一种高效过滤固态杂质的变压吸附装置及方法与流程

本发明涉及沼气处理设备技术领域，具体为一种高效过滤固态杂质的变压吸附装置及方法。

背景技术：

沼气是有机物质在厌氧条件下，经过微生物的发酵作用而生成的一种混合气体，由于这种气体最先是在沼泽中发现的，所以称为沼气，人畜粪便、秸秆、污水等各种有机物在密闭的沼气池内，在厌氧（没有氧气）条件下发酵，被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，从而产生沼气。沼气是多种气体的混合物，其特性与天然气相似。

沼气除直接燃烧用于炊事、烘干农副产品、供暖、照明和气焊等外，还可作内燃机的燃料以及生产甲醇、福尔马林、四氯化碳等化工原料。经沼气装置发酵后排出的料液和沉渣，含有较丰富的营养物质，可用作肥料和饲料。沼气的主要成分甲烷是一种理想的气体燃料，它无色无味，与适量空气混合后即会燃烧。

沼气的主要成分是甲烷和二氧化碳，二氧化碳约占其中的百分之五十，因此，沼气直接燃烧的效率很低，需要对其进行提纯，沼气的提纯方法有很多，其中包括变压吸附法，在沼气提纯的过程中，也会存在一些问题，例如：沼气中含有较多的固态杂质，在提纯的过程中，若是不能将这些杂质去除，则会影响其燃烧效率，导致资源利用率低的问题发生，更严重的有可能是会损坏设备。因此，我们提出一种高效过滤固态杂质的变压吸附装置及方法。

技术实现要素：

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高效过滤固态杂质的变压吸附装置及方法，具备在沼气提纯过程中，能将沼气中固体杂质高效过滤，提高沼气燃烧效率等优点，解决了沼气中因含有较多的固体杂质而造成的一系列问题，例如，在后续提纯、压缩、储存等过程中，若是不能将这些杂质去除，不但会影响设备寿命，而且会影响沼气的燃烧效率，导致资源利用率低下以及设备损耗度高等问题。

（二）技术方案

为实现上述在沼气提纯过程中能将沼气中的固态杂质高效过滤，以提高沼气燃烧效率的目的，本发明提供如下技术方案：一种高效过滤固态杂质的变压吸附装置及方法，包括两个竖直并排排列的吸附塔本体，左侧的所述吸附塔本体左下方连通有进气管，右侧的所述吸附塔本体的右上方连通有竖直向上延伸的排气管，两个所述吸附塔本体的底端通过输气管连通，所述输气管的左侧固定安装有与其连通的排污管，所述吸附塔本体的两侧并且位于进气管的上方均固定安装有除杂风机，所述除杂风机的底部固定安装有与吸附塔本体内部连通的除杂风管，所述吸附塔本体的顶部连通有排气支管，所述排气支管的顶端均与排气主管连通，所述吸附塔本体的右侧固定安装有真空泵，所述真空泵通过连接管与吸附塔本体连通，所述吸附塔本体的内部由下至上依次设置有过滤装置和吸附装置，所述输气管、排气支管、排气管、排污管、除杂风管以及连接管上均设置有电磁阀，所述排气主管的右端与沼气压缩机连通，所述电磁阀的右侧并且位于输气管的右侧安装有气泵。

优选的，所述过滤装置包括固定在吸附塔本体内壁上的固定板，所述固定板上由前至后开设有矩形缺口，所述固定板上设置有与矩形缺口对应的过滤槽。

优选的，所述过滤槽的两侧以及背面固定安装有一体成型的连接板，所述连接板远离固定板的一侧固定安装有连接滑块，所述矩形缺口内开设有位于固定板上且与连接滑块对应连接槽，所述连接板和连接滑块均位于连接槽的内部，所述连接板的底部和顶部均固定安装有均匀分布的支撑杆，所述支撑杆上并且位于过滤槽与连接滑块之间固定安装有橡胶层，所述橡胶层用于密封连接槽。

优选的，所述过滤槽的内底壁上开设有均匀分布的通气孔，所述过滤槽的内底壁上铺设有过滤布层，过滤布层上方并且位于过滤槽的内部铺设有过滤砂层，所述过滤砂层上方并且位于过滤槽的内部铺设有海绵层，所述海绵层上方并且位于过滤槽的内部铺设有活性炭层，所述活性炭层上方并且位于过滤槽的内部铺设有铺盖布层。

优选的，所述吸附装置包括吸附管，所述吸附管竖直放置在吸附塔本体的内部，所述吸附管两端的直径逐渐减小，所述吸附管的底端设置有带孔阻隔板，所述吸附管内部并且位于带孔阻隔板的上方填充有吸附剂，所述吸附剂的直径大于带孔阻隔板上孔的直径，所述吸附剂可以为分子筛、硅胶或者活性炭或其它吸附剂的一种或多种，所述吸附管的底端固定连接有与其连通的集气斗，所述集气斗的外径与吸附塔本体的内径相适配，所述集气斗顶部的两侧均固定安装有固定块。

优选的，所述吸附管的两侧以及两个固定块的相对侧均设置有固定螺栓，所述带孔阻隔板通过固定螺栓与吸附管固定连接，所述固定块通过固定螺栓与吸附塔本体固定连接。

优选的，所述吸附塔本体的正面活动连接有密封门，所述密封门上并且与吸附塔的连接处铺设有密封层，所述密封门的宽度大于过滤槽的宽度加上两个连接槽的宽度之和。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种高效过滤固态杂质的变压吸附装置及方法，具备以下有益效果：

1、该高效过滤固态杂质的变压吸附装置，通过进气管向吸附塔本体的内部通入沼气，沼气中的杂质通过过滤布层和过滤砂层进行初步过滤，将较大的固体颗粒过滤除去，再通过海绵层和活性炭层对沼气进行二次过滤，可以将沼气中的固体杂质有效去除，于此同时，活性炭在吸附固体颗粒的过程中，还能对沼气中的二氧化碳进行吸附，利用活性炭层配合吸附剂对二氧化碳进行吸附，使吸附沼气中二氧化碳的效果能达到更好，通过将沼气中的杂质进行吸附，为沼气的提纯提供了便利的条件。

2、该高效过滤固态杂质的变压吸附装置，通过真空泵将吸附塔本体内部抽取真空来达到变压的效果，沼气在左侧吸附塔本体初次提纯后，残余的沼气通过输气管通入右侧的吸附塔本体内进行二次提纯，经过提纯后的沼气通过排气支管和排气主管通入沼气压缩机的内部进行压缩，本装置结构简单，操作方便，能将沼气中的杂质高效过滤，有效保证了沼气的燃烧效率，资源利用率更高。

附图说明

图1为本发明提出的一种高效过滤固态杂质的变压吸附装置结构示意图；

图2为本发明提出的一种高效过滤固态杂质的变压吸附装置图1中a部结构放大图；

图3为本发明提出的一种高效过滤固态杂质的变压吸附装置图1中b部结构放大图；

图4为本发明提出的一种高效过滤固态杂质的变压吸附装置中吸附塔本体结构正视图；

图5为本发明提出的一种高效过滤固态杂质的变压吸附装置中吸附塔本体的俯视剖面图。

图中：1、吸附塔本体；2、输气管；3、排气支管；4、排气主管；5、真空泵；6、过滤装置；7、吸附装置；8、电磁阀；9、固定板；10、矩形缺口；11、沼气压缩机；12、过滤槽；13、连接板；14、连接滑块；15、连接槽；16、支撑杆；17、橡胶层；18、通气孔；19、过滤布层；20、过滤砂层；21、海绵层；22、活性炭层；23、铺盖布层；24、吸附管；25、带孔阻隔板；26、吸附剂；27、集气斗；28、固定块；29、固定螺栓；30、密封门；31、气泵；32、排污管；33、除杂风机；34、除杂风管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，一种高效过滤固态杂质的变压吸附装置，包括两个竖直并排排列的吸附塔本体1，左侧的吸附塔本体1左下方连通有进气管，右侧的吸附塔本体1的右上方连通有竖直向上延伸的排气管，两个吸附塔本体1的底端通过输气管2连通，输气管2的左侧固定安装有与其连通的排污管32，排污管32能将清理过程中产生的污水排除至外界，吸附塔本体1的两侧并且位于进气管的上方均固定安装有除杂风机33，除杂风机33的底部固定安装有与吸附塔本体1内部连通的除杂风管34，除杂风机33通过除杂风管34向吸附塔本体1吹气，对吸附塔本体1内部由过滤产生的杂质进行清理，有效避免了杂质的堆积，吸附塔本体1的顶部连通有排气支管3，排气支管3的顶端均与排气主管4连通，吸附塔本体1的右侧固定安装有真空泵5，真空泵5通过连接管与吸附塔本体1连通，吸附塔本体1的内部由下至上依次设置有过滤装置6和吸附装置7，输气管2、排气支管3、排气管、排污管32、除杂风管34以及连接管上均设置有电磁阀8，排气主管4的右端与沼气压缩机11连通，电磁阀8的右侧并且位于输气管2的右侧安装有气泵31。

进一步的，过滤装置6包括固定在吸附塔本体1内壁上的固定板9，固定板9上由前至后开设有矩形缺口10，固定板9上设置有与矩形缺口10对应的过滤槽12，方便对过滤装置6进行拆卸。

进一步的，过滤槽12的两侧以及背面固定安装有一体成型的连接板13，连接板13远离固定板9的一侧固定安装有连接滑块14，矩形缺口10内开设有位于固定板9上且与连接滑块14对应连接槽15，连接板13和连接滑块14均位于连接槽15的内部，连接板13的底部和顶部均固定安装有均匀分布的支撑杆16，支撑杆16上并且位于过滤槽12与连接滑块14之间固定安装有橡胶层17，橡胶层17用于密封连接槽15，使过滤槽12拆卸更加方便，通过将过滤槽12进行拆卸，维护更加方便。

进一步的，过滤槽12的内底壁上开设有均匀分布的通气孔18，过滤槽12的内底壁上铺设有过滤布层19，过滤布层19上方并且位于过滤槽12的内部铺设有过滤砂层20，过滤砂层20上方并且位于过滤槽12的内部铺设有海绵层21，海绵层21上方并且位于过滤槽12的内部铺设有活性炭层22，活性炭层22上方并且位于过滤槽12的内部铺设有铺盖布层23，能对沼气中的固体颗粒进行双重过滤，并且对沼气中的二氧化碳进行初步吸附，在拆卸过滤槽12时，可以将过滤槽12内部的过滤布层19、过滤砂层20、海绵层21、活性炭层22以及铺盖布层23进行更换，使过滤的效果能达到更佳。

进一步的，吸附装置7包括吸附管24，吸附管24竖直放置在吸附塔本体1的内部，吸附管24两端的直径逐渐减小，吸附管24的底端设置有带孔阻隔板25，吸附管24内部并且位于带孔阻隔板25的上方填充有吸附剂26，吸附剂26的直径大于带孔阻隔板25上孔的直径，吸附剂26可以为分子筛、硅胶或者活性炭中的一种或多种，吸附管24的底端固定连接有与其连通的集气斗27，集气斗27的外径与吸附塔本体1的内径相适配，集气斗27顶部的两侧均固定安装有固定块28，使沼气能与吸附剂26能高效的接触，二氧化碳吸附更加迅速。

进一步的，吸附管24的两侧以及两个固定块28的相对侧均设置有固定螺栓29，带孔阻隔板25通过固定螺栓29与吸附管24固定连接，固定块28通过固定螺栓29与吸附塔本体1固定连接，使工作人员能对带孔阻隔板25进行拆卸，维护方便。

进一步的，吸附塔本体1的正面活动连接有密封门30，密封门30上并且与吸附塔的连接处铺设有密封层，密封门30的宽度大于过滤槽12的宽度加上两个连接槽15的宽度之和，工作人员能通过打开密封门30，用水对吸附塔本体1内部进行清洗，方便工作人员对吸附塔本体1内部进行维护。

通过进气管向吸附塔本体1的内部通入沼气，沼气中的杂质通过过滤布层19和过滤砂层20进行初步过滤，将较大的固体颗粒过滤除去，再通过海绵层21和活性炭层22对沼气进行二次过滤，可以将沼气中的固体杂质有效去除，于此同时，活性炭在吸附固体颗粒的过程中，还能对沼气中的二氧化碳进行吸附，利用活性炭层22配合吸附剂26对二氧化碳进行吸附，使吸附沼气中二氧化碳的效果能达到更好，通过将沼气中的杂质进行吸附，为沼气的提纯提供了便利的条件，通过真空泵5将吸附塔本体1内部抽取真空来达到变压的效果，沼气在左侧吸附塔本体1初次提纯后，残余的沼气通过输气管2通入右侧的吸附塔本体1内进行二次提纯，经过提纯后的沼气通过排气支管3和排气主管4通入沼气压缩机11的内部进行压缩，本装置结构简单，操作方便，能将沼气中的杂质高效过滤，有效保证了沼气的燃烧效率，资源利用率更高。

工作原理：在提纯时，通过进气管向左侧的吸附塔本体1内部通入沼气，沼气中的杂质通过过滤装置6进行过滤，利用真空泵5将左侧的吸附塔本体1的内部升压，再通过吸附剂26对小颗粒固体杂质以及部分二氧化碳进行吸附，吸附完成后打开排气支管3上的电磁阀8，将提纯后的沼气通入沼气压缩机11的内部，然后关闭排气支管3上的电磁阀8，通过真空泵5降低至常压，然后将残余气体经过输气管2排放至右侧的吸附塔本体1中，重复上述过程，提纯完成后将残余经过排气管排出右侧的吸附塔本体1进行存储。

综上所述，该高效过滤固态杂质的变压吸附装置，通过进气管向吸附塔本体1的内部通入沼气，沼气中的杂质通过过滤布层19和过滤砂层20进行初步过滤，将较大的固体颗粒过滤除去，再通过海绵层21和活性炭层22对沼气进行二次过滤，可以将沼气中的固体杂质有效去除，于此同时，活性炭在吸附固体颗粒的过程中，还能对沼气中的二氧化碳进行吸附，利用活性炭层22配合吸附剂26对二氧化碳进行吸附，使吸附沼气中二氧化碳的效果能达到更好，通过将沼气中的杂质进行吸附，为沼气的提纯提供了便利的条件。

并且，通过真空泵5将吸附塔本体1内部抽取真空来达到变压的效果，沼气在左侧吸附塔本体1初次提纯后，残余的沼气通过输气管2通入右侧的吸附塔本体1内进行二次提纯，经过提纯后的沼气通过排气支管3和排气主管4通入沼气压缩机11的内部进行压缩，本装置结构简单，操作方便，能将沼气中的杂质高效过滤，有效保证了沼气的燃烧效率，资源利用率更高。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。