可再生能源在陶瓷生產中的應用.doc

班級：09熱工（1）班 姓名：周亞 學號：200910610102可再生能源在陶瓷生產中的應用摘要：我國天然氣較缺乏，天然氣遠遠地供不應求，在一定條件下，采用比較經濟可靠的工藝實現(xiàn)沼氣的天然氣化，無疑是一個好的方法。隨著能源需求的提高和傳統(tǒng)能源的減少，能源結構的改變勢在必行，可再生能源的重要性將日漸凸顯。關鍵詞：可再生能源 陶瓷 沼氣提純 能源是現(xiàn)代社會賴以生存和發(fā)展的基礎，清潔燃料的供給能力密切關系著國民經濟的可持續(xù)性發(fā)展，國家戰(zhàn)略安全保障的基礎之一。可再生能源主要包括太陽能、風能、地熱能、生物能、水能海洋能等。當今能源形式極度緊張，油價煤價節(jié)節(jié)攀升。同時，隨著中國經濟高速發(fā)展，大量的化石燃料被使用，對環(huán)境造成嚴重污染，可再生能源引起人們的關注。而陶瓷行業(yè)恰恰是一個高耗能的行業(yè)，特別是建筑衛(wèi)生陶瓷工業(yè)。陶瓷窯爐使用能源可以分為熱燃料和電力兩種，主要包括天然氣、水煤氣、電、輕柴油等。但是可再生能源的轉化形式大多是轉換為電能，由于電能比較昂貴，所以陶瓷窯爐主要使用熱燃料。為了提供熱能，需要與現(xiàn)有燃燒器相適應的氣態(tài)和液態(tài)燃料，潛在的氣態(tài)燃料是沼氣。在厭氧生物降解過程中產生的含甲烷混合氣體CH4含量一般為50%65%，其余的為CO2、H2S、NOx和水汽等。由于CO2含量過多，沼氣進入窯爐的燃氣氣體體積翻倍，二氧化碳的存在通常會降低熱的利用率、降低火焰溫度、導致放熱過程成本增加。沼氣經凈化提純后甲烷質量分數(shù)可達97%以上，可以的到純凈高熱值天燃氣，作為陶瓷窯爐的燃料完全足夠，所以沼氣的凈化提純十分關鍵。對沼氣提純而言，把其中的二氧化碳調節(jié)到10%左右，使用和處理的綜合效益最高。 生產沼氣的原料不僅僅只局限于垃圾填埋廠的垃圾，相對于一個陶瓷企業(yè)，僅靠處理垃圾獲得沼氣難以滿足需求，可以使用一些作物作為補充。比如整株玉米、秸稈、能源型甜菜等，這些原料的使用充分發(fā)揮作物高效轉化的優(yōu)勢。沼氣工程建設內容包括“一池三建”，一池：沼氣池，即在厭氧條件下，利用微生物分解有機物并產生沼氣的裝置；三建：原料預處理、沼氣利用、沼渣沼液的利用和處理。大型沼氣工藝可以分為三個階段：預處理階段、中間階段和后處理階段。料液進入消化器之前為預處理階段，主要是除去原料中的砂粒和雜物，并調節(jié)料物濃度。如果發(fā)酵溫度較高還要對料液進行加溫。原料滿足要求后料液進入消化器進行厭氧發(fā)酵，消化掉有機物產生沼氣，此為中間階段。從消化器排出的消化液要經過沉淀和固液分離，沼氣發(fā)酵液不能直接排放，否則會導致二次污染，必須后處理加以資源化利用，沼氣發(fā)酵液可以作為肥料使用，此為后處理階段。此沼氣工程所產生的沼氣甲烷含量要達到天然氣甲烷含量才能適用于陶瓷生產，則必須對沼氣進行提純。下面簡要介紹一種沼氣的提純方法：低壓二氧化碳吸收技術。這項沼氣提純工藝主要有7步驟：1. 利用鼓風機將從儲氣罐中出來的沼氣鼓入工藝設備當中 雖然從初期罐中出來的沼氣具有一定的壓力，但后續(xù)工序有沿程阻力影響，鼓風機的使用是必要的。2. H2S的去除在去除CO2之前，先要去除H2S和其他雜質。H2S可以使用活性碳床，活性碳床的吸收是一個催化反應：2H2S+O22S+2H2O,活性炭起著催化作用。當活性碳吸收元素硫飽和時，更換活性炭即可。此過程還可以使用雙床H2S去除系統(tǒng)，優(yōu)點在于當雙床串聯(lián)使用時，第一床活性炭吸收飽和，H2S會穿透第一床被第二床吸收，克服H2S吸收不完全的缺點。當發(fā)現(xiàn)第一床進入氣體H2S濃度等于產出氣體H2S濃度時，就可以更換活性炭。 3.吸收液接觸單元在此步驟中，氣體從設備底部向頂部流動，而設備內吸收液與氣體逆向流動，CO2被吸收液吸收，被提純的氣體從頂部流出，飽和吸收液從底部流出。這里的吸收液為一種特殊的液體，是這項技術最為關鍵的一環(huán)，由于知識有限不予說明。4.飽和吸收液的分離吸收二氧化碳的吸收液從分離設備的頂部流入，在向下流動的過程中，二氧化碳經高溫加熱從吸收液中分離出來。分離出來的二氧化碳的純度十分高，可以另作商品銷售。為了充分節(jié)能考慮，可在此處添加一個換熱器，將被加熱的吸收液和二氧化碳熱量交換至加熱處。5. 壓縮和干燥 提純的氣體流出吸收液接觸單元處于常壓和水飽和狀態(tài)，需要對其進行壓縮干燥。首先根據相應的天然氣管路將氣體加壓至5-8bar，然后通過變壓吸附或變溫吸附進行吸附干燥。一小部分氣體用于吹洗干燥器，之后回流至鼓風機處。6. 添加臭味和分析測試 對提純氣體進行，H2S濃度、O2濃度、CH4濃度、NH3濃度和露點等的測試，合格就可以作為天然氣使用，不合格則將回流至鼓風機處重新處理。提出后的氣體，甲烷含量極高，沒有味道。將用于天然氣的臭味添加劑THT加入提純的氣體中。7. 注入天然氣管道系統(tǒng) 氣體根據要求選擇適當?shù)膲毫唾|量注入天然氣管道。經過提純后的氣體其實就是優(yōu)質的天然氣，可以輸送給陶瓷窯爐進行燃燒。有時候由于原料的不穩(wěn)定，沼氣的生產可能會受到影響，陶瓷窯爐必須備用另一條管道使用天然氣公司提供