一种基于天然气多联产系统及方法与流程

allin2026-08-06  20


本发明属于能源供应及节能减排领域,涉及一种多联产系统,具体是一种基于天然气多联产系统及方法。


背景技术:

1、我国天然气消耗量逐年增加,2022年天然气消耗量3663亿立方,其中工业燃料、发电用气占比51%。在工业燃料、发电及天然气分布式能源等方面,天然气已成为企业重要的能源支撑,然而天然气作为燃料其成本占总成本高达70%-85%,用气成本高给企业造成沉重的经济负担,制约着企业的发展,如何降低天然气燃料成本仍是行业疼点。

2、再者天然气虽是一种清洁能源但不属于绿色能源,1m3天然气燃烧可排放2.16kg二氧化碳,天然气燃烧产生的碳排总量仍然非常巨大,如何进一步减少天然气排碳量仍是行业难点。


技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于,提供一种基于天然气多联产系统及方法,以解决现有技术中天然气工业燃料直接燃烧或发电产生大量碳排放的技术问题。

2、为了解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案予以实现:

3、一种基于天然气多联产系统,包括并联设置的多个cvi气相沉积单元,每个所述cvi气相沉积单元的输出端上均设置有一个气动阀,所有所述气动阀的输出端共同连接有合成气并网管线,所述合成气并网管线上依次连接有预处理单元、风机、气柜、制氢单元和内燃机发电单元,所述内燃机发电单元上设置有烟气管道和循环水管道,所述烟气管道和循环水管道的末端共同连接有溴化锂机组;所述烟气管道上设置有scr脱硝单元。

4、本发明还包括以下技术特征:

5、所述cvi气相沉积单元包括依次相连的cvi沉积炉、换热器、气固分离器和真空泵,所述真空泵与对应的气动阀连接。

6、所述制氢单元包括依次相连的psa分离器、氢气压缩机组和储氢罐,所述psa分离器分别与所述气柜和所述内燃机发电单元连接。

7、所述cvi沉积炉上设置有炉外电阻/电感,所述炉外电阻/电感与所述内燃机发电单元电连接。

8、所述scr脱硝单元与所述溴化锂机组连接。

9、一种基于天然气多联产系统的方法,基于所述基于天然气多联产系统,具体包括以下步骤:

10、步骤一,将天燃气输送至cvi气相沉积单元的cvi沉积炉,进行t小时加热分解,通过制反应温度,生成热解炭及合成气;

11、所述合成气包括h2、ch4和n2,其占比分别为60~75%、15~25%、和2~5%;

12、所述t的取值范围是150~240小时;

13、所述热解炭沉积得到碳/碳复合材料;

14、所述反应温度的范围是800~900℃;

15、步骤二,将步骤一得到的合成气依次输入换热器和气固分离器,经过换热器的冷却处理和气固分离器的过滤处理后,由真空泵抽出;

16、步骤三,开启对应的气动阀,将经过步骤二处理得到的合成气输入至预处理单元进行吸附处理,得到的合成气经风机加压后储存于气柜中;

17、步骤四,制氢单元提取气柜中的合成气中的h后,剩余的合成气输送至内燃机发电单元中;

18、步骤五,合成气在内燃机发电单元中压缩燃烧产生电力和500℃的烟气,所述电力用于给cvi气相沉积单元供电;所述烟气经烟气管道进入scr脱硝单元进行脱除烟气中的nox的处理,而后进入溴化锂机组;

19、步骤六,溴化锂机组内部根据需求输出冷量或热量,以及排出合格烟气。

20、步骤四中,制氢单元提取气柜中的合成气中的h2具体包括以下步骤:

21、气柜中的合成气经psa分离器分离得到h2,经氢气压缩机组压缩后储存于储氢罐。

22、本发明与现有技术相比,有益的技术效果是:

23、(ⅰ)本发明提供的一种基于天然气多联产系统,通过cvi气相沉积单元和制氢单元对天然气进行热分解、碳沉积、psa提氢、燃烧发电、余热利用,整个系统可产出碳/碳复合材料、氢气、电力、冷量/热量,且天然气中的碳基本被固化于碳/碳复合材料中,实现了天然气资源的最大化利用;解决现有技术中天然气工业燃料直接燃烧或发电产生大量碳排放的技术问题。

24、(ⅱ)本发明可产生出碳/碳复合材料(如碳纤维等材料)用途广,电力可外供并补充cvi气相沉积装置加热所需的电力消耗,冷量及热量源可用于生产或办公,氢气作为绿色能源可外供,最终实现天然气能源的高产出、绿色环保和规模化运行,从而降低天然气燃料的使用成本。

25、(ⅲ)本发明中天然气中的碳基本被固化于碳碳复合材料中,相比于天然气单纯的作为工业燃料、发电等燃烧,系统减碳量高达80%以上,尾气排碳量不到燃烧排碳量的1/5,实现了利用的最大碳减排。使得天然气成为真正的清洁能源。



技术特征:

1.一种基于天然气多联产系统,包括并联设置的多个cvi气相沉积单元(1),每个所述cvi气相沉积单元(1)的输出端上均设置有一个气动阀(2),所有所述气动阀(2)的输出端共同连接有合成气并网管线(3),所述合成气并网管线(3)上依次连接有预处理单元(4)、风机(5)、气柜(6)、制氢单元(7)和内燃机发电单元(8),所述内燃机发电单元(8)上设置有烟气管道和循环水管道,所述烟气管道和循环水管道的末端共同连接有溴化锂机组(10);所述烟气管道上设置有scr脱硝单元(9)。

2.如权利要求1所述基于天然气多联产系统,其特征在于,所述cvi气相沉积单元(1)包括依次相连的cvi沉积炉(11)、换热器(13)、气固分离器(14)和真空泵(15),所述真空泵(15)与对应的气动阀(2)连接。

3.如权利要求2所述基于天然气多联产系统,其特征在于,所述制氢单元(7)包括依次相连的psa分离器(71)、氢气压缩机组(72)和储氢罐(73),所述psa分离器(71)分别与所述气柜(6)和所述内燃机发电单元(8)连接。

4.如权利要求3所述基于天然气多联产系统,其特征在于,所述cvi沉积炉(11)上设置有炉外电阻/电感(12),所述炉外电阻/电感(12)与所述内燃机发电单元(8)电连接。

5.如权利要求3所述基于天然气多联产系统,其特征在于,所述scr脱硝单元(9)与所述溴化锂机组(10)连接。

6.一种基于天然气多联产系统的方法,其特征在于,基于权利要求1~5任一项所述于天然气多联产系统,具体包括以下步骤:

7.如权利要求6所述基于天然气多联产系统的方法,其特征在于,步骤四中,制氢单元(7)提取气柜(6)中的合成气中的h2具体包括以下步骤:


技术总结
本发明给出了一种基于天然气多联产系统及方法,包括并联设置的多个CVI气相沉积单元,每个所述CVI气相沉积单元的输出端上均设置有一个气动阀,所有所述气动阀的输出端共同连接有合成气并网管线,所述合成气并网管线上依次连接有预处理单元、风机、气柜、制氢单元和内燃机发电单元,所述内燃机发电单元上设置有烟气管道和循环水管道,通过CVI气相沉积单元和制氢单元对天然气进行热分解、碳沉积、PSA提氢、燃烧发电、余热利用,整个系统可产出碳/碳复合材料、氢气、电力、冷量/热量,且天然气中的碳基本被固化于碳/碳复合材料中,实现了天然气资源的最大化利用;解决现有技术中天然气工业燃料直接燃烧或发电产生大量碳排放的技术问题。

技术研发人员:张晨,田中锋,畅涛,谢永康,赵万虎,汪礼鹏
受保护的技术使用者:陕西鼓风机(集团)有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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