化反應(yīng)器出口氣返流比Ru對MSW氣化SNG-電聯(lián)產(chǎn)工藝系統(tǒng)性能的影響;進入氣化爐內(nèi)的CaO與MSW質(zhì)量比Ca/M、進入氣化爐內(nèi)的水蒸氣與MSW質(zhì)量比S/M以及氣化溫度tg對MSW耦合鈣基化學鏈氣化SNG-電聯(lián)產(chǎn)工藝系統(tǒng)性能的影響。對系統(tǒng)進行能量平衡分析,結(jié)果表明:當ER為0.15,S/M為0.5,甲烷化溫度為300℃,甲烷化壓力為0.5MPa時,MSW氣化制SNG單產(chǎn)系統(tǒng)的SNG產(chǎn)率為0.177 Nmm~3/kg MSW,甲烷效率為35.31%,總效率為30.07%,?效率為27.89%,碳捕集率為88.15%,系統(tǒng)單位產(chǎn)能所排放的CO2為0.329 kg/kWh;當α為0.6448,Ru為0.43時,MSW氣化SNG-電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的SNG產(chǎn)率為0.167Nm~3/kgMSW,甲烷效率為31.89%,凈電效率為2.91%,總效率為34.80%,(?)效率為32.00%,碳捕集率為88.46%,系統(tǒng)單位產(chǎn)能所排放的 C02 為 0.306kg/kWh;當 Ca/M為 0.6,S/M為 0.5,tg為 650℃ 時,MSW 耦合鈣基化學鏈氣化SNG-電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的SNG產(chǎn)率為0.148Nm~3/kg MSW,甲烷效率為29.57%,凈電效率為2.77%,總效率為32.34%,?效率為29.03%,碳捕集率為99.81%,系統(tǒng)單位產(chǎn)能所排放的C02為0.285 kg/kWh。對MSW氣化制SNG單產(chǎn)工藝、MSW氣化SNG-電聯(lián)產(chǎn)工藝和MSW耦合鈣基化學鏈氣化SNG-電聯(lián)產(chǎn)工藝進行對比,結(jié)果表明,MSW氣化制SNG單產(chǎn)工藝的甲烷效率最高,而MSW氣化SNG-電聯(lián)產(chǎn)工藝在系統(tǒng)總效率和?效率方面表現(xiàn)突出,顯示出較高的有效能利用特性,MSW耦合鈣基化學鏈氣化SNG-電聯(lián)產(chǎn)工藝在CO2捕集方面具有明顯優(yōu)勢。
【學位授予單位】：西南石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TE665.3

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本文編號：1266435