填埋气生产压缩天然气的预处理装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及填埋气处理领域，特别涉及一种填埋气生产压缩天然气的预处理装置和方法。
【背景技术】
[0002]目前我国平均每天每人产生0.8?1.1kg垃圾，并且每年仍以8%?10%的速度增长。2013年全国主要城市生活垃圾清运量1.72亿吨，预计到2030年将会达到4.09亿吨，到2050年将达到5.28亿吨。垃圾处理包括卫生填埋、焚烧处理和好氧堆肥等多种方式。到2013年底我国城镇生活垃圾无害化处理率已达89.3%，其中进行集中卫生填埋、焚烧和堆肥的比例分别为68.2%,30.1%和1.7%。虽然近年焚烧所占比例有所提升，但是卫生填埋仍然是今后较长一段时间内的主要处理方式。越来越多的垃圾进入填埋场，以及已经填埋了的垃圾，势必会产生大量的填埋气体。
[0003]垃圾填埋场内的有机垃圾经厌氧分解后产生的填埋气(LFG)是一种具有污染性和爆炸危险性气体，其主要成分是(CH4)和二氧化碳(C02)，其中甲烷占45?60%，二氧化碳占40?60%，除此之外还包括氮气、氢气、硫化氢、微量气体和颗粒杂质。如果不对填埋气体加以收集处理和利用，任其直接排入大气，其中的有害气体在污染环境的同时还会加剧温室效应，而且在一定的条件下又是一种具有爆炸性的危险气体。同时，填埋气中含有的主要成分甲烷是利用价值极高的清洁燃料，具有很高的热值。目前，填埋气的利用方式主要有发电和生产车用压缩天然气等。由于生产车用压缩天然气的经济效益比发电较高，因此，越来越多的填埋场采用生产压缩天然气的利用方式。
[0004]对于从垃圾填埋场抽采出来的填埋气，针对其成份特点，通常的填埋气生产压缩天然气的工艺为:预处理(填埋气增压+水洗除尘)+脱硫+脱氧+脱碳+天然气压缩(高压)。以往的填埋气预处理工艺采用一次增压(低压，用于后续水洗)+水洗除尘+气液分离+ 二次增压(中压，用于后续脱碳)，且二次增压采用活塞压缩机。该预处理工艺不仅工艺环节较多，而且由于活塞压缩机具有以下不足:1)易损件较多，年维护费用较高，一般为压缩机价格本身的10% ;2)体积较大，导致占地面积较大；3)连续运行周期较短，一般为3-6个月，需要备机；4)对底座基础要求较高。综上所述，随着填埋气生产压缩天然气的广泛应用，有必要开发一种工艺简单、投资及运行成本较低的预处理方法。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种工艺简单、投资及运行成本较低的填埋气生产压缩天然气的预处理装置和方法。
[0006]本发明提供了一种填埋气生产压缩天然气的预处理装置，包括填埋气管线、补水管线、产品气管线、喷水螺杆压缩机、液体过滤器、气液冷却器和气液分离器；所述填埋气管线、所述补水管线、及所述气液分离器的工艺水出口均与所述喷水螺杆压缩机的入口连接；所述工艺水出口通过所述液体过滤器与所述喷水螺杆压缩机的入口连接；所述喷水螺杆压缩机的出口通过所述气液冷却器与所述气液分离器的入口连接；所述产品气管线与所述喷水螺杆压缩机的平衡气封进气口连接。
[0007]优选地，所述填埋气管线、补水管线、产品气管线上分别设置有阀门，所述喷水螺杆压缩机与所述气液冷却器之间、所述气液冷却器与所述气液分离器之间、所述气液分离器与所述液体过滤器之间、以及所述液体过滤器与所述喷水螺杆压缩机之间均设置有阀门。
[0008]本发明还提供了一种填埋气生产压缩天然气的预处理方法，提供上述的预处理装置，包括:在系统启动阶段，将抽采得到的填埋气和来自于所述补水管线的水混合而成的气水混合物输入所述喷水螺杆压缩机；利用所述喷水螺杆压缩机将所述气水混合物增压到0.45-0.8MPa，从而将填埋气中的粉尘从填埋气中转移到水中；将增压后的所述气水混合物通过所述气液冷却器冷却后通入所述气液分离器中；使所述气液分离器分离出的工艺水经过所述液体过滤器后代替至少一部分来自于所述补水管线的水与所述喷水螺杆压缩机入口处的填埋气混合从而得到所述气水混合物并输入所述喷水螺杆压缩机以使系统进入正常运行阶段；使所述气液分离器生成的已除尘且增压后的填埋气从所述使所述气液分离器的顶部排出，将所述气液分离器中部分离出的水作为所述工艺水，并使含有灰尘的水经滴落并储存于所述气液分离器的下部、定期从所述气液分离器底部的污水排出口排出；将产品气通入所述喷水螺杆压缩机的平衡气封进气口，以利用所述产品气对所述喷水螺杆压缩机进行气封。
[0009]优选地，通过调节所述工艺水或来自所述补水管线的水量，控制从所述气液分离器顶部出来的预处理后填埋气的温度小于或等于45°C。
[0010]优选地，所述产品气为甲烷。
[0011]与现有技术相比，本发明能够简化工艺、减少设备和运行成本，且减少污水产生量。
【附图说明】
[0012]图1是本发明中的填埋气生产压缩天然气的预处理装置的结构示意图；
[0013]图2是本发明中的填埋气生产压缩天然气的预处理方法的流程图。
[0014]图中附图标记:1、填埋气管线；2、补水管线；3、产品气管线；4、喷水螺杆压缩机；5、液体过滤器；6、气液冷却器；7、气液分离器；8、污水排放口 ；9、气体排放口。
【具体实施方式】
[0015]为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合图1对本发明的优选实施例进行详细说明，然而所述实施例仅为提供说明与解释之用，不能用来限制本发明的专利保护范围。
[0016]请参考图1，本发明提供了一种填埋气生产压缩天然气的预处理装置，包括填埋气管线1、补水管线2、产品气管线3、喷水螺杆压缩机4、液体过滤器5、气液冷却器6和气液分离器7 ;所述填埋气管线1、所述补水管线2、及所述气液分离器7的工艺水出口均与所述喷水螺杆压缩机4的入口连接；所述工艺水出口通过所述液体过滤器5与所述喷水螺杆压缩机4的入口连接；所述喷水螺杆压缩机4的出口通过所述气液冷却器6与所述气液分离器7的入口连接；所述产品气管线3与所述喷水螺杆压缩机4的平衡气封进气口连接。
[0017]其中，喷水螺杆压缩机4用于填埋气增压和除尘，一方面喷水螺杆压缩机4将填埋气压力增加至0.45-0.8MPa，另一方面，气水混合物在喷水螺杆压缩机4的腔体内，通过相距较近的定子和转子的高速运转增大了气液固接触面积，强化气液固传质，从而将填埋气中的粉尘从填埋气中转移到水，实现高效除尘。
[0018]气液冷却器6用于冷却经压缩后的气水混合物，方便后续气液分离。
[0019]气液分离器7用于将气水混合物分离为干净的填埋气和含灰尘的水，以及将含灰尘的水经沉降作用分为富含灰尘的污水和较为干净的水。
[0020]液体过滤器5用于将气液分离器中较为干净的水进一步过滤除杂后获得工艺水，工艺水管道与填埋气管线I连通用于混合填埋气和工艺水。补水管线2与填埋气管线I连通用于混合填埋气与补水。
[0021]气液分离器顶部设置气体排放口 9，用于排放经除尘增压后的填埋气；气液分离器底部设置污水排放口 8，同于定期排出含有灰尘的污水。
[0022]产品气管线3与喷水螺杆压缩机4的平衡气封进气口连通，方便采用产品气(甲烷)替代传统氮气等惰性气体来实现压缩机的平衡气封。
[0023]工作时，将抽采得到的填埋气和来自于液体过滤器的工艺水混合，利用喷水螺杆压缩机将气水混合物增压到0.45-0.8MPa，增压后的气水混合物通过气液冷却器冷却，并通过气液分离器将气水混合物中的水分离，并最终完成填埋气的增压除杂预处理，从而获得满足后续工艺要求的填埋气。进一步地，可收集气液分离器中部的水经过液体过滤器过滤后用作工艺水，并定期排出气液分离器底部的污水。另外，在开机系统启动时，可通过来自补水管线2的补水与抽采得到的填埋气混合，待系统正常运转时，再利用工艺水代替至少一部分补水。另外，可通过调节工艺水或补水的水量控制预处理后填埋气的温度小于或等于45°C ;最后，喷水螺杆压缩机的平衡气封通过采用产品气(甲烷)替代传统氮气等惰性气体来实现。
[0024]可见，与现有技术相比，本发明可实现增压和除尘一体化，减少了工艺单元设备，克服了其它类型压