CN103215095A

CN103215095A - 沼气混合燃气及其生产工艺

Info

Publication number: CN103215095A
Application number: CN2013101573595A
Authority: CN
Inventors: 王建瓯; 李全德; 王二西; 李智军
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-04-28
Filing date: 2013-04-28
Publication date: 2013-07-24

Abstract

本发明公开了沼气混合燃气及其生产工艺该混合燃气以沼气为主气源，以轻烃混空燃气为辅助气源按一定比例掺混而成的新型优质混合燃气，具有相当于6T天然气的高燃烧热值。混合燃气是一种新能源，有效利用现有的大中型沼气工程实现全年稳定集中供气，解决当前农村沼气开发利用的瓶颈。混合燃气的生产工艺是以大中型沼气工程发酵产生的沼气为主气源，与轻烃混空燃气相混合，两种气源和沼烃掺混工艺技术成熟，供气稳定可靠，不受地区条件限制，成本平均降低50%左右，生产成本较之于天然气、液化气等更低，且生产工艺简单，具有很大的使用价值及开发前景。

Description

沼气混合燃气及其生产工艺

技术领域

本发明涉及一种气体燃料，属于新能源技术领域，具体地指是涉及一种利用沼气工程产生的沼气和利用石化行业副产品制成的轻烃混空燃气，及其生产工艺。

背景技术

我国的现代化建设集中体现在城镇的现代化建设上。目前，我国城镇人口比例突破50%，城镇居民约6.3亿，这意味着中国城镇人口首次超过农村人口，中国城市化进入关键发展阶段。预计今后的十年内，我国将有1亿农村人口实现城镇化，这无论在中国或世界上都将引起前所未有的巨大变化……[摘自《中国城镇化》中国城市出版社]。城镇现代化建设需要优质燃气，在现有城镇居民人口中，燃气普及率不足50%，随着人们生活水平的提高和用能意识的改变，农村城镇化和城市现代化步伐的加快，城镇燃气化任务非常艰巨。

天然气和液化石油气是重要的国家战略资源。国家每年要大量进口，以弥补缺口。天然气产地远离城市，开发投资较大，价格偏高是在所难免的，这将使天然气的使用受到经济限制。我国地域辽阔，经济发展也不平均，很多地区对天然气这一宝贵资源只能望“气”兴叹，可望而不可及。虽然有些地区天然气供应价格较低，但这些地区的政府财政承受了巨大的经济补贴负担。总之，我国天然气的发展现状无法满足迅速发展的中国小城镇和广大富裕乡村的市场需求。天然气不仅是一次性能源，还是合成化纤、合成橡胶和合成塑料的理想原料；液化石油气可直接供给汽车做燃料，同汽油一样是重要的动力燃料。因此，推广应用新型燃气是优化能源配置的重要途径。

同时近年来，中央和地方进一步加大了农村沼气推广力度，发展生物质能源，大力实施了沼气工程建设。如何利用现有的大中型沼气工程，确保实现全年正常稳定的集中供气，是农村沼气开发利用的瓶颈问题。

发明内容

本发明的第一个目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种将沼气与轻烃混空燃气两种气源进行掺混制成沼气混合燃气，通过燃气管道进行输送集中供气，实现农村燃气管道化、标准化。

本发明的第二个目的是提供上述沼气混合燃气的生产工艺。

为实现本发明的第一个目的，本发明的技术方案是包括以下组分，以体积份数计比：

沼气，其中 CH₄ 10～40份， CO₂ 7～27份；

轻烃混空燃气，其中轻烃 1～18份；空气 25～84份。

进一步设置是该沼气混合燃气的燃烧值为：21.80～26.80 MJ/m³；燃气混合密度：1.22～1.68kg/m³；相对密度：0.94～1.29；华白数：21.2～23.1MJ/m³；混合燃气的爆炸极限：上限8.5～20，下限为1.5～6，燃气浓度20～60%。

为实现本发明的第二个目的，本发明的技术方案是

将沼气净化后通过沼烃掺混工艺，将沼气和轻烃混空燃气按一定比例掺混而成的混合燃气，该方法主要步骤包括有，其中步骤（1）和步骤（2）不分先后；

（1）沼气的净化

将沼气工程发酵产生的沼气，进行脱硫和脱水处理，使其作为主气源待混；该处理后的沼气，包括以下组分，以体积份数计比：

其中 CH₄ 50～70份，CO₂ 30～50份；

沼气工程发酵产生的沼气，含有一定量的水蒸气和硫化氢（H₂S），水会造成管道堵塞，H₂S会腐蚀管道又有毒害作用。所以，不管是民用、工业供气必须进行脱硫、脱水后才能使用。根据城市燃气标准，燃气中H₂S含量不得超过20mg/m³。沼气通过脱硫净化符合规定标准后，进入气液分离器，脱水净化后作为主气源待混。

（2）轻烃混空燃气的贮存与气化

液态轻烃利用气化器设备，在气化器操作规范下，空气按比例同液态轻烃进行气液质换，使液态轻烃气化，气化了的轻烃混空燃气进入气液分离器进行分离后，作为辅助气源待混；该液态轻烃来源于油气田、炼油厂、溶剂油厂、石油化工厂、天然气净化厂,密度在0.63—0.68kg/L，50% 的蒸发温度不高于75℃、90%的蒸发温度不高于135℃、总硫含量不大于0.04%；

该轻烃混空燃气的组分包括以下组分，以体积份数计比：

其中轻烃 16～18份；空气 82～84份

（3）混合燃气的掺混与输配

将上述主气源和辅助气源经过滤后，按照权利要求1所述组分比例进行调压配比，并送入沼烃混合器总成进行掺混；经热值仪检测达标后，再经流量计，输入输配管网，经灶前专用减压阀调压后，向外供气。

本发明属于推广沼气混合燃气的农村能源技术，即符合发展循环经济，又充分利用了生物质能源；既可弥补常规能源的短缺，又解决了沼气的可持续性使用问题，并逐步走出了一条节能环保的农村清洁能源新路子。

在上述背景下，我们依据CB/T341-2010中华人民共和国建设行业标准《混空轻烃燃气》和NY/T652-2002农业行业标准《民用轻烃混合燃气工程技术规范》；及GB2008“城镇燃气设计规范”和CJJ33“城镇燃气输配工程施工及验收规范”利用沼气与轻烃混空燃气进行掺混后可制成安全、廉价、优质混合燃气的特性，创造性的解决了沼气混合燃气整个制气、输配工艺流程。使其成为可与常规燃气相媲美的优质补充能源。是未来建设节能、环保、美丽的社会主义新农村新能源的最佳选择。

本发明沼气混合燃气及其生产工艺的优点是：

随着人们生活水平和用能意识的提高，随着城市现代化和农村城镇化步伐的加快，我国化石能源进口将不断增加，能源紧缺问题将长期存在。近年来，中央和地方进一步加大了农村沼气推广力度，发展生物质能源，大力实施了沼气工程建设，对推进废弃物资源化开发利用，满足农村对清洁能源的需求具有重要作用。然而沼气工程存在冬夏发气量不均衡，供气不足，远距离输配困难等问题，如何利用现有的大中型沼气工程实现全年正常、稳定集中供气，是目前农村沼气开发利用的瓶颈，本发明沼气混合燃气及其生产工艺的提出，为该课题的研究作出了贡献。本发明将沼气与轻烃混空燃气进行掺混而成一种新能源，是“化腐朽为神奇”，为农村能源研究领域开辟一条新模式，走出了一条节能环保的农村燃气新路子。

沼气作为可再生的清洁能源，发展沼气是我国能源战略的重要组成部分，对增加优质能源供应、缓解国家能源压力具有重要的现实意义。本发明沼气混合燃气是把沼气和轻烃混空燃气两种气源掺混而成的，成本平均降低50%左右，生产成本较之于天然气、液化气等更低，且生产工艺简单，因此本发明沼气混合燃气及其生产工艺具有很大的使用价值及开发前景。又因充分利用沼气工程产生的沼气，避免多余沼气外溢至大气中，有效降低对臭氧层的破坏，进一步减少温室效应，大大有利于农村节能减排和生态环境保护。

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步介绍。

附图说明

图1 本发明工艺应用流程示意图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，该领域的技术工程师可根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

实施例1 混合燃气的制作

沼气工程发酵时产生沼气通过脱硫净化符合规定标准后，进入气液分离器，进行脱水、过滤，得到CH₄含量为60%的沼气，作为主气源待混。密度在0.63—0.68kg/L，50% 的蒸发温度不高于75℃、90%的蒸发温度不高于135℃、总硫含量不大于0.04%的液态轻烃由利用气化器设备，在额定液位、温度、压力、流速等条件下，空气系统自动按比例同液态轻烃进行气液质换，使液态轻烃气化，气化了的轻烃混空燃气进入气液分离器进行分离后，进行脱水、过滤，作为辅助气源待混。经沼气分离器后的沼气，同经轻烃混空燃气分离器后的轻烃混空燃气，由流量计计量，分别进入沼气、轻烃调压配比装置，按4:6调压配比后送入沼烃混合器总成进行掺混，制得沼气混合燃气。燃烧热值为24.43MJ/m³，混合燃气密度1.495kg/m³，相对密度1.16，华白数W=22.68MJ/m³，混合燃气的组成测试值（组分含量CV值）：CH₄为24%，CO₂为16%，空气为49.2%，轻烃10.8%。混合燃气的爆炸极限：上限16.59%，下限为4.33%，燃气浓度50.8%。

实施例2 混合燃气的制作

由沼气工程产生的沼气，脱硫及脱水处理和轻烃混空燃气制气同实施例1，得到CH₄含量为60%的沼气和民用轻烃混空燃气，由流量计计量，分别进入沼气、轻烃调压配比装置，按6:4调压配比后送入沼烃混合器总成进行掺混，制得沼气混合燃气，燃烧热值为23.46MJ/m³，混合燃气的密度为1.401kg/m³，相对密度为1.08，华白数W=22.58MJ/m³。混合燃气的组成测试值（组分含量CV值）：CH₄为36%，CO₂为24%，空气32.8%，异轻烃7.2%。混合燃气的爆炸极限：上限19.16%，下限为5.639%，燃气浓度67.2%。

实施例3 混合燃气的制作

由沼气工程产生的沼气，脱硫及脱水处理和轻烃混空燃气制气同实施例1，得到CH₄含量为60%的沼气和民用轻烃混空燃气，由流量计计量，分别进入沼气、轻烃调压配比装置，按2:8调压配比后送入沼烃混合器总成进行掺混，制得沼气混合燃气，燃烧热值为25.40MJ/m³，混合燃气密度为1.588kg/m³，相对密度为1.23，华白数W=22.90MJ/m³。混合燃气的组成测试值（组分含量CV值）：CH₄为12%，CO₂为8%，空气为65.6%，轻烃14.4%。混合燃气的爆炸极限：上限13.16%，下限为3.00%，燃气浓度34.4%。

通过上述实施说明，沼气混合燃气的华白数的变化很小，变化幅度都在5%范围内，保障了燃烧的稳定性。混合燃气的浓度均大于爆炸上限的二倍以上，均在安全范围内。

Claims

1.一种沼气混合燃气，其特征在于：包括以下组分，以体积份数计比：

沼气，其中 CH₄ 10～40份， CO₂ 7～27份；

轻烃混空燃气，其中轻烃 1～18份；空气 25～84份。

2.根据权利要求1所述的一种沼气混合燃气，其特征在于：该沼气混合燃气的燃烧值为： 21.80～26.80 MJ/m³；燃气混合密度：1.22 ～1.68kg/m³；相对密度：0.94～1.29；华白数：21.2～23.1MJ/m³；混合燃气的爆炸极限：上限8.5～20，下限为1.5～6，燃气浓度20～60%。

3.一种沼气混合燃气的生产工艺，其特征在于：

（1）沼气的净化

其中 CH₄ 50～70份，CO₂ 30～50份；

（2）轻烃混空燃气的贮存与气化

该轻烃混空燃气的组分包括以下组分，以体积份数计比：

其中轻烃 16～18份；空气 82～84份

（3）混合燃气的掺混

将上述主气源和辅助气源经过滤后，按照权利要求1所述组分比例进行调压配比，并送入沼烃混合器总成进行掺混，制得沼气混合燃气。

4.根据权利要求3所述的一种沼气混合燃气的生产工艺，其特征在于：所述的步骤（1）中脱硫后H₂S含量不超过20mg/m³。

5.根据权利要求3所述的一种沼气混合燃气的生产工艺，其特征在于：所述的步骤（3）掺混后的气混合燃气，经热值仪检测达标后，再经流量计，输入输配管网，经灶前专用减压阀调压后，向外供气。