CN103013602A - 集装式微负压沼气净化装置 - Google Patents
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Abstract
一种集装式微负压沼气净化装置，包括进气口、出气口和箱体，所述进气口和出气口分别焊接在所述箱体的首尾两端，箱体从进气口至出气口依次排列有布气室、脱硫脱碳室、疏碱室、脱氨室、疏酸室和脱水室。脱硫脱碳室的内部装有脱硫脱碳填料；脱氨室的内部装有脱氨填料；脱水室的下面连接有漏斗形的冷凝水收集槽。其漏口连接有排水管和自动排水阀，其内部分布有冷凝器管。本发明为废水、废液、垃圾、粪便、污泥等高浓度有机废物无害化、资源化处理工程提供了一种实用的沼气净化设备；实现了厌氧消化沼气脱硫、脱碳、脱氨、脱水净化处理设施的集装化配置；显著提高了沼气净化处理效率，降低了沼气净化处理能耗和费用。
Description
技术领域
本发明属于一种可广泛应用于高浓度有机废物厌氧沼气脱硫、脱碳、脱氨、脱水净化处理的工艺设备。
在废水、废液、垃圾、粪便、污泥等高浓度有机废物无害化、资源化处理过程中，最常采用厌氧消化产沼方式，由于厌氧消化沼气中含有大量硫化氢、二氧化碳、氨气和水分，需要对粗制沼气净化处理后才能作为再生能源使用。
背景技术
现有的各类沼气净化设备多采用单一功能设计、制造，且为正压工作环境，要实现沼气的脱硫、脱碳、脱氨、脱水需要三至四个独立设置的工艺设备，使沼气净化生产线复杂化，且效率低、能耗高，可导致沼气净化生产线容易泄露沼气形成安全隐患和环境污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种集装式微负压沼气净化装置，将沼气脱硫、脱碳、脱氨、脱水工艺设施集装布置，并且采用微负压工作。要解决现有各类沼气净化设备功能单一、正压工作，净化生产线复杂、效率低、能耗高，以及容易泄露沼气形成安全隐患和环境污染的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种集装式微负压沼气净化装置，包括进气口、出气口和箱体，所述进气口和出气口分别焊接在所述箱体的首尾两端，其特征在于：所述箱体从进气口至出气口依次排列有布气室、脱硫脱碳室、疏碱室、脱氨室、疏酸室和脱水室；
所述脱硫脱碳室的内部装有脱硫脱碳填料，脱硫脱碳室的下面连接有漏斗形的碱液收集槽，所述碱液收集槽的漏口与碱液循环管路和碱液循环泵连通，所述碱液循环管路的末段布有喷口向下的喷淋孔，且通向脱硫脱碳室中脱硫脱碳填料的上方；
所述脱氨室的内部装有脱氨填料，脱氨室的下面连接有漏斗形的酸液收集槽，所述酸液收集槽的漏口与酸液循环管路和酸液循环泵连通，所述循环管路的末段布有喷口向下的喷淋孔，且通向脱氨室中脱氨填料的上方；
所述脱水室的下面连接有漏斗形的冷凝水收集槽，所述冷凝水收集槽的漏口连接有排水管和自动排水阀，所述脱水室内分布有冷凝器管，所述冷凝器管的进出端通过循环冷媒管与冷冻压缩机的进出口连接；
所述出气口内置有用于实现箱体内部微负压环境的抽引风机，电控箱挂设于所述箱体的外侧。
所述箱体为长方形集装箱式箱体。
所述碱液收集槽、酸液收集槽及冷凝水收集槽为倒锥体形状。
所述进气口及出气口均为法兰短管。
所述循环管路的末段呈网状分布或排管分布。
所述冷凝器管呈S型分布于脱水室内。
所述集装式微负压沼气净化装置的方法，步骤如下，
步骤一：在抽引风机抽吸作用下，粗制沼气经进进气口进入集装式微负压沼气净化装置的箱体内，经布气室均匀流向脱硫脱碳室中部接触脱硫脱碳填料；
步骤二：在脱硫脱碳填料表面与脱硫脱碳室上部喷淋孔喷出的碱液充分接触反应，沼气中硫化氢、二氧化碳类酸性物质与碱反应生成水和无机盐得到去除，实现沼气脱硫脱碳净化处理，脱硫脱碳后沼气中携带的碱液经疏碱室凝结收集后返回碱液收集槽循环使用；
步骤三：经脱硫脱碳后的沼气自疏碱室均匀流向脱氨室中部接触脱氨填料，在脱氨填料表面与脱氨室上部喷淋孔喷出的酸液充分接触反应，沼气中氨气类碱性物质与酸反应生成水和无机盐得到去除，实现沼气脱氨净化处理，脱氨后沼气中携带的酸液经疏酸室凝结收集后返回酸液收集槽循环使用；
步骤四：经脱氨后的沼气自疏酸室均匀流向脱水室的冷凝器管，沼气中的水分在冷凝器管表面凝结成冷凝水流向下部冷凝水收集槽，经排水管和自动排水阀排出；
步骤五：经脱硫、脱碳、脱氨、脱水净化后的洁净沼气经出气口、由抽引风机抽出。
集装式微负压沼气净化装置各主要组成部分功能如下：
进气口：用于粗制沼气进料。进气口位于箱体首端中部外侧，为法兰短管。
布气室：用于向脱硫脱碳室净化填料区均匀布气。布气室位于箱体首端内侧。
脱硫脱碳室：用于沼气脱硫、脱碳处理。脱硫脱碳室位于布气室之后，上部为喷淋孔，中部为脱硫脱碳接触填料，下部为倒锥型碱液收集槽。
碱液循环泵：用于向脱硫脱碳接触填料循环喷淋碱液。碱液循环泵位于箱体下部，通过碱液收集槽下口的碱液循环管路与脱硫脱碳室上部喷淋孔连接。
疏碱室：用于凝结收集脱硫脱碳后沼气中携带的碱液，并向脱氨室布气。疏碱室位于脱硫脱碳室之后。
脱氨室：用于沼气脱氨处理。脱氨室位于疏碱室之后，上部为喷淋孔，中部为脱氨接触填料，下部为倒锥型酸液收集槽。
酸液循环泵：用于向脱氨接触填料循环喷淋酸液。酸液循环泵位于箱体下部，通过酸液收集槽下口的酸液循环管路与脱氨室上部喷淋孔连接。
疏酸室：用于凝结收集脱氨后沼气中携带的酸液，并向脱水室布气。疏酸室位于脱氨室之后。
脱水室：用于沼气脱水处理。脱水室位于疏酸室之后，脱水室内布置冷凝器管，下部为倒锥型冷凝水收集槽。
冷冻压缩机：用于向冷凝器管提供循环冷媒。冷冻压缩机位于箱体下部，进出口与冷凝器管连接。
自动排水阀：用于自动排出脱水室冷凝水。自动排水阀位于冷凝水收集槽下部。
出气口：用于排出净化沼气。出气口位于箱体尾端中部外侧，为法兰短管，外接抽引风机。
抽引风机：用于形成微负压沼气净化工艺环境，并输送沼气。抽引风机内置于出气口。
电控箱：用于控制碱液循环泵、酸液循环泵、冷冻压缩机和抽引风机运行。
与现有技术相比本发明具有如下有益效果：
本发明为废水、废液、垃圾、粪便、污泥等高浓度有机废物无害化、资源化处理工程提供了一种实用的沼气净化设备；实现了厌氧消化沼气脱硫、脱碳、脱氨、脱水净化处理设施的集装化配置；显著提高了沼气净化处理效率，降低了沼气净化处理能耗和费用；有效避免了由于沼气泄露造成的安全隐患和环境污染。
附图说明
图1为本发明的箱体结构侧视图
图2为本发明的整体结构示意图
图3为本发明的纵向剖面结构示意图
附图标记：1—进气口、2—出气口、3—箱体、4—布气室、5—脱硫脱碳室、6—疏碱室、7—脱氨室、8—疏酸室、9—脱水室、10—碱液收集槽、11—酸液收集槽、12—冷凝水收集槽、13—碱液循环泵、14—酸液循环泵、15—自动排水阀、16—碱液循环管路、17—酸液循环管路、18—喷淋孔、19—冷凝器管、20—循环冷媒管、21—冷冻压缩机22—抽引风机、23—电控箱。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的应用方法提供进行详细的说明。如图1-3所示：
一种集装式微负压沼气净化装置，包括进气口1、出气口2和箱体3，进气口1和出气口2分别焊接在所述箱体3的首尾两端，箱体3从进气口至出气口依次排列有布气室4、脱硫脱碳室5、疏碱室6、脱氨室7、疏酸室8和脱水室9；
脱硫脱碳室5的内部装有脱硫脱碳填料，脱硫脱碳室5的下面连接有漏斗形的碱液收集槽10，所述碱液收集槽10的漏口与碱液循环管路16和碱液循环泵13连通，碱液循环管路16的末段布有喷口向下的喷淋孔18，且通向脱硫脱碳室5中脱硫脱碳填料的上方；
脱氨室7的内部装有脱氨填料，脱氨室7的下面连接有漏斗形的酸液收集槽11，酸液收集槽11的漏口与酸液循环管路17和酸液循环泵14连通，所述酸液循环管路17的末段布有喷口向下的喷淋孔18，且通向脱氨室7中脱氨填料的上方；
脱水室9的下面连接有漏斗形的冷凝水收集槽12，所述冷凝水收集槽12的漏口连接有排水管和自动排水阀15，所述脱水室内分布有冷凝器管19，所述冷凝器管19的进出端通过循环冷媒管20与冷冻压缩21的进出口连接；
出气口2内置有用于实现箱体内部微负压环境的抽引风机22，电控箱23挂设于所述箱体3的外侧。
箱体（3）为长方形集装箱式箱体。
碱液收集槽（10）、酸液收集槽（11）及冷凝水收集槽（12）为倒锥体形状。
进气口（1）及出气口（2）均为法兰短管。
循环管路（16）的末段呈网状分布或排管分布。
冷凝器管（19）呈S型分布于脱水室（9）内。
上述集装式微负压沼气净化装置基本工艺技术参数为：
进气口流速：6~10m/s
脱硫脱碳负荷：1~3Nm3/s.m3
脱硫脱碳碱液：1~3%浓度NaOH溶液
脱硫脱碳室喷淋强度：0.5~1.0m3/h.m2
脱氨室负荷：2~4Nm3/s.m3
脱氨酸液：1~2%浓度HCl溶液
脱氨室喷淋强度：0.3~0.7m3/h.m2
脱水室冷凝负荷：1~2Nm3/s.kW
微负压值：200~400Pa
根据沼气净化处理量需要结合基本工艺参数进行箱体技术规格设计，并将计算出的箱体规格及分室修整成规整尺寸（室间隔尺寸不得小于700mm，以便焊接加工）。
根据沼气净化处理量需要结合基本工艺参数选配循环泵和抽引风机。
碱液循环泵、酸液循环泵、冷冻压缩机、自动排水阀、抽引风机和电控箱以及法兰、阀门等均为标准设备及标准件，可以按技术设计要求直接市场采购。
箱体、布气室、脱硫脱碳室、疏碱室、脱氨室、疏酸室、脱水室、采用钢板（厚度4~8mm）焊制，内部采用环氧树脂防腐；电控箱使用标准配电箱制作。
集装式微负压沼气净化装置的安装过程如下：
接触填料采用立体网状接触填料（PE或PP）。
将进气口、出气口焊接到箱体首尾端；
将接触填料分别装设到脱硫脱碳室、脱氨室内；
将喷淋孔分别固定到脱硫脱碳室、脱氨室上部，喷口向下；
将碱液循环泵、酸液循环泵的分别通过各自的循环管路连接到脱硫脱碳室及脱氨室各自下部的碱液收集槽及酸液收集槽，之后将它们各自的循环管路出口与喷淋孔连接；
将冷冻压缩机的循环冷媒管连接到脱水室内的冷凝器管；
将自动排水阀连接到脱水室下部的冷凝水收集槽；
将抽引风机连接到出气口上；
将电控箱挂设于箱体外部，接通碱液循环泵、酸液循环泵、自动排水阀、抽引风机的电机电力电缆。
本发明为成套设备，整机安放在混凝土地坪上，接通外部粗制沼气给料管和洁净沼气外供管，配制好碱液、酸液，启动循环泵和抽引风机后，即可投入运行。
集装式微负压沼气净化装置的工作过程如下：
在抽引风机抽吸作用下，粗制沼气经进气口进入集装式微负压沼气净化装置，经布气室均匀流向脱硫脱碳室中部脱硫脱碳接触填料，在填料表面与上部喷淋的碱液充分接触反应，沼气中硫化氢、二氧化碳类酸性物质与碱反应生成水和无机盐得到去除，实现沼气脱硫脱碳净化处理，脱硫脱碳后沼气中携带的碱液经疏碱室凝结收集后返回碱液收集槽循环使用。
经脱硫脱碳后的沼气自疏碱室均匀流向脱氨室中部脱氨接触填料，在填料表面与上部喷淋的酸液充分接触反应，沼气中氨气类碱性物质与酸反应生成水和无机盐得到去除，实现沼气脱氨净化处理，脱氨后沼气中携带的酸液经疏酸室凝结收集后返回酸液收集槽循环使用。
经脱氨后的沼气自疏酸室均匀流向脱水室冷凝器，沼气中的水分在冷凝器表面凝结成冷凝水流向下部冷凝水收集槽，经自动排水阀排出。
经脱硫、脱碳、脱氨、脱水净化后的洁净沼气经出气口、抽引风机外供。
Claims (7)
1.一种集装式微负压沼气净化装置，包括进气口（1）、出气口（2）和箱体（3），所述进气口（1）和出气口（2）分别焊接在所述箱体（3）的首尾两端，其特征在于：所述箱体（3）从进气口至出气口依次排列有布气室（4）、脱硫脱碳室（5）、疏碱室（6）、脱氨室（7）、疏酸室（8）和脱水室（9）；
所述脱硫脱碳室（5）的内部装有脱硫脱碳填料，脱硫脱碳室（5）的下面连接有漏斗形的碱液收集槽（10），所述碱液收集槽（10）的漏口与碱液循环管路（16）和碱液循环泵（13）连通，所述碱液循环管路（16）的末段布有喷口向下的喷淋孔（18），且通向脱硫脱碳室（5）中脱硫脱碳填料的上方；
所述脱氨室（7）的内部装有脱氨填料，脱氨室（7）的下面连接有漏斗形的酸液收集槽（11），所述酸液收集槽（11）的漏口与酸液循环管路（17）和酸液循环泵（14）连通，所述酸液循环管路（17）的末段布有喷口向下的喷淋孔（18），且通向脱氨室（7）中脱氨填料的上方；
所述脱水室（9）的下面连接有漏斗形的冷凝水收集槽（12），所述冷凝水收集槽（12）的漏口连接有排水管和自动排水阀（15），所述脱水室内分布有冷凝器管（19），所述冷凝器管（19）的进出端通过循环冷媒管（20）与冷冻压缩机（21）的进出口连接；
所述出气口（2）内置有用于实现箱体内部微负压环境的抽引风机（22），电控箱（23）挂设于所述箱体（3）的外侧。
2.根据权利要求1所述的集装式微负压沼气净化装置，其特征在于：所述箱体（3）为长方形集装箱式箱体。
3.根据权利要求1所述的集装式微负压沼气净化装置，其特征在于：所述碱液收集槽（10）、酸液收集槽（11）及冷凝水收集槽（12）为倒锥体形状。
4.根据权利要求1所述的集装式微负压沼气净化装置，其特征在于：所述进气口（1）及出气口（2）均为法兰短管。
5.根据权利要求1所述的集装式微负压沼气净化装置，其特征在于：所述循环管路（16）的末段呈网状分布或排管分布。
6.根据权利要求1所述的集装式微负压沼气净化装置，其特征在于：所述冷凝器管（19）呈S型分布于脱水室（9）内。
7.一种应用权利要求1所述的集装式微负压沼气净化装置的方法，其特征在于步骤如下，
步骤一：在抽引风机（22）抽吸作用下，粗制沼气经进进气口（1）进入集装式微负压沼气净化装置的箱体（3）内，经布气室（4）均匀流向脱硫脱碳室（5）中部接触脱硫脱碳填料；
步骤二：在脱硫脱碳填料表面与脱硫脱碳室（5）上部喷淋孔（18）喷出的碱液充分接触反应，沼气中硫化氢、二氧化碳类酸性物质与碱反应生成水和无机盐得到去除，实现沼气脱硫脱碳净化处理，脱硫脱碳后沼气中携带的碱液经疏碱室（6）凝结收集后返回碱液收集槽（10）循环使用；
步骤三：经脱硫脱碳后的沼气自疏碱室（6）均匀流向脱氨室（7）中部接触脱氨填料，在脱氨填料表面与脱氨室（7）上部喷淋孔喷出的酸液充分接触反应，沼气中氨气类碱性物质与酸反应生成水和无机盐得到去除，实现沼气脱氨净化处理，脱氨后沼气中携带的酸液经疏酸室（8）凝结收集后返回酸液收集槽（11）循环使用；
步骤四：经脱氨后的沼气自疏酸室（8）均匀流向脱水室（9）的冷凝器管（19），沼气中的水分在冷凝器管（19）表面凝结成冷凝水流向下部冷凝水收集槽（12），经排水管和自动排水阀（15）排出；
步骤五：经脱硫、脱碳、脱氨、脱水净化后的洁净沼气经出气口（2）、由抽引风机（22）抽出。
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