CN103789058A - 农村生物质能综合利用系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种农村生物质能综合利用系统及其方法。它包括顺次相连的沼气发生器、预处理设备、液化设备、液化天然气储罐、液化天然气汽化器、燃气发动机；所述预处理设备为制冷设备、吸附器或反应器；所述反应器为含有碱性溶液和金属氧化物，去除沼气中的二氧化碳和硫化氢的反应器；所述液化设备为制冷设备或低温流体提供冷量的换热器。本发明在传统生物质能利用技术的基础上引入了低温液化工艺和设备，将含约50-70%甲烷的沼气提纯并转化为高纯度的液化天然气，提高了生物沼气的应用价值，拓展了其应用领域，为生物质利用领域提供了一种热、电、冷等多元产出的新方法。

Description

农村生物质能综合利用系统及其方法
技术领域
本发明涉及能源生产和高效利用领域，尤其涉及一种农村生物质能综合利用系统及其方法。
背景技术
农村经济中，动物粪便等养殖废弃物、木屑等加工废弃物、秸秆等农田废弃物，都可以作为沼气发生器的原料，制造沼气。现有的沼气利用技术一般为直接作为厨房燃烧能源或利用燃气发动机发电并同时产生热水。由于沼气仅含约50-70%的甲烷，其纯度不高，导致能源利用效率较低，所含的杂质气体也易影响燃气发动机的工作稳定，并在燃烧后产生有害废气。纯净的甲烷具有很高的能源利用效率，对沼气进行提纯后再利用，提高了生物沼气的品质价值，也提供了更为多元化的高附加值应用。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种农村生物质能综合利用系统及其方法。
农村生物质能综合利用系统包括顺次相连的沼气发生器、预处理设备、液化设备、液化天然气储罐、液化天然气汽化器、燃气发动机；所述预处理设备为制冷设备、吸附器或反应器；所述反应器为含有碱性溶液和金属氧化物,去除沼气中的二氧化碳和硫化氢的反应器；所述液化设备为制冷设备或低温流体提供冷量的换热器。
所述的液化设备进气口与液化天然气储罐出气口相连。所述的液化天然气汽化器热流体端与冷库相连。所述的液化天然气储罐与液化天然气汽化器之间通过槽车运输连接。
农村生物质能综合利用方法的步骤如下：
1）沼气发生器生成沼气；
2）将沼气通入预处理设备，将甲烷之外的杂质气体以冷凝、凝华、吸附或化学反应的方式分离，留下甲烷气体；
3）将甲烷气体通入液化设备，甲烷气体释放热量冷凝为液体甲烷；
4）液体甲烷通入液化天然气储罐；
5）液化天然气储罐将液体甲烷输入到液化天然气汽化器中汽化形成气体甲烷；
6）气体甲烷再进入燃气发动机燃烧，提供动力，废热用于生产热水。
步骤4）所述的液体甲烷通入液化天然气储罐后，液体甲烷蒸发汽从液化天然气储罐出气口输送至液化设备进气口，使蒸发汽再次液化。步骤5）所述的液化天然气汽化器热流体端从冷库吸收热量使液体甲烷汽化。
本发明在传统生物质能利用技术的基础上引入了低温液化工艺和设备，将含约50-70%甲烷的沼气提纯并转化为高纯度的液化天然气，提高了生物沼气的应用价值，拓展了其应用领域，为生物质利用领域提供了一种热、电、冷等多元产出的新方法。
附图说明
图1为农村生物质能综合利用系统结构示意图；
图2为含再冷凝环路的农村生物质能综合利用系统结构示意图；
图3为含冷库的农村生物质能综合利用系统结构示意图；
图4为含再冷凝环路和冷库的农村生物质能综合利用系统结构示意图；
图中，沼气发生器1、预处理设备2、液化设备3、液化天然气储罐4、液化天然气汽化器5、燃气发动机6、冷库7。
具体实施方式
如图1所示，农村生物质能综合利用系统包括顺次相连的沼气发生器1、预处理设备2、液化设备3、液化天然气储罐4、液化天然气汽化器5、燃气发动机6。预处理设备2为采用碱性溶液和金属氧化物去除沼气中的二氧化碳和硫化氢的反应器；液化设备3采用斯特林制冷机；燃气发动机6采用潍柴高压直喷天然气发动机。
如图2所示，农村生物质能综合利用系统包括顺次相连的沼气发生器1、预处理设备2、液化设备3、液化天然气储罐4、液化天然气汽化器5、燃气发动机6。液化天然气储罐4的气体出口与液化设备3第二入口相连；预处理设备2为采用碱性溶液和金属氧化物去除沼气中的二氧化碳和硫化氢的反应器；液化设备3采用斯特林制冷机；燃气发动机6为上柴T系列天然气发动机。所述的液化设备3进气口与液化天然气储罐4出气口相连。
如图3所示，农村生物质能综合利用系统包括顺次相连的沼气发生器1、预处理设备2、液化设备3、液化天然气储罐4、液化天然气汽化器5、燃气发动机6，液化天然气汽化器5热流体端与冷库7相连。预处理设备2为采用碱性溶液和金属氧化物去除沼气中的二氧化碳和硫化氢的反应器；液化设备3采用斯特林制冷机；燃气发动机6为一汽锡柴天然气发动机。
如图4所示，农村生物质能综合利用系统包括顺次相连的沼气发生器1、预处理设备2、液化设备3、液化天然气储罐4、液化天然气汽化器5、燃气发动机6，液化天然气储罐4的气体出口与液化设备3入口相连，液化天然气汽化器5热流体端与冷库7相连；预处理设备2为采用碱性溶液和金属氧化物去除沼气中的二氧化碳和硫化氢的反应器；液化设备3采用斯特林制冷机；燃气发动机6为玉柴涡轮增压天然气发动机。
本发明所述的液化天然气储罐4与液化天然气汽化器5之间可通过槽车运输连接。
农村生物质能综合利用方法的步骤如下：
1）沼气发生器（1）生成沼气；
2）将沼气通入预处理设备（2），将甲烷之外的杂质气体以冷凝、凝华、吸附或化学反应的方式分离，留下甲烷气体；
3）将甲烷气体通入液化设备（3），甲烷气体释放热量冷凝为液体甲烷；
4）液体甲烷通入液化天然气储罐（4）；
5）液化天然气储罐（4）将液体甲烷输入到液化天然气汽化器（5）中汽化形成气体甲烷；
6）气体甲烷再进入燃气发动机（6）燃烧，提供动力，废热用于生产热水。
步骤4）所述的液体甲烷通入液化天然气储罐（4）后，液体甲烷蒸发汽从液化天然气储罐（4）出气口输送至液化设备（3）进气口，使蒸发汽再次液化。
步骤5）所述的液化天然气汽化器（5）热流体端从冷库（7）吸收热量使液体甲烷汽化。
本发明的工作过程如下：
沼气发生器内的沼气输送至预处理设备，用冷凝、凝华、吸附或化学反应等过程除去二氧化碳等杂质气体，留下高纯度的甲烷，即天然气。再将甲烷输送至液化设备，使其放出热量变成液体甲烷，即液化天然气。液化天然气流入液化天然气储罐储存。需要进行使用时，液化天然气储罐将液化天然气输出至液化天然气汽化器进行汽化，变成天然气气体。天然气气体输送至燃气发动机燃烧发电，燃气发动机的废热可以生产热水。由于液化天然气储罐会产生少量蒸发气，根据实际需要可增加回路，将蒸发气输送回液化设备再次液化冷凝。液化天然气在液化天然气汽化器中进行汽化时，会吸收热量，可以将冷库作为热量来源，吸收冷库内的热量，在保持冷库的低温环境同时，降低相应冷库制冷机的耗电量。
本发明在传统生物质能利用技术的基础上引入了低温液化工艺和设备，将含约50-70%甲烷的沼气提纯并转化为高纯度的液化天然气，提高了生物沼气的应用价值，拓展了其应用领域，为生物质利用领域提供了一种热、电、冷等多元产出的新方法。

Claims (7)

1.一种农村生物质能综合利用系统，其特征在于包括顺次相连的沼气发生器（1）、预处理设备（2）、液化设备（3）、液化天然气储罐（4）、液化天然气汽化器（5）、燃气发动机（6）；所述预处理设备（2）为制冷设备、吸附器或反应器；所述反应器为含有碱性溶液和金属氧化物,去除沼气中的二氧化碳和硫化氢的反应器；所述液化设备（3）为制冷设备或低温流体提供冷量的换热器。
2.根据权利要求1所述的一种农村生物质能综合利用系统，其特征在于所述的液化设备（3）进气口与液化天然气储罐（4）出气口相连。
3.根据权利要求1或2所述的一种农村生物质能综合利用系统，其特征在于所述的液化天然气汽化器（5）热流体端与冷库（7）相连。
4.根据权利要求1所述的一种农村生物质能综合利用系统，其特征在于所述的液化天然气储罐（4）与液化天然气汽化器（5）之间通过槽车运输连接。
5.一种使用如权利要求1所述系统的农村生物质能综合利用方法，其特征在于，它的步骤如下：
1）沼气发生器（1）生成沼气；
2）将沼气通入预处理设备（2），将甲烷之外的杂质气体以冷凝、凝华、吸附或化学反应的方式分离，留下甲烷气体；
3）将甲烷气体通入液化设备（3），甲烷气体释放热量冷凝为液体甲烷；
4）液体甲烷通入液化天然气储罐（4）；
5）液化天然气储罐（4）将液体甲烷输入到液化天然气汽化器（5）中汽化形成气体甲烷；
6）气体甲烷再进入燃气发动机（6）燃烧，提供动力，废热用于生产热水。
6.根据权利要求5所述的一种农村生物质能综合利用方法，其特征在于，步骤4）所述的液体甲烷通入液化天然气储罐（4）后，液体甲烷蒸发汽从液化天然气储罐（4）出气口输送至液化设备（3）进气口，使蒸发汽再次液化。
7.根据权利要求5或6所述的一种农村生物质能综合利用方法，其特征在于，步骤5）所述的液化天然气汽化器（5）热流体端从冷库（7）吸收热量使液体甲烷汽化。
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