CN105605601A - 蒸汽锅炉用沼气-天然气混合用气系统 - Google Patents

蒸汽锅炉用沼气-天然气混合用气系统 Download PDF

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Abstract

蒸汽锅炉用沼气-天然气混合用气系统，包括第一沼气池、第二沼气池、混合气柜、蒸汽锅炉，第一沼气池、第二沼气池之间设有水压间，第一沼气池、第二沼气池的出气管上分别设有第一出气阀、第二出气阀，第一沼气池、第二沼气池的出气管均连接沼气进气管，沼气进气管上设有增压泵、第一进气控制阀，沼气进气管从混合气柜下部水槽插入。天然气进气管从混合气柜下部水槽插入，天然气进气管上设有第二进气控制阀。混合气柜顶部设有放空管。出气管由混合气柜下部水槽引出，出气管接入蒸汽锅炉的燃气进口。所述增压泵、第一进气控制阀、第二进气控制阀均连接自动控制装置。本发明系统能有效地利用沼气混合天然气，既保证了蒸汽锅炉正常运行，又最大程度地利用可再生的能源。

Description

蒸汽锅炉用沼气-天然气混合用气系统
技术领域
本发明涉及蒸汽锅炉用气系统，具体为一种蒸汽锅炉用沼气-天然气混合用气系统。
背景技术
锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能、高温烟气的热能等形式，而经过锅炉转换，向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。
蒸汽锅炉一般有以下几种形式：
沼气锅炉包括沼气开水炉、沼气热水锅炉、沼气采暖锅炉、沼气浴池锅炉及沼气蒸汽锅炉等，沼气锅炉是指利用沼气燃烧把水或其它热媒加热到一定参数的燃气锅炉，他和其它燃气锅炉一样都是室燃锅炉，只是燃料不同而已。
沼气锅炉按照介质分为沼气开水锅炉、沼气热水锅炉、沼气蒸汽锅炉、沼气有机热载体锅炉；按照用途分为沼气采暖锅炉、沼气洗浴锅炉、沼气蒸煮锅炉等。
燃油锅炉的燃料是燃油（如柴油、机油、煤油等），燃气锅炉的燃料为燃气（如天然气、城市煤气、沼气等），取决于锅炉燃什么燃料的设备叫燃烧器，配置燃气燃烧器的锅炉叫燃气锅炉，配置燃油燃烧器的锅炉叫燃油锅炉，燃油锅炉和燃气锅炉的区别在于使用什么燃料的燃烧器。
燃煤锅炉是指燃料燃烧的煤，煤炭热量经转化后，产生蒸汽或者变成热水，但并不是所有的热量全部有效转化，有一部分无功消耗，这样就存在效率问题，一般大些的锅炉效率高些，60%~80%之间。
目前蒸汽锅炉一般燃料为燃油和燃气，因为燃煤锅炉三废处理量大，污染严重，只适用于大型企业和火力发电厂，对于中小企业或公共事业单位，都是使用燃气或燃油蒸汽锅炉，且一般使用单一燃料，如：天然气燃气锅炉的设计就是只能用天然气，沼气燃气锅炉就是只用沼气，然而，在现实环境中，天然气资源是不可再生能源，沼气为可再生能源，如何合理利用天然气和沼气，把能再生能源利用最大化就是摆在我们面前的新课题，也就是把沼气和天然气作为互相补充的燃料气来使用，尽可能利用沼气，又不影响锅炉的正常运行和出力，使用混合气来燃烧，就必须对混合装置和混合工艺进行研究来解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种蒸汽锅炉用沼气-天然气混合用气系统，能有效地利用沼气混合天然气，既保证了蒸汽锅炉正常运行，又最大程度地利用可再生的能源——沼气，采用自动控制装置，进行精准调节、节省人工操作；能有效避免操作事故的发生，具有较好的发展前景。
本发明所采用的技术方案是：
蒸汽锅炉用沼气-天然气混合用气系统，包括第一沼气池、第二沼气池、混合气柜、蒸汽锅炉，第一沼气池、第二沼气池之间设有水压间，第一沼气池、第二沼气池的出气管上分别设有第一出气阀、第二出气阀，第一沼气池、第二沼气池的出气管均连接沼气进气管，沼气进气管上设有增压泵、第一进气控制阀，沼气进气管从混合气柜下部水槽插入。天然气进气管从混合气柜下部水槽插入，天然气进气管上设有第二进气控制阀。混合气柜顶部设有放空管。出气管由混合气柜下部水槽引出，出气管接入蒸汽锅炉的燃气进口。所述增压泵、第一进气控制阀、第二进气控制阀均连接自动控制装置。
所述沼气进气管上设有沼气止回阀、沼气流量计。
所述天然气进气管上设有天然气止回阀、天然气流量计。
所述放空管上设置安全阀。
所述出气管上设置出气阀。
一种沼气-天然气混气方法，对于间歇使用的蒸汽锅炉，先将天然气充进混合气柜，充入到混合气柜总容积的65%时停止，然后再将沼气充进混合气柜，达到混合气柜的总容积，此时沼气进气量为总容积的35%，使沼气和天然气在混合气柜中充分混合，然后打开出气阀，使混合气进入蒸汽锅炉进行燃烧，混气比例在混合气柜上的刻度来确定控制；当沼气池压力降低，低于混合气柜压力时，启动增压泵增压，使沼气不间断进入混合气柜，达到混合比例要求。
一种沼气-天然气混气方法，对于连续使用的蒸汽锅炉，即要进行边混边用模式，利用天然气流量计与第二进气控制阀连锁关系，将天然气流量调节合适，同时利用增压泵和第一进气控制阀、沼气流量计的连锁调节关系，将沼气流量调节合适，同时送至混合气柜。此工艺关键技术是采用自动控制装置连锁调节技术，将两种燃料的流量稳定在所需的比例上混合，才能使后面的燃气锅炉稳定运行。因此，在天然气压力基本恒定的条件下，稳定沼气的进气压力是至关重要的。
本发明蒸汽锅炉用沼气-天然气混合用气系统，将沼气增压泵采用变频方式以克服沼气压力不稳，流量波动的缺陷。这样一来，锅炉用的混合气就能连续得到供应。在沼气产量不足的情况下，又可以转换锅炉进气来直接用天然气。
本发明蒸汽锅炉用沼气-天然气混合用气系统，能有效地利用沼气混合天然气，既保证了蒸汽锅炉正常运行，又最大程度地利用可再生的能源-沼气，采用自动控制装置，进行精准调节，节省人工操作，能有效避免操作事故的发生，具有较好的发展前景。
附图说明
图1是本发明系统的连接示意图。
具体实施方式
如图1所示，蒸汽锅炉用沼气-天然气混合用气系统，包括第一沼气池1、第二沼气池3、混合气柜4、蒸汽锅炉5，第一沼气池1、第二沼气池3之间设有水压间2，用来封气。第一沼气池1、第二沼气池3的顶部出气口的出气管上分别设有第一出气阀14、第二出气阀13，第一沼气池1、第二沼气池3的出气管均连接沼气进气管7，沼气进气管7上设有带有调频电机的增压泵12、第一进气控制阀11，沼气进气管7从混合气柜4下部水槽插入。天然气进气管6由厂区外部引入，天然气进气管6从混合气柜4下部水槽插入，天然气进气管6上设有第二进气控制阀10。混合气柜4的钟罩顶部设有放空管21。出气管8由混合气柜4下部水槽引出，出气管8接入蒸汽锅炉5的燃气进口。所述增压泵12、第一进气控制阀11、第二进气控制阀10均连接自动控制装置19。自动控制装置19对系统的流量压力和增压泵12的变频进行连锁控制。
所述沼气进气管7上设有沼气止回阀15、沼气流量计17。
所述天然气进气管6上设有天然气止回阀16、天然气流量计18。
所述放空管21上设置安全阀20。混合气柜4顶部设置的放空管21和安全阀20是防止系统出现不正常时，混合气柜4里压力过高后放空降压，保护混合气柜4。
所述出气管8中部设置出气阀9。
第一沼气池1、第二沼气池3均制作为180m3容积，混合气柜4制作总容积为200m3，蒸汽锅炉5为2t/h。
工艺操作有两种模式：
1、间歇操作。在车间间歇用气时，混合气柜4采取间歇混气，现将天然气进气管6上的第二进气控制阀10打开，使天然气经过第二进气控制阀10、天然气止回阀16、天然气流量计18后进入混合气柜4，此时天然气压力为0.01MPa,混合气柜4在压力作用下，钟罩不断上升，上升刻度到达65%~70%时，关闭第二进气控制阀10；再将第一出气阀14、第二出气阀13打开，然后打开第一进气控制阀11，观察沼气流量计17是否有流量，若有就观察混合气柜4的钟罩上升刻度，上升到总容积刻度时，关闭第一进气控制阀11，混气结束。再将准备好的蒸汽锅炉5点燃，打开出气阀9，使混合气送进蒸汽锅炉5使用。若在混气时，沼气流量计17没有流量显示，则表明沼气压力低于混合气柜4中的天然气压力，应及时启动增压泵12增压，用变频电机控制进气流量。
2、连续操作。按间歇模式先将混合气充入混合气柜4容积50%，然后将第二进气控制阀10和第一进气控制阀11通过自动控制装置19与天然气流量计18和沼气流量计17连锁，使天然气和沼气按比例继续进入混合气柜4，再打开出气阀9使混合气进入蒸汽锅炉5使用；蒸汽锅炉5的额定用气量为110m3/h,混合后天然气的量最低35~50m3/h，混合气共约为140m3/h，注意进气流量和出气流量基本平衡，混合气柜4储气量不发生剧烈波动。当沼气压力大于天然气压力时，增压泵12停止工作，沼气池里的沼气压力最高时可达0.03MPa，因此，调节好沼气流量是本工艺操作的核心。当沼气压力降低到0.005MPa时或需要检修时，将第一进气控制阀11关闭，天然气调大，继续供气到蒸汽锅炉5。

Claims (7)

1.蒸汽锅炉用沼气-天然气混合用气系统，包括第一沼气池（1）、第二沼气池（3）、混合气柜（4）、蒸汽锅炉（5），其特征在于，第一沼气池（1）、第二沼气池（3）之间设有水压间（2），第一沼气池（1）、第二沼气池（3）的出气管上分别设有第一出气阀（14）、第二出气阀（13），第一沼气池（1）、第二沼气池（3）的出气管均连接沼气进气管（7），沼气进气管（7）上设有增压泵（12）、第一进气控制阀（11），沼气进气管（7）从混合气柜（4）下部水槽插入；天然气进气管（6）从混合气柜（4）下部水槽插入，天然气进气管（6）上设有第二进气控制阀（10）；混合气柜（4）顶部设有放空管（21）；出气管（8）由混合气柜4下部水槽引出，出气管（8）接入蒸汽锅炉（5）的燃气进口，所述增压泵（12）、第一进气控制阀（11）、第二进气控制阀（10）均连接自动控制装置（19）。
2.根据权利要求1所述蒸汽锅炉用沼气-天然气混合用气系统，其特征在于，所述沼气进气管（7）上设有沼气止回阀（15）、沼气流量计（17）。
3.根据权利要求1所述蒸汽锅炉用沼气-天然气混合用气系统，其特征在于，所述天然气进气管（6）上设有天然气止回阀（16）、天然气流量计（18）。
4.根据权利要求1所述蒸汽锅炉用沼气-天然气混合用气系统，其特征在于，所述放空管（21）上设置安全阀（20）。
5.根据权利要求1所述蒸汽锅炉用沼气-天然气混合用气系统，其特征在于，所述出气管（8）上设置出气阀（9）。
6.一种沼气-天然气混气方法，其特征在于，对于间歇使用的蒸汽锅炉，先将天然气充进混合气柜（4），充入到混合气柜（4）总容积的65%时停止，然后再将沼气充进混合气柜（4），达到混合气柜（4）的总容积，此时沼气进气量为总容积的35%，使沼气和天然气在混合气柜（4）中充分混合，然后打开出气阀（9），使混合气进入蒸汽锅炉（5）进行燃烧，混气比例在混合气柜（4）上的刻度来确定控制；当沼气池压力降低，低于混合气柜（4）压力时，启动增压泵（12）增压，使沼气不间断进入混合气柜（4），达到混合比例要求。
7.一种沼气-天然气混气方法，其特征在于，对于连续使用的蒸汽锅炉，即要进行边混边用模式，利用天然气流量计（18）与第二进气控制阀（10）连锁关系，将天然气流量调节合适，同时利用增压泵（12）和第一进气控制阀（11）、沼气流量计（17）的连锁调节关系，将沼气流量调节合适，同时送至混合气柜（4）。
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