撬装型自给式沼气发电方法与流程

1.本发明涉及一种撬装型自给式沼气发电方法，属于能源综合利用回收领域。


背景技术：

2.沼气是各种有机物质(养殖业禽畜粪污、填埋垃圾、工业有机废水、水处理污泥等)经过微生物的发酵作用(厌氧发酵)产生的一种可燃烧混合气体。沼气主要有三种来源：城市生活垃圾填埋后降解产生的垃圾填埋气(lfg)，废水处理过程中生物反应器或消化池中产生的消化气，农村农林废弃物发酵气。垃圾填埋气约占世界沼气排放总量的80％，沼气的典型组成(体积浓度)为40％～70％的ch4、30％～45％的co2、0.03％的h2s及微量其它杂质气体。厌氧消化池消化过程产生的沼气中甲烷含量可高达80％。
3.ch4和co2是主要的温室气体，其中ch4对臭氧层的破坏作用是co2的40倍，对红外线的吸收效率是co2的20倍，产生的温室效应比同体积co2高20倍以上。在人为ch4排放源中，垃圾填埋场排放列第3位。然而，目前甲烷的收集和利用占比不到10％，农林废弃物发酵产生的沼气更未得到有效利用。ch4和co2等温室气体产生的温室效应使全球气候变暖，是各种自然灾害频发的诱因之一。因此，对沼气加以收集并利用，以减少温室气体的排放便富有现实意义。
4.沼气经过净化、除去惰性组分和有害污染物后，其主要成分甲烷是一种清洁的可再生能源，可以加以利用。沼气的主要利用途径包括：(1)直接燃烧产生蒸汽，用于生活或工业供热；(2)通过内燃机发电；(3)作为运输工具的动力燃料；(4)经脱水净化处理后用作管道煤气；(5)用于co2制造工业；(6)用于制造甲醇原料。其中第一种利用途径被广泛采用，第二种利用途径次之，前两种利用途径约占总利用量的90％以上。但沼气直燃或发电时，因沼气内含不可燃成分较高，导致燃烧不充分，且发电时的温度高，余热很难利用，烟气中的n
x
o超标现象严重，一定程度上造成能源浪费及环境污染。
5.有鉴于此，确有必要提出一种撬装型自给式沼气发电方法，以解决上述问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种撬装型自给式沼气发电方法，以解决现有技术中沼气的利用率低，发电成本较高的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供了一种撬装型自给式沼气发电方法，包括：
8.s1、对沼气进行脱氨脱硫处理后存储于第一储罐中，将水输入位于加热炉内的第一换热器中进行加热并汽化为水蒸气；
9.s2、所述加热炉内设有第二换热器和多级转化反应器，所述第一储罐中的沼气与水蒸气混合并输入所述第二换热器进行加热，随后输入所述多级转化反应器进行转化反应，以得到合成气，并对所述合成气进行降温，所述多级转化反应器为微通道反应器；
10.s3、合成气与水混合并输入多级变换反应器进行变换反应，以得到混合产物，对所述混合产物进行冷却并进行气液分离，所述多级变换反应器为微通道反应器；
11.s4、分离后的液体水输入s3中与合成气混合并循环，分离后的变换气输入脱碳塔与脱碳液充分接触，以将变换气中的co2脱除，剩余气体从所述脱碳塔的顶部输出并输入膜分离塔，将剩余气体中的h2与余气进行分离，h2输入第二储罐中进行储存，余气输入s3与合成气和液体水混合并循环；
12.s5、将第二储罐中的部分h2输入燃料电池进行发电，并将电能传输至加热炉以对加热炉进行加热；
13.s6、所述脱碳液从所述脱碳塔的塔釜流出并输入再生塔，以将所述脱碳液内的co2析出，所述再生塔的塔顶处设有第二冷凝器，以将气态co2冷凝后输入第三储罐内存储，析出co2后的脱碳液从所述再生塔的塔釜处流出并输入s4中的脱碳塔进行循环。
14.作为本发明的进一步改进，s1包括：沼气通过压缩机进行加压至4.5～7.5atm后输入脱氨塔，以将沼气中的氨气含量降低至10ppm以下，随后输入脱硫塔中，以将沼气中的硫化合物含量降低至10ppm以下，并存储于第一储罐中；所述第一换热器位于所述加热炉的顶部，水在第一换热器内加热至145～175℃以汽化为水蒸气。
15.作为本发明的进一步改进，s2包括：所述多级转化反应器包括自上而下排布的第一、第二和第三转化反应器，所述第二换热器设于所述第一转化反应器和第一换热器之间，所述第二换热器将沼气和水蒸气加热至800
±
50℃并输入所述第一转化反应器进行转化反应，随后输入并在第二转化反应器内升温至1000
±
50℃进行转化反应，然后输入并在第三转化反应器内升温至1100
±
50℃进行转化反应，所述转化反应包括：
16.ch4+h2o＝co+3h2；
17.ch4+2h2o＝co2+4h2；
18.ch4+co2＝2co+2h2；
19.ch4+3co2＝4co+2h2o。
20.作为本发明的进一步改进，合成气自第三转化反应器输出后输入第三换热器，在所述第三换热器内与导热油换热，以将合成气的温度降至650
±
50℃。
21.作为本发明的进一步改进，s3包括：所述多级变换反应器包括第一、第二和第三变换反应器，所述合成气与水依次输入第一、第二和第三变换反应器，并在450℃的温度下进行变换反应，所述第一变换反应器和第二变换反应器之间以及第二变换反应器和第三变换反应器之间均补加水，以提高氢气的生成率；
22.所述变换反应包括：
23.co+h2o＝co2+h2；
24.ch4+co2＝2co+2h2；
25.ch4+3co2＝4co+2h2o。
26.作为本发明的进一步改进，混合产物自第三变换反应器输出后输入第四换热器，并在所述第四换热器内与导热油换热，以将混合产物的温度降低200℃，随后输入第一冷凝器将混合产物的温度降至100℃以下，并在分离器中进行气液分离。
27.作为本发明的进一步改进，所述加热炉内设有电加热模块，所述燃料电池为氢燃料电池，部分氢气输入所述燃料电池进行发电，并将产生的部分电能输送至电加热模块，以对加热炉进行加热，其余电能能够向外输出，以对外界进行供电。
28.作为本发明的进一步改进，所述再生塔的塔釜与再沸器连接，以对脱碳液进行加
热，并使得co2从脱碳液中析出。
29.作为本发明的进一步改进，本方法中通过导热油传递热量，油罐中的导热油流出并与所述合成气以及所述混合产物进行换热，以提高导热油的温度，所述导热油流入所述再沸器与所述脱碳液进行换热，以加热所述脱碳液，随后流入第五换热进行降温并将降温后的导热油输入油罐进行循环。
30.作为本发明的进一步改进，本方法中通过冷凝水进行降温冷凝，水罐中的冷凝水流出并对所述混合产物、所述第二冷凝器中的co2以及第二换热器中的导热油进行冷却，随后输入空冷机进行降温后输入水罐中进行循环。
31.本发明的有益效果是：本发明的撬装型自给式沼气发电方法采用甲烷与蒸汽发生转化反应以及膜分离提纯氢气等技术的耦合，使得发电成本低廉，且对碳排放低的生物沼气进行了利用，避免能源浪费；通过将反应器设为微通道反应器，以提高反应物之间的热交换效率，且能够高效地控制反应器温度；通过将制取的氢气通过燃料电池将化学能转化成电能，灵活调控产氢发电比例，系统电能可均由燃控电池提供，无需外部供热，热量供应由电加热产生，调节灵敏，装置可以连续稳定运行。
附图说明
32.图1是本发明中撬装型自给式沼气发电方法流程图。
33.图2是本发明优选实施例的撬装型自给式沼气发电的生产流程框图。
34.图3是本发明优选实施例的撬装型自给式沼气发电的工艺生产流程图。
35.附图标记说明：压缩机11，脱氨塔12，脱硫塔13，第一储罐14，第一换热器15，第二换热器21，第一转化反应器22，第二转化反应器23，第三转化反应器24，第三换热器25，第一变换反应器31，第二变换反应器32，第三变换反应器33，第四换热器34，第一冷凝器35，分离器36，脱碳塔41，膜分离器42，第二储罐43，再生塔44，第二冷凝器45，第三储罐46，再沸器47，第五换热器48，燃料电池5，油罐7，水罐6，空冷机61，泵8，加压器9。
具体实施方式
36.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
37.请参阅图1至图3所示，本发明揭示了一种撬装型自给式沼气发电方法，具体包括沼气净化、转化、变换、氢气分离和发电五大步骤，通过采用自热式甲烷水蒸气重整技术制取氢气，通过氢燃料电池5高效转化氢能为电能，可灵活变更氢电输出比；系统热量由电加热模块提供，能量完全自给，无需外部热源，并对余热进行梯级回收利用，显著提升了能量利用效率，实现了沼气的高效清洁利用；采用多级微通道反应器，增强了设备工况控制，保证反应的最佳条件，其中甲烷的转化率高达99％；本方法产生的副产物二氧化碳可以实现完全脱离与储存。
38.需要说明的是，应用本技术方案中的沼气制备绿氢的方法的装置为撬装型，即该装置为可移动式的集装箱型，使得该装置便于运输，以对偏僻位置处的沼气进行利用，提高了本方法的实用性；此外，自给式解释为本方法无需依赖外界能量或物质的补充，生产过程中所需的能源均由沼气提供，即将生产部分氢气用于发电，并通过电能转化为热能，以提供
反应时所需的热量。
39.将应用本方法的装置设置为撬装式，以方便运输使用，胜任各种工作环境。装置可以单独为有沼气来源的生产现场提供绿色氢源，以替代通过煤、天然气源、液氨、甲醇等高碳排放装置制取氢源，为绿色产品生产提供低碳、低成本氢源，同时，本方法与氢燃料电池5组合联产发电，为绿色产品生产提供绿色电能。
40.撬装型自给式沼气发电方法包括如下步骤：
41.s1、对沼气进行脱氨脱硫处理后存储于第一储罐14中，将水输入位于加热炉内的第一换热器15中进行加热并汽化为水蒸气，即前述的沼气净化步骤。
42.其中，沼气通过压缩机11进行加压至4.5～7.5atm后输入脱氨塔12，以将沼气中的氨气含量降低至10ppm以下，随后输入脱硫塔13中，以将沼气中的硫化合物含量降低至10ppm以下，并存储于第一储罐14中；第一换热器15位于加热炉的顶部，水在第一换热器15内加热至145～175℃以汽化为水蒸气。优选的，沼气通过压缩机11加压至6atm后输入脱氨塔12，水在第一换热器15内加热至160℃以汽化为水蒸气。
43.本实施例中，沼气来源于沼气储罐，沼气的温度为25℃，压力为0.004mpa，水经过泵8进行驱动后输入第一换热器15，当然，在其他实施例中，沼气来源可以根据实际情况进行设置，对沼气的温度和压力不做限制。
44.s2、加热炉内设有第二换热器21和多级转化反应器，第一储罐14中的沼气与水蒸气混合并输入第二换热器21进行加热，随后输入多级转化反应器进行转化反应，以得到合成气，并对合成气进行降温，多级转化反应器为微通道反应器。
45.多级转化反应器包括自上而下排布的第一、第二和第三转化反应器，第二换热器21设于第一转化反应器22和第一换热器15之间，第二换热器21将沼气和水蒸气加热至800
±
50℃并输入第一转化反应器22进行转化反应，随后输入并在第二转化反应器23内升温至1000
±
50℃进行转化反应，然后输入并在第三转化反应器24内升温至1100
±
50℃进行转化反应，转化反应包括：
46.ch4+h2o＝co+3h2；
47.ch4+2h2o＝co2+4h2；
48.ch4+co2＝2co+2h2；
49.ch4+3co2＝4co+2h2o。
50.合成气自第三转化反应器24输出后输入第三换热器25，在第三换热器25内与导热油换热，以将合成气的温度降至650
±
50℃。优选的，第二换热器将水蒸气加热至800℃后输入第一转化反应器，第二转化反应器内的温度为1000℃，第三转化反应器内的温度为1100℃，第三换热器将合成器的温度降至650℃。
51.具体的，控制水蒸气和沼气的输入比例为1.5～2.5，水蒸气和沼气在第二换热器21内混合并升温到800℃，随后输入第一转化反应器22进行水蒸气重整反应，即第一转化反应器22的温度为800℃；随后从第一转化反应器22中输出并输入第二转化反应器23继续进行水蒸气重整反应，其中，第二转换反应器的温度为1000℃；随后从第二转化反应器23中输出并输入第三转化反应器24继续进行水蒸气重整反应，其中，第三转化反应器24的温度为1100℃。经过三级转化反应，以得到合成气。
52.其中，第一转化反应器22输出的气体组成为(mol％)：ch4：1.95％、co2：5.47％、co：
11.79％、h2：56.75％、h2o：24.04％；第三转化反应器24输出的气体组成为(mol％)：ch4：0.011％、co2：3.06％、co：15.42％、h2：58.03％、h2o：23.48％。可以看出经过三级转化反应，能够提高co和h2的转化率。
53.在本步骤中，转化反应阶段使用的催化剂容易产生积碳，因此可以在催化剂中适量添加碱金属(钾)、碱土金属(钙、镁)作为助剂提升催化剂的抗积碳性能。
54.s3、合成气与水混合并输入多级变换反应器进行变换反应，以得到混合产物，对混合产物进行冷却并进行气液分离，多级变换反应器为微通道反应器。
55.其中，多级变换反应器包括第一、第二和第三变换反应器，合成气与水依次输入第一、第二和第三变换反应器，并在450℃的温度下进行变换反应，第一变换反应器31和第二变换反应器32之间以及第二变换反应器32和第三变换反应器33之间均补加水，以提高氢气的生成率。变换反应包括：
56.co+h2o＝co2+h2；
57.ch4+co2＝2co+2h2；
58.ch4+3co2＝4co+2h2o。
59.需要说明的是，合成气在第一、第二和第三变换反应器之间未进行补加，同时，通过在相邻两个变换反应器之间补加水，一方面通过水降低合成气的温度，使得合成气和水能够保持在450℃的条件下进行反应，另一方面通过补加水增加反应物的浓度，使得变换反应正向移动，提高了氢气的产率。
60.混合产物自第三变换反应器33输出后输入第四换热器34，并在第四换热器34内与导热油换热，以将混合产物的温度降低200℃，随后输入第一冷凝器35将混合产物的温度降至100℃以下，并在分离器36中进行气液分离。
61.具体的，第三变换反应器33出口处的气体组成为(mol％)：ch4：0.074％、co2：12.61％、co：5.23％、h2：62.02％、h2o：20.06％；可以看出，经过三级变换反应，显著提高了产物中氢气的浓度。
62.通过将转化反应器和变换反应器设置为微通道反应器，以提高反应效率，具体的，微通道的比表面积大，可达10000-50000m2/m3，具有很大的热交换效率，使得在反应时放出的大量反应热可以及时移出并与换热器换热，以维持反应温度在安全范围内，且具有很大的热交换效率，以高效地控制反应器温度，提高能量的利用效率。
63.s4、分离后的液体水输入s3中与合成气混合并循环，分离后的变换气输入脱碳塔41与脱碳液充分接触，以将变换气中的co2脱除，剩余气体从脱碳塔41的顶部输出并输入膜分离器42，将剩余气体中的h2与余气进行分离，h2输入第二储罐43中进行储存，余气输入s3与合成气和液体水混合并循环。
64.具体的，经分离器36分离后的液体(水)分为三路，分别输入第一、第二、第三变换反应器，以在第一、第二和第三变换反应器内进行变换反应，如此实现水循环，避免废水外流，造成环境污染，同时，由于前面的流程中均未设置冷凝装置，使得水蒸气能够源源不断的得到补充，也不会出现缺水的情况。
65.脱碳液在脱碳塔41内呈喷淋状设置，使得经分离器36分离出的变换气输入脱碳塔41内后，能够使得脱碳液与变换气充分接触，以将变换气中的co2充分的溶解于脱碳液，使得剩余气体中的co2含量较低。
66.剩余气体从脱碳塔41的塔顶向外输出并在膜分离器42处进行气体分离，以将氢气和余气进行分离，其中，脱碳塔41和膜分离器42之间设有加压器9，以提高从脱碳塔41顶部流出气体的气压，提高了膜分离器42的分离效；分离后的氢气输入第二储罐43中进行储存，膜分离器42和第二储罐43之间也设有加压器9，以对分离后的氢气进行加压，使得第二储罐43能够储存更多的氢气。分离后的余气与合成气混合后输入第一变换反应器31进行循环反应，避免余气浪费，提高能源的利用率。
67.s5、将第二储罐43中的部分h2输入燃料电池5进行发电，并将电能传输至加热炉以对加热炉进行加热。
68.具体的，加热炉内设有电加热模块，燃料电池5为氢燃料电池5，部分氢气输入燃料电池5进行发电，并将产生的部分电能输送至电加热模块，以对加热炉进行加热，其余电能能够向外输出，以对外界进行供电。
69.当然，第二储罐43中的另外部分氢气也可以作为氢源向外输出，用作化工原料、燃料等，此处不做限制。
70.氢气通过燃料电池5将化学能转化成电能，根据需求，灵活调控产氢发电比例，系统电能可均由燃料电池5提供，无需外部供热，热量供应由电加热产生，调节灵敏，装置可以连续稳定运行，同时还可加装太阳能发电板及风力发电设备，为加热装置提供部分电量，实现多能源的补充，同时太阳能、风能等其它能量进行充分利用。
71.s6、脱碳液从脱碳塔41的塔釜流出并输入再生塔44，以将脱碳液内的co2析出，再生塔44的塔顶处设有第二冷凝器45，以将气态co2冷凝后输入第三储罐46内存储，析出co2后的脱碳液从再生塔44的塔釜处流出并输入s4中的脱碳塔41进行循环。
72.具体的，再生塔44的塔釜与再沸器47连接，脱碳液输入再生塔44后能够流入再沸器47，并在再沸器47和再生塔44之间循环，以对脱碳液进行加热，并使得co2从脱碳液中析出。析出了co2后的脱碳液经过泵8的驱动，使得脱碳液能够流入脱碳塔41吸收co2，以实现脱碳液的循环使用，降低脱碳液的使用成本，并避免了脱碳液对环境的污染。其中，第三储罐46和再生塔44之间还设有加压器9，以对从再生塔44流出的co2进行加压，提高了第三储罐46的储量。
73.本方法还包括油罐7和导热油，并通过导热油传递热量，具体的，油罐7中的导热油流出并流入第三换热器25以与第三换热器25内的合成气进行换热，一方面降低合成气的温度，另一方面升高导热油的温度，避免能量浪费；随后导热油输入第四换热器34并与第四换热器34内的混合产物进行换热，以降低混合产物的温度，同时提高导热油的温度，避免热能浪费；然后导热油流入再沸器47与脱碳液进行换热，以加热脱碳液，加速co2从脱碳液中析出，随后流入第五换热进行降温并将降温后的导热油输入油罐7进行循环。如此设置，通过导热油与低温或高温原料进行换热，实现了能源的梯级回收利用，高品位能量的损失降低，装置总能耗下降，使得各设备中的能量能够循环使用，避免热能浪费，进一步降低沼气制氢的成本。
74.本方法还包括水罐6和冷凝水，并通过冷凝水进行降温冷凝，水罐6中的冷凝水流出分别流入第一冷凝器35、第二冷凝器45和第五换热器48，以分别对混合产物、co2以及导热油进行冷却，随后输入空冷机61进行降温后输入水罐6中进行循环。如此设置，使得冷凝水能够循环使用，避免冷凝水对环境造成污染，其中水罐6旁侧还设有泵8，用于驱动冷凝水
向各个装置流动。当然，在其它实施例中，也可以通过空气自然冷却的方式实现降温，此处不做限制。
75.本方法采用三级转化反应器使甲烷的单程转化率超过99％以上，产品氢气利用燃料电池5发电，通过电加热为转化反应器及换热器提供热量，系统无需外部能量，甲烷的总利用率接近100％，而生产中的反应过量的水冷凝后回收，接入反应循环，减少了水的总用量，降低了水耗，减小了后续水体污染处理的压力。同时，采用三级变换反应器，在低压中温下对一氧化碳进行水蒸气变换，采用膜分离的方式对氢气进行分离，大大提升了氢气产率。
76.本方法中制取1nm3的纯氢仅消耗0.71nm3的沼气，1nm3沼气的成本在0.5元左右。天然气制取氢1nm3的纯氢消耗0.5nm3的天然气，而天然气的价格是沼气价格的四到五倍，而甲醇制氢与电解水制氢的成本更加昂贵。也就是说，沼气制氢的成本远远低于天然气制氢，而将农林废弃物作为沼气的生产原料，成本低廉，通过对农林废弃物发酵而来的沼气进行利用制氢，能够大大降低制氢成本。
77.综上所述，本发明的撬装型自给式沼气发电方法采用甲烷与蒸汽发生转化反应以及膜分离提纯氢气等技术的耦合，使得发电成本低廉，且对碳排放低的生物沼气进行了利用，避免能源浪费；通过将制取的氢气通过燃料电池5将化学能转化成电能，灵活调控产氢发电比例，系统电能可均由燃控电池提供，无需外部供热，热量供应由电加热产生，调节灵敏，装置可以连续稳定运行。
78.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种撬装型自给式沼气发电方法，其特征在于，包括：s1、对沼气进行脱氨脱硫处理后存储于第一储罐中，将水输入位于加热炉内的第一换热器中进行加热并汽化为水蒸气；s2、所述加热炉内设有第二换热器和多级转化反应器，所述第一储罐中的沼气与水蒸气混合并输入所述第二换热器进行加热，随后输入所述多级转化反应器进行转化反应，以得到合成气，并对所述合成气进行降温，所述多级转化反应器为微通道反应器；s3、合成气与水混合并输入多级变换反应器进行变换反应，以得到混合产物，对所述混合产物进行冷却并进行气液分离，所述多级变换反应器为微通道反应器；s4、分离后的液体水输入s3中与合成气混合并循环，分离后的变换气输入脱碳塔与脱碳液充分接触，以将变换气中的co2脱除，剩余气体从所述脱碳塔的顶部输出并输入膜分离塔，将剩余气体中的h2与余气进行分离，h2输入第二储罐中进行储存，余气输入s3与合成气和液体水混合并循环；s5、将第二储罐中的部分h2输入燃料电池进行发电，并将电能传输至加热炉以对加热炉进行加热；s6、所述脱碳液从所述脱碳塔的塔釜流出并输入再生塔，以将所述脱碳液内的co2析出，所述再生塔的塔顶处设有第二冷凝器，以将气态co2冷凝后输入第三储罐内存储，析出co2后的脱碳液从所述再生塔的塔釜处流出并输入s4中的脱碳塔进行循环。2.根据权利要求1所述的撬装型自给式沼气发电方法，其特征在于，s1包括：沼气通过压缩机进行加压至4.5～7.5atm后输入脱氨塔，以将沼气中的氨气含量降低至10ppm以下，随后输入脱硫塔中，以将沼气中的硫化合物含量降低至10ppm以下，并存储于第一储罐中；所述第一换热器位于所述加热炉的顶部，水在第一换热器内加热至145～175℃以汽化为水蒸气。3.根据权利要求1所述的撬装型自给式沼气发电方法，其特征在于，s2包括：所述多级转化反应器包括自上而下排布的第一、第二和第三转化反应器，所述第二换热器设于所述第一转化反应器和第一换热器之间，所述第二换热器将沼气和水蒸气加热至800
±
50℃并输入所述第一转化反应器进行转化反应，随后输入并在第二转化反应器内升温至1000
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50℃进行转化反应，然后输入并在第三转化反应器内升温至1100
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50℃进行转化反应，所述转化反应包括：ch4+h2o＝co+3h2；ch4+2h2o＝co2+4h2；ch4+co2＝2co+2h2；ch4+3co2＝4co+2h2o。4.根据权利要求3所述的撬装型自给式沼气发电方法，其特征在于：合成气自第三转化反应器输出后输入第三换热器，在所述第三换热器内与导热油换热，以将合成气的温度降至650
±
50℃。5.根据权利要求1所述的撬装型自给式沼气发电方法，其特征在于，s3包括：所述多级变换反应器包括第一、第二和第三变换反应器，所述合成气与水依次输入第一、第二和第三变换反应器，并在450℃的温度下进行变换反应，所述第一变换反应器和第二变换反应器之间以及第二变换反应器和第三变换反应器之间均补加水，以提高氢气的生成率；
所述变换反应包括：co+h2o＝co2+h2；ch4+co2＝2co+2h2；ch4+3co2＝4co+2h2o。6.根据权利要求5所述的撬装型自给式沼气发电方法，其特征在于：混合产物自第三变换反应器输出后输入第四换热器，并在所述第四换热器内与导热油换热，以将混合产物的温度降低200℃，随后输入第一冷凝器将混合产物的温度降至100℃以下，并在分离器中进行气液分离。7.根据权利要求1所述的撬装型自给式沼气发电方法，其特征在于：所述加热炉内设有电加热模块，所述燃料电池为氢燃料电池，部分氢气输入所述燃料电池进行发电，并将产生的部分电能输送至电加热模块，以对加热炉进行加热，其余电能能够向外输出，以对外界进行供电。8.根据权利要求1所述的撬装型自给式沼气发电方法，其特征在于：所述再生塔的塔釜与再沸器连接，以对脱碳液进行加热，并使得co2从脱碳液中析出。9.根据权利要求8所述的撬装型自给式沼气发电方法，其特征在于：本方法中通过导热油传递热量，油罐中的导热油流出并与所述合成气以及所述混合产物进行换热，以提高导热油的温度，所述导热油流入所述再沸器与所述脱碳液进行换热，以加热所述脱碳液，随后流入第五换热进行降温并将降温后的导热油输入油罐进行循环。10.根据权利要求9所述的撬装型自给式沼气发电方法，其特征在于：本方法中通过冷凝水进行降温冷凝，水罐中的冷凝水流出并对所述混合产物、所述第二冷凝器中的co2以及第二换热器中的导热油进行冷却，随后输入空冷机进行降温后输入水罐中进行循环。

技术总结
本发明提供了一种撬装型自给式沼气发电方法，属于能源综合利用回收领域。撬装型自给式沼气发电方法包括沼气和水的预处理，沼气与水蒸气在微通道反应器内进行多级转化反应以生成合成气，将合成气与水在微通道反应器内进行多级变换反应，以得到混合产物，通过对混合产物中的CO2、H2以及余气进行分离并收集分离后的CO2和H2，对余气进行循环使用，部分H2输入燃料电池进行发电，并将电能用于装置的加热。本发明的撬装型自给式沼气发电方法通过将反应器设为微通道反应器，以提高反应物之间的热交换效率，且能够高效地控制反应器温度；通过将部分氢气用于燃料电池发电用于加热，使得本方法中的能量完全自给，无需外部热源。无需外部热源。无需外部热源。


技术研发人员：黎汉生 王振 王素峰 张耀远 吴芹 史大昕 陈康成 魏崧 胡子恒
受保护的技术使用者：北京微通道科技有限公司
技术研发日：2023.06.26
技术公布日：2023/9/7