CN105587995A - 沼气调峰吸附储存及可控释放的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种沼气调峰吸附储存及可控释放的装置，包括：沼气存储罐、压缩设备、管路与切换装置，所述沼气存储罐的入口通过所述管路连通产生沼气的沼气池；在管路上靠近所述沼气存储罐的入口设置有压缩设备，在管路上靠近所述沼气存储罐的出口设有释放流量或压力的切换装置。在沼气领域使用该装置，避免了因气温原因将多余的沼气丢弃，提高了沼气的使用率；沼气采用加压吸附存储与管理，实现了沼气的稳定输出，同时，使用含吸附材料的沼气存储罐，在相同压力情况下，减小了存储的体积和制造成本；在装置中设过滤装置，净化沼气中的杂质，提升了其纯度，设有安全阀装置与压力阀，更方便用户安全使用，具有调峰吸附存储及可控释放的作用。

Description

沼气调峰吸附储存及可控释放的装置
技术领域
本发明涉及沼气技术领域，特别是涉及一种沼气调峰吸附储存及可控释放的装置。
背景技术
随着经济的发展，人们对不可再生资源的超负荷使用，使各国对能源问题都面临着严峻的考验，能源也成为了各国经济可持续发展的重要保障。沼气是我国农村的一种清洁能源，它是利用农作物的废弃秸秆经发酵产生的，它可用于烧水、做饭等，可替人类节省大量的燃煤、木材等自然资源，并且燃烧后的沼气不会对环境产生污染。
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。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。与其它燃气相比，其抗爆性能较好，是一种很好的清洁燃料。沼气一般含甲烷50～70％，其余为二氧化碳和少量的氮、氢和硫化氢等。其特性与天然气相似。沼气资源作为一项极具应用前景的可再生新能源，其开发利用是解决能源紧张问题的有效举措。
然而，现有的沼气池沼气生产受温度、原材料供应等外界因素影响，会导致产气量较大的变化。在冬季会出现产气不足，甚至停止产气的情况，而在夏季高温情况下，沼气生产将大幅提高，产量过高甚至不能完全使用而需要向空气中释放多余沼气。这样的情况不但造成了能源供应不足的问题，也造成了新的污染物排放问题，影响了沼气应用的经济性和环保性。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种沼气调峰吸附储存及可控释放的装置，用于解决现有技术中沼气池沼气产生速度受温度影响，无法正常存储或释放的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种沼气调峰吸附储存及可控释放的装置，包括：
沼气存储罐、压缩设备、管路与切换装置，所述沼气存储罐的入口通过所述管路连通产生沼气的沼气池；在管路上靠近所述沼气存储罐的入口设置有压缩设备，在管路上靠近所述沼气存储罐的出口设有释放流量或压力的切换装置。
优选地，所述沼气存储罐包括压力容器以及设置于该压力容器内壁为纳米微结构的吸附材料。
优选地，所述吸附材料表面具有非极性的碳碳键与碳氢键。
优选地，所述吸附材料表面具有极性的碳氧键、羟基和碳硅键。
优选地，所述吸附材料至少包括金属丝、镀金部件与金属薄膜任意一种。
优选地，所述沼气存储罐为钢或/和复合材料构成。
优选地，所述沼气存储罐采用加压方式存储沼气。
优选地，还包括过滤装置，所述过滤装置设置于所述沼气存储罐的入口前端或/和所述沼气存储罐内。
优选地，所述沼气存储罐上设有用于超压自动释放的安全阀装置。
优选地，所述管路上设有压力表。
如上所述，本发明的沼气调峰吸附储存及可控释放的装置，具有以下有益效果：
在沼气领域使用该装置，避免了因气温原因将多余的沼气丢弃，提高了沼气的使用率；沼气采用加压吸附存储与管理，实现了沼气的稳定输出，同时，使用含吸附材料的沼气存储罐，在相同压力情况下，减小了存储的体积和制造成本；在装置中设过滤装置，净化沼气中的杂质，提升了其纯度，设有安全阀装置与压力阀，更方便用户安全使用，具有调峰吸附存储及可控释放的作用。
附图说明
图1显示为本发明的沼气调峰吸附储存及可控释放的装置结构框图。
元件标号说明：
1沼气池
2沼气汽水分离器
3压缩设备
4沼气存储罐
5切换装置
6用户群
7吸附材料
8压力容器
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
请参阅图1，本发明提供一种沼气调峰吸附储存及可控释放的装置结构框图，包括：
沼气存储罐4、压缩设备3、管路与切换装置5，所述沼气存储罐4的入口通过所述管路连通产生沼气的沼气池1；在管路上靠近所述沼气存储罐4的入口设置有压缩设备3，在管路上靠近所述沼气存储罐4的出口设有释放流量或压力的切换装置5，其中，在沼气池1输入沼气存储罐4的管路中设有沼气汽水分离器2，以除去沼气中含有的水分，方便存储保存。
在本实施例中，沼气存储罐4的个数至少一个，通过设置沼气存储罐4可防止沼气因气候变化导致的沼气生产不均，导致的沼气浪费问题，同时，在沼气存储罐4的入口设置压缩设备3，对输入至罐内的沼气进行加压处理，能够使得罐内在一定压强下，存储更多的沼气，管路上设有切换装置5，方便管理沼气存储罐4的压力或释放流量。
通过切换装置5与管路上设有的压力表，结合沼气存储罐4上设有用于超压自动释放的安全阀装置，可调节用户群6与沼气池1、沼气沼气存储罐4之间的供需平衡，达到调节沼气吸附存储和可控释放的目的。
具体地，所述沼气存储罐4包括压力容器8以及设置于该压力容器8内壁为纳米微结构的吸附材料7。
其中，所述吸附材料7表面具有非极性的碳碳键与碳氢键；所述吸附材料7表面具有极性的碳氧键、羟基和碳硅键；非极性的C-C(碳-碳)键、和碳-氢键提高非极性的甲烷分子在纳米吸附剂表面的渗透度；吸附材料7表面同时有极性的碳-氧键，羟基和弱极性的碳-硅键以调节吸附功或者吸附热。
在本实施例中，沼气吸附材料7(以下简称吸附材料7)包括活性碳化硅、活性碳、乙炔黑、沸石、活性石墨、活性焦炭或碳分子筛，所述的吸附材料7的体积平均粒径是从0.001mm到20mm。其中，体积平均粒径是指构成吸附剂材料的基本粒径，例如，可以把体积平均粒径在10微米的粉末状吸附材料7压制成25mm的块状，这个块状吸附材料7的体积平均粒径仍然是10微米。
所述的纳米微结构吸附材料7包括但不限于活性碳化硅、活性碳、乙炔黑、沸石、活性石墨、活性焦炭、碳分子筛，或前述材料的组合。
所述的吸附材料7可由放电产生的等离子体来活化；等离子体中加入烃类预聚体可以制成表面的非极性碳-碳键或碳-氢键；等离子体中加入过氧化氢、氨水可以制成表面的极性羟基；等离子体中加入适量氧气或者臭氧可以制成表面的碳-氧键；等离子体中加入三氯硅烷可以制成表面碳-硅键，具体地，可由辉光放电产生的等离子体来活化，等离子体可以由电容耦合或电感耦合来激发。
所述吸附材料7至少包括金属丝、镀金部件与金属薄膜任意一种。
具体地，所述沼气存储罐4为钢或/和复合材料构成，在本实施例中，所述沼气存储罐4为钢、或复合材料、或者复合材质与钢的结合，再或者由钢或化学材料加工制成。
具体地，所述沼气存储罐4采用加压方式存储沼气。
所述的沼气吸附调峰储存装置可以用于沼气的收集及储存，并可实现按照沼气产量及使用需求调节沼气储存及释放使用。该装置系统可以在变化较大的沼气产出情况下收集、储存、释放沼气已满足沼气的稳定供应能力。
具体地，还包括过滤装置，所述过滤装置设置于所述沼气存储罐4的入口前端或/和所述沼气存储罐4内。在本实施例中，装载在吸附储存罐前端或内部的沼气净化用吸附剂或过滤装置，用以脱去分离沼气中的硫化物、二氧化碳、水汽、氮化物等杂质，其中，所述吸附剂可选柔性滤封袋，过滤吸附材料7中的颗粒，防止管道进入粉尘引起堵塞。
具体地，所述沼气存储罐4上设有用于超压自动释放的安全阀装置。
具体地，所述管路上设有压力表。
针对沼气生产中明显的不均衡产出现状，本专利提出了利用沼气吸附材料7进行吸附储存沼气并通过可控制的加压调压装置，实现稳定的调节沼气释放速度和流量的沼气吸附式调峰装置。沼气吸附式储存指的是一定压力情况下(35个大气压以下)把沼气压缩吸附在吸附剂表面的技术。在吸附式沼气储存技术中，沼气的储存量可以通过使用物理或化学吸附得到提高。一般提高的量在35个大气压下面是3倍左右。通常，吸附剂制备为颗粒状，一般是木炭或焦炭，压缩后的活性炭颗粒，金属有机物结构，或高比表面沸石材料。通过加压装置及可控压力释放装置，将沼气收集储存于填充吸附材料7的密闭容器中，并通过可控管道按需释放使用。
综上所述，本发明在沼气领域使用该装置，避免了因气温原因将多余的沼气丢弃，提高了沼气的使用率；沼气采用加压吸附存储与管理，实现了沼气的稳定输出，同时，使用含吸附材料7的沼气存储罐4，在相同压力情况下，减小了存储的体积和制造成本；在装置中设过滤装置，净化沼气中的杂质，提升了其纯度，设有安全阀装置与压力阀，更方便用户安全使用，具有调峰吸附存储及可控释放的作用。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种沼气调峰吸附储存及可控释放的装置，其特征在于，包括：沼气存储罐、压缩设备、管路与切换装置，所述沼气存储罐的入口通过所述管路连通产生沼气的沼气池；在管路上靠近所述沼气存储罐的入口设置有压缩设备，在管路上靠近所述沼气存储罐的出口设有释放流量或压力的切换装置。
2.根据权利要求1所述的沼气调峰吸附储存及可控释放的装置，其特征在于，所述沼气存储罐包括压力容器以及设置于该压力容器内壁为纳米微结构的吸附材料。
3.根据权利要求2所述的沼气调峰吸附储存及可控释放的装置，其特征在于，所述吸附材料表面具有非极性的碳碳键与碳氢键。
4.根据权利要求2所述的沼气调峰吸附储存及可控释放的装置，其特征在于，所述吸附材料表面具有极性的碳氧键、羟基和碳硅键。
5.根据权利要求2所述的沼气调峰吸附储存及可控释放的装置，其特征在于，所述吸附材料至少包括金属丝、镀金部件与金属薄膜任意一种。
6.根据权利要求1所述的沼气调峰吸附储存及可控释放的装置，其特征在于，所述沼气存储罐为钢或/和复合材料构成。
7.根据权利要求1所述的沼气调峰吸附储存及可控释放的装置，其特征在于，所述沼气存储罐采用加压方式存储沼气。
8.根据权利要求1所述的沼气调峰吸附储存及可控释放的装置，其特征在于，还包括过滤装置，所述过滤装置设置于所述沼气存储罐的入口前端或/和所述沼气存储罐内。
9.根据权利要求1所述的沼气调峰吸附储存及可控释放的装置，其特征在于，所述沼气存储罐上设有用于超压自动释放的安全阀装置。
10.根据权利要求1所述的沼气调峰吸附储存及可控释放的装置，其特征在于，所述管路上设有压力表。
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