专利名称：生物质沼气预处理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种沼气处理装置，尤其是一种为火力发电厂提供合格的沼气燃料的沼气处理装置，具体地说是一种生物质沼气预处理系统。
背景技术：
众所周知，生物质沼气的主要成分为甲烷，作为一种强致温室效应气体，其对空排放是对环境的极大污染。同时甲烷也是清洁的能源，国外已经广泛用于发电、锅炉、管道供气等。随着我国工农业发展和城市化进程的加快，工业废水处理、城市生活垃圾填埋、农牧业堆肥等都给生物质沼气的产生带来了丰富的原材料。目前，国内生物质沼气利用工程方兴未艾，在北京、上海、广东、浙江、江苏等十余个省市均有相关工程上马。
但是生物质沼气成分复杂，除了甲烷之外还含有大量有害气体和惰性气体，这些杂质会影响利用设备如发电机组、锅炉等的使用寿命，降低利用效率。因此在对沼气进行利用之前，必须首先通过预处理除去这些杂质。
据申请人所知，目前尚没有一种成熟的生物质沼气预处理装置可供使用，它与沼气的利用要求相去甚远。
发明内容
本发明的目的是针对目前因缺乏沼气预处理系统而使沼气利用率不高的现状，设计一种可为发电机或锅炉提供合格沼气燃料的生物质沼气预处理系统。
本发明的技术方案是一种生物质沼气预处理系统，其特征是它主要由一由脱硫罐101组成的脱硫装置1、一由水冷机201、两级壳管式换热器202、旋风脱水器203组成的水冷式沼气脱水装置2、一由若干台罗茨风机301和自力式微压调压器302组成的罗茨风机装置3、一风冷散热器4、一由初效过滤器501、管道过道器502和凝聚过滤器503组成的过滤装置5、一电磁切断阀6、一管道阻火器7组成；其中脱硫装置1的输入端即脱硫罐101的输入端与沼气输送管道相连，脱硫装置1的输出端即脱硫罐101的输出端通过管道与水冷式沼气脱水装置2的输入即两级壳管式换热器202的输入端相连，两级壳管式换热器202与冷水机201、膨胀水箱204、循环水泵205组成一对经过两级壳管式换热器202中输送沼气的送气管进行循环冷却的循环冷却装置，两级壳管式换热器202的输出端与旋风脱水器203的输入端相连，旋风脱水器203的输出端作为水冷式沼气脱水装置2的输出端与过滤装置5中的初效过滤器501的输入端相连，初效过滤器501的输出接罗茨风机装置3的输入端即罗茨风机301的输入端，在罗茨风机301的输出、输出端之间旁接有旁通管路303，自力式微压调压器302安装在所述的旁通管路303上，罗茨风机301的输出作为整个罗茨风机装置3的输出接风冷散热器4的输入端，风冷散热器4的输出接过滤装置5中的管道过滤器502，管道过滤器502接凝聚过滤器503，凝聚过滤器503通过送气管道与用气装置(火力发电机或锅炉)8的输入端相连，在连接凝聚过滤器503与火力发电机8之间的输气管道9上依次安装有电磁切断阀6、管道阻火器7。
所述的脱硫装置1由两台串接的脱硫罐101组成。
罗茨风机装置3至少有两台相互平行连接的罗茨风机301组成，即它们的进气端接同一输气管，它们的出气端也接同一输气管，每台罗茨风机301的进气端和出气端之间分别旁接有各自的旁通管路303，在所述的旁通管路303上均安装有自力式微压调压器302。
在位于电磁切断阀6和管道阻火器7之间的输气管道9上旁接有火炬装置10，在旁接火炬装置10的输气管道上也安装有阻火器11。
在脱硫罐101、水冷式沼气脱水装置2、初效过滤器501、凝聚过滤器503及风冷散热器4的输入、输出端之间均旁接有旁通管道。
脱硫罐101、两级壳管式换热器202、旋风脱水器203、初效过滤器501、风冷散热器4、凝聚过滤器503均连接有相应的冷凝水管，冷凝水管的输出端与冷凝水收集处理装置12相连。
冷凝水收集处理装置12主要由低压水封121、高压水封122、冷凝水储水罐123、排水泵124组成，其中低压水封121通过冷凝水管与脱硫罐101、两级壳管式换热器202、旋风脱水器203、初效过滤器501相连，高压水封122通过冷凝水管与风冷散热器4、凝聚过滤器503相连，低压水封121、高压水封122均与冷凝水储水罐123相连，冷凝水储水罐123连接有排水泵124。
本发明的有益效果本发明解决了长期以来影响沼气工业化应用中对设备腐蚀严重，设备运行寿命短的难题，为沼气的推广应用打下了基础。
本发明的沼气预处理系统能(1)保证设备的用气需求；(2)能满足设备所需的额定压力；(3)能确保出口燃气温度；(4)能将沼气中水蒸气分离掉；(5)能去除沼气中所含颗粒物；(6)去除沼气中所含硫化氢；(7)能保证预处理装置中分离的水能及时排掉。
图1是本发明的组成结构示意图。
图中901表示冷凝水管路，902表示沼气管路，903表示碟阀，904表示自力式微压调压器，905表示闸阀，906表示现场仪表中的压力表，907表示现场仪表中的温度表，908表示球阀，910表示选配部件，911表示在线式测量仪中的压力测量仪，912表示在线式测量仪中的温度测量仪，913表示在线式测量仪中的湿度测量仪，914表示在线式测量仪中的甲烷测量仪，915表示在线式测量仪中的氧气测量仪，916表示在线式测量仪中的流量测量仪，917表示接沼气主管，918表示呼吸口，919表示凝结水外排，920膨胀水箱，921表示循环水泵。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示。
一种生物质沼气预处理系统，它主要由一由两台串接的脱硫罐101组成的脱硫装置1、一由水冷机201、两级壳管式换热器202、旋风脱水器203组成的水冷式沼气脱水装置2、一由两台罗茨风机301和两个自力式微压调压器302组成的罗茨风机装置3、一风冷散热器4、一由初效过滤器501、管道过道器502和凝聚过滤器503组成的过滤装置5、一电磁切断阀6、一管道阻火器7组成；其中脱硫装置1的输入端即脱硫罐101的输入端与沼气输送管道相连，脱硫装置1的输出端即脱硫罐101的输出端通过管道与水冷式沼气脱水装置2的输入即两级壳管式换热器202的输入端相连，两级壳管式换热器202与冷水机201、膨胀水箱204、循环水泵205组成一对经过两级壳管式换热器202中输送沼气的送气管进行循环冷却的循环冷却装置，两级壳管式换热器202的输出端与旋风脱水器203的输入端相连，旋风脱水器203的输出端作为水冷式沼气脱水装置2的输出端与过滤装置5中的初效过滤器501的输入端相连，初效过滤器501的输出接罗茨风机装置3的输入端即罗茨风机301的输入端，在罗茨风机301的输出、输出端之间旁接有旁通管路303，自力式微压调压器302安装在所述的旁通管路303上，罗茨风机301的输出作为整个罗茨风机装置3的输出接风冷散热器4的输入端，风冷散热器4的输出接过滤装置5中的管道过滤器502，管道过滤器502接凝聚过滤器503，凝聚过滤器503通过送气管道与火力发电机或锅炉8的输入端相连，在连接凝聚过滤器503与火力发电机8之间的输气管道9上依次安装有电磁切断阀6、管道阻火器7，在位于电磁切断阀6和管道阻火器7之间的输气管道9上旁接有火炬装置10，在旁接火炬装置10的输气管道上也安装有阻火器11。
在脱硫罐101、水冷式沼气脱水装置2、初效过滤器501、凝聚过滤器503及风冷散热器4的输入、输出端之间均旁接有旁通管道。
脱硫罐101、两级壳管式换热器202、旋风脱水器203、初效过滤器501、风冷散热器4、凝聚过滤器503均连接有相应的冷凝水管，冷凝水管的输出端与冷凝水收集处理装置12相连。冷凝水收集处理装置12主要由低压水封121、高压水封122、冷凝水储水罐123、排水泵124组成，其中低压水封121通过冷凝水管与脱硫罐101、两级壳管式换热器202、旋风脱水器203、初效过滤器501相连，高压水封122通过冷凝水管与风冷散热器4、凝聚过滤器503相连，低压水封121、高压水封122均与冷凝水储水罐123相连，冷凝水储水罐123连接有排水泵124。
本实施例中的水冷式沼气脱水装置2由水冷机201(型号可为LS-1500)、壳管式换热器202(型号可为KG-T)、旋风脱水器203(型号可为NN-C2)组成。通过对沼气进行冷却降温，使沼气中的饱和水蒸气凝结成冷凝水，从而达到脱水的目的，换热量由循环冷却水温度设定来调节。
罗茨风机装置3由两台罗茨风机301(型号可为LSWR-125)和两个自力式微压调压器302(型号可为TY506)组成。其中罗茨风机301是抽取并输送沼气的动力装置，采用变频控制；自力式微压调压器302用于当罗茨风机301出口管路风压过大时，自动开启连接入口管路和出口管路的旁通管路，使一部分风量回流，降低罗茨风机301的出口压力，以保证在系统启动、降负荷的过渡工状等正常运行状态下罗茨风机301不发生停机情况。罗茨风机301还起到使沼气升温、降低湿度的目的。
风冷散热器4(型号可为F-F2000)为避免沼气经过罗茨风机301增压后温度超过用气设备(如发动机)的进气要求，采用风冷散热器进行降温处理，冷却风扇电机根据温度信号变频控制。
过滤装置5由初效过滤器501(CN-M)、管道过滤器502(型号可为PVB2)和凝聚过滤器503(型号可为GOM-100)组成。初效过滤器501设置在罗茨风机301之前，用于保护罗茨风机301；管道过滤器502设置在凝聚过滤器503之前，过滤较为粗大的颗粒物，凝聚过滤器503为精细过滤器，使气流通过后颗粒物粒径达到用气设备(如发动机)的要求，此外凝聚过滤器503还具有除油功能。
本实施例的电磁切断阀6(型号可为Q5CN-10)接收紧急信号及时切断燃气供给，管道阻火器7(型号可为FA200)用于防止由用气设备(如发动机)进气管产生回火后可能发生的危险隐患。
此外，为了保证整个系统的正常工作，本发明对管路中的常规信号(压力、温度)均采用现场仪表进行监测，因此在输气管路上安装了各种测量仪表(详见附图所示)。对控制信号、计量信号、报警信号(压力、温度、湿度、流量、甲烷含量、氧气含量、燃气泄露、火焰报警)，采用具有传感器、变送器、二次仪表和信号输出的工业在线式仪表进行测量、显示和传送。
具体实施时，还可采用以PLC为核心的下位机控制体系，对被控量和监测量进行实时测控，采用工控机实现人机界面，信号由RS485接口遵循MODBUS协议与发电厂主控机通讯。为便于操作，可设置自动控制/手动控制切换模式。二次仪表可设在控制柜上。对于具备独立控制功能的附机(水冷机、排水泵等)，可单独设置控制柜，以分散控制环节，提高系统的可靠性，整个系统的电气控制可根据需要进行设计制造。
本实施例中的火炬装置10为选配设备，管路中排放的冷凝水经水封后汇集到冷凝水储罐中，在冷凝水储罐中设置水位控制排水泵，自动外排冷凝水。
本发明所涉及的各零部件均有成熟的产品可供选购，除可从市场选购外，还可自行设计制造，本发明仅仅是给出了将它们正确连接，达到理想状态的一种连接方法。
权利要求
1.一种生物质沼气预处理系统，其特征是它主要由一由脱硫罐(101)组成的脱硫装置(1)、一由水冷机(201)、两级壳管式换热器(202)、旋风脱水(203)组成的水冷式沼气脱水装置(2)、一由若干台罗茨风机(301)和自力式微压调压器(302)组成的罗茨风机装置(3)、一风冷散热器(4)、一由初效过滤器(501)、管道过道器(502)和凝聚过滤器(503)组成的过滤装置(5)、一电磁切断阀(6)、一管道阻火器(7)组成；其中脱硫装置(1)的输入端即脱硫罐(101)的输入端与沼气输送管道相连，脱硫装置(1)的输出端即脱硫罐(101)的输出端通过管道与水冷式沼气脱水装置(2)的输入即两级壳管式换热器(202)的输入端相连，两级壳管式换热器(202)与冷水机(201)、膨胀水箱(204)、循环水泵(205)组成一对经过两级壳管式换热器(202)中输送沼气的送气管进行循环冷却的循环冷却装置，两级壳管式换热器(202)的输出端与旋风脱水器(203)的输入端相连，旋风脱水器(203)的输出端作为水冷式沼气脱水装置(2)的输出端与过滤装置(5)中的初效过滤器(501)的输入端相连，初效过滤器(501)的输出接罗茨风机装置(3)的输入端即罗茨风机(301)的输入端，在罗茨风机(301)的输出、输出端之间旁接有旁通管路(303)，自力式微压调压器(302)安装在所述的旁通管路(303)上，罗茨风机(301)的输出作为整个罗茨风机装置(3)的输出接风冷散热器(4)的输入端，风冷散热器(4)的输出接过滤装置(5)中的管道过滤器(502)，管道过滤器(502)接凝聚过滤器(503)，凝聚过滤器(503)通过送气管道与用气装置(8)的输入端相连，在连接凝聚过滤器(503)与火力发电机(8)之间的输气管道(9)上依次安装有电磁切断阀(6)、管道阻火器(7)。
2.根据权利要求1所述的生物质沼气预处理系统，其特征是所述的脱硫装置(1)由两台串接的脱硫罐(101)组成。
3.根据权利要求1所述的生物质沼气预处理系统，其特征是罗茨风机装置(3)至少有两台相互平行连接的罗茨风机(301)组成，每台罗茨风机(301)的进气端和出气端之间分别旁接有各自的旁通管路(303)，在所述的旁通管路(303)上均安装有自力式微压调压器(302)。
3.根据权利要求1所述的生物质沼气预处理系统，其特征是在位于电磁切断阀(6)和管道阻火器(7)之间的输气管道(9)上旁接有火炬装置(10)，在旁接火炬装置(10)的输气管道上也安装有阻火器(11)。
4.根据权利要求1所述的生物质沼气预处理系统，其特征是在脱硫罐(101)、水冷式沼气脱水装置(2)、初效过滤器(501)、凝聚过滤器(503)及风冷散热器(4)的输入、输出端之间均旁接有旁通管道。
5.根据权利要求1所述的生物质沼气预处理系统，其特征是脱硫罐(101)、两级壳管式换热器(202)、旋风脱水器(203)、初效过滤器(501)、风冷散热器(4)、凝聚过滤器(503)均连接有相应的冷凝水管，冷凝水管的输出端与冷凝水收集处理装置(12)相连。
6.根据权利要求5所述的生物质沼气预处理系统，其特征是冷凝水收集处理装置(12)主要由低压水封(121)、高压水封(122)、冷凝水储水罐(123)、排水泵(124)组成，其中低压水封(121)通过冷凝水管与脱硫罐(101)、两级壳管式换热器(202)、旋风脱水器(203)、初效过滤器(501)相连，高压水封(122)通过冷凝水管与风冷散热器(4)、凝聚过滤器(503)相连，低压水封(121)、高压水封(122)均与冷凝水储水罐(123)相连，冷凝水储水罐(123)连接有排水泵(124)。
全文摘要
本发明针对目前因缺乏沼气预处理系统而使沼气利用率不高的现状，公开了一种可为发电机或锅炉提供合格沼气燃料的生物质沼气预处理系统，其特征是它主要由脱硫装置(1)、水冷式沼气脱水装置(2)、罗茨风机装置(3)、风冷散热器(4)、过滤装置(5)、电磁切断阀(6)、管道阻火器(7)依次相连组成；它解决了长期以来影响沼气工业化应用中对设备腐蚀严重，设备运行寿命短的难题，为沼气的推广应用打下了基础。
文档编号F17D3/14GK1865760SQ200610040318
公开日2006年11月22日 申请日期2006年5月15日 优先权日2006年5月15日
发明者陈泽智, 龚惠娟, 唐秋萍, 刘鹏, 许雪松 申请人:南京大学