CN101176836A - 沼气自动脱硫—再生装置 - Google Patents
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Abstract
沼气自动脱硫—再生装置，包括两套结构相同、竖直并列对称布置的塑料管状容器，两套管状容器在两个气流通道之间通过四通调节阀相连；四通调节阀用于控制沼气和空气的流动方向、流量的大小；位于管状容器底部的稳压室里放置衬垫，托起具有蜂窝孔气流通道的脱硫剂或再生剂，管状容器底部和顶部分别与气流通道和引出管密封联接，两根引出管竖直并列在一起。由温度差引起的浮升力和沼气喷出引出管的负压为微量氧化剂气流流动的推动力。本发明通过缓慢再生方法，实现了均匀再生，安全再生；本发明在容器内再生，同时进行脱硫—再生操作；操作更简单，适用性强，能长时间有效地脱除沼气中的H2S气体。
Description
技术领域
本发明涉及一种在容器内再生，同时进行脱硫-再生操作，能有效脱除硫化氢气体的沼气净化装置。适用于各类燃用沼气的工业装置和民用灶具使用。
背景技术
沼气是一种可燃性混合气体。不同原料制成的沼气中硫化氢(H2S)含量通常在1-11g/m3，一般约为4000mg/m3。H2S及燃烧后形成的SO2对管道、燃烧器以及其它金属设备、仪器仪表等有强烈腐蚀作用。我国环保标准严格规定，进灶前沼气中H2S含量不得超过20mg/m3。
沼气脱硫-再生方法可分为湿法和干法两类。湿法反应速率快，脱硫效率高，存在工艺复杂、投资大、不易操作等缺点，适合于大气量，高H2S含量的气源脱硫。干法主要有氧化锌法、活性炭法和氧化铁法等。氧化锌脱硫适合于高温应用，活性炭和氧化铁适合于常温脱硫。活性炭脱硫效果好，但其成本太高。
使用氧化铁法脱硫时，需将其颗粒从容器中倒出来，在阴凉通风处摊开，让其与大气中的氧气充分接触发生快速再生反应，3～4天后再生反应基本完成，再将颗粒除灰后再次装入容器内，最后拧好瓶盖，供第二次使用。其不足是：该再生过程化学反应速度非常快，并仅在颗粒外表面进行，氧气分子不能扩散到颗粒内部，中心未得到有效的再生，再生后中心仍然是硫化铁，脱硫能力下降，使用数据表明脱硫能力仅恢复到原来的50％；且这种方法操作比较麻烦，再装后密封性难以得到保证；由于再生反应是强放热反应，难于在现有装置上直接连续再生；再生操作难度大，脱硫剂一般是一次性使用。有效脱硫时间约2个月。
发明内容
为了克服传统再生方法中的快速再生、不便在容器内进行再生和脱硫剂一次性使用的缺点，本发明提供一种以温度差引起的空气密度差为空气流动推动力、缓慢再生的沼气自动脱硫-再生装置。
沼气自动脱硫-再生装置，包括两套结构相同、竖直并列对称布置的塑料管状容器，两套管状容器在两个气流通道之间通过四通调节阀相连；四通调节阀用于控制沼气和空气气流的流动方向，并调节沼气和空气气流流量的大小；每一套管状容器底部和顶部留出一个气体空间，分别充当稳压室和集气室，位于管状容器底部的稳压室里放置衬垫，托起具有蜂窝孔通道的脱硫剂或再生剂，脱硫剂或再生剂置于管状容器内，管状容器底部和顶部分别与气流通道和引出管密封联接，两根引出管竖直并列在一起。一个管状容器里发生放热量小且温度低于50℃的均匀脱硫反应，同时另一个管状容器里发生由氧气分子扩散过程控制的缓慢再生反应，氧气流量小且温度低于50℃并与外界形成30℃左右的温度差。促使微小流量的空气自下而上流动的动力以此温度差引起的浮力为主，以沼气喷出引出管所产生的负压为辅。
各类燃用沼气的工业装置和民用灶具均可使用本发明。
发明工作原理：
如图1所示，发明包括气流通道1和8，衬垫2和7，管状容器3和6，引出管4和5，四通调节阀9。结构和连接相同的管状容器3和6竖直并列布置后在气流通道1和8之间用四通调节阀9相联结。管状容器底部和顶部各有一个空间，充当稳压室和集气室。管状容器底部放置衬垫2，托起具有蜂窝孔通道的脱硫剂或再生剂。管状容器和气流通道通过螺纹相联结。引出管和管状容器通过螺纹相联结。引出管4和5竖直并列集中布置。
发明正常工作时脱硫和再生同时进行，①侧和②侧两边交替工作，即其中一个管状容器充当脱硫器，发生Fe2O3·H2O转化为Fe2S3·H2O的脱硫反应，另一个管状容器充当再生器，发生Fe2S3·H2O转化为Fe2O3·H2O的再生反应。四通调节阀9可以控制沼气和空气气流的流动方向，并调节沼气和空气气流流量大小。①侧管状容器3发生脱硫反应时，②侧管状容器6发生再生反应。①侧管状容器3里装有具有蜂窝孔通道的Fe2O3·H2O，充当脱硫器，②侧管状容器6里装有具有蜂窝孔通道的Fe2S3·H2O，充当再生器。此时，四通调节阀9使空气只能进入②侧气流通道8，沼气只能进入①侧气流通道1。沼气经管状容器3的稳压箱，再与脱硫剂Fe2O3·H2O均匀充分接触并发生脱硫反应，沼气中H2S含量迅速降低到20mg/m3。脱硫反应放热小而沼气流量大再加上脱硫剂吸热，故管状容器3温度低于安全温度50℃。脱硫后的干净沼气进入管状容器3的集气箱，经引出管4到达C-C截面，并使该截面具有一定负压。微小流量的空气经②侧气流通道8进入管状容器6的稳压箱后与再生剂Fe2S3·H2O均匀充分接触。微量空气和Fe2S3·H2O接触发生由氧化剂分子扩散控制的缓慢再生反应而放出少量热量，反应热被再生剂间壁和空气吸收，气体流过横截面B-B时温度低于50℃，与装置顶部空气形成30℃左右的温差。在以此温度差引起的浮力为主，以截面C-C与截面A-A之间的负压为辅的气体流动驱动力作用下，热空气被向上抽吸，微量空气被向上抽吸流过②侧管状容器6的蜂窝通道。①侧硫容满载后②侧再生反应也结束，脱硫时间和再生时间相等。此时，手工转动四通调节阀9，使空气只能进入①侧气流通道1，沼气只能进入②侧气流通道8，此时②侧管状容器6充当脱硫器，发生脱硫反应，管状容器3充当再生器，发生再生反应。如此反复切换，实现同时脱硫和再生。
再生反应放热加热了Fe2S3·H2O和空气，在截面B-B和截面C-C之间形成气体密度差，达到自身热驱动氧化剂气流自下而上流动。另外，截面C-C与截面B-B之间的负压也促使空气自下而上流动。以密度差为微量空气流动的主要推动力，以负压为辅助推动力。将棒状脱硫剂颗粒随意堆积改为蜂窝状或片状规则叠置，气固接触面积不发生改变，再生反应产生的单质硫不堵塞沼气通道。在不增加脱硫剂用量情况下，减少了单质硫的阻塞效应，气流更畅，阻力更小。发明最大限度地延长了再生时间，降低了再生反应速度，氧气分子能均匀扩散到再生剂Fe2S3·H2O的细孔内部，再生反应在固体内部各处均匀发生，保证再生后脱硫能力不变。
本发明通过缓慢再生方法，实现了均匀再生，安全再生(无高温鼓胀变形)；发明在容器内再生，同时进行脱硫-再生操作；操作更简单，适用性强，能长时间有效地脱除沼气中的H2S气体(沼气中H2S含量下降到20mg/m3以下)；发明各组成部件均由塑料制成，成本较低。
附图说明
图1为发明结构示意图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，发明由气流通道1和8，衬垫2和7，管状容器3和6，引出管4和5，四通调节阀9组成。结构和连接相同的塑料装置①和②竖直并列布置后在气流通道1和8之间用四通调节阀9相连。沼气和空气中的一种气体依次通过气流通道1，衬垫2，管状容器3和引出管4，另一种气体则依次通过气流通道8，衬垫7，管状容器6和引出管5。四通调节阀9可以控制沼气和空气气流的流动方向，并调节沼气和空气气流流量大小。管状容器3和6的底部和顶部留出一个气体空间，分别充当稳压室和集气室。管状容器3的底部空间里放置衬垫2，托起具有蜂窝孔通道的脱硫剂Fe2O3·H2O或再生剂Fe2S3·H2O。管状容器3在气流通道1的上面，并通过螺纹和气流通道1相连接。引出管4在管状容器3的顶部，并通过螺纹和管状容器3相连接。管状容器6的底部空间里放置衬垫7。管状容器6在气流通道8的上面，并通过螺纹和气流通道8相连接。引出管5在管状容器6的顶部，并通过螺纹和管状容器6相连接。管状容器3和6竖直并列布置，引出管4和5竖直并列集中布置。管状容器3和6竖直并列布置，发挥由温度差引起的浮力驱动空气流动的作用。引出管4和5相对紧靠在一起，既保证了具有最好的热浮力，又可使每个排出管的气流速度稳定在最佳值。管状容器3和6中的一个管状容器里发生放热量小且温度低于50℃的均匀脱硫反应时，另一个管状容器里则同时发生由氧气分子扩散因素控制的缓慢再生反应，氧气流量小且温度低于50℃，并与外界形成30℃左右的温度差。在以此温度差引起的浮力为主，以沼气流出引出管所产生的负压为辅的气流流动推动力作用下，微小流量的空气自下而上缓慢地流过再生剂Fe2S3·H2O蜂窝孔通道。
Claims (1)
1.沼气自动脱硫—再生装置，其特征在于：包括两套结构相同、竖直并列对称布置的塑料管状容器，两套管状容器在两个气流通道之间通过四通调节阀相连；四通调节阀用于控制沼气和空气气流的流动方向，并调节沼气和空气气流流量的大小；每一套管状容器底部和顶部留出一个气体空间，分别充当稳压室和集气室，位于管状容器底部的稳压室里放置衬垫，托起具有蜂窝孔通道的脱硫剂或再生剂，脱硫剂或再生剂置于管状容器内，管状容器底部和顶部分别与气流通道和引出管密封联接，两根引出管竖直并列在一起。
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