CN106350140B - 脱硫装置及其脱硫方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水平式的脱硫装置，包括：外壳部分，所述外壳部分包括筒体，所述筒体的一端具有进气管，另一端具有可开启的外盖。所述脱硫装置还包括滤芯部分，其包括：滤芯，所述滤芯的一端封闭，另一端开放，所述滤芯具有内壁和外壁，分别形成内、外两个同轴的圆柱形筒体，其中内圆柱形筒体在靠近所述滤芯的开放端处封闭，外圆柱形筒体在滤芯的封闭端开口，所述内壁和外壁上均匀地设置有多个小孔；腔体盖；和限位码，所述限位码设置在所述滤芯的外侧，并对称地布置在所述滤芯的两端。所述装置还包括压紧机构，其可拆卸地布置在所述筒体内侧，位于所述外盖与所述腔体盖之间，以在所述脱硫装置工作时将所述滤芯向所述筒体压紧。

Description

脱硫装置及其脱硫方法

技术领域

本发明涉及一种脱硫装置，特别是一种水平式脱硫装置，本发明的脱硫装置尤其适用于沼气脱硫。本发明还涉及一种脱硫方法，特别是使用本发明所述的水平式脱硫装置进行沼气脱硫的方法。

背景技术

沼气作为一种新兴能源其应用越来越广泛。沼气在发酵时会产生一定的有害气体，如硫化氢(H₂S)气体，硫化氢气体与沼气中的水共同作用，加速了设备的腐蚀和堵塞，另外，硫化氢在燃烧中会生成酸性物质二氧化硫(SO₂)，与燃烧产物中的水蒸气结合成亚硫酸，使设备的金属表面产生腐蚀，并且还会造成对大气环境的污染，影响人体健康。在我国环保标准中严格规定，利用沼气能源时，沼气气体中硫化氢含量不得超过20mg/m³。因此，无论在工业或民用气体中，在使用沼气之前，必须脱除其中的硫化氢。

现有技术中，典型的脱硫装置是脱硫塔(例如，可参考图1)。从图1中可以看出，该脱硫塔是竖式的，即，该脱硫塔由支架支撑竖直地放置于地面。所述脱硫塔主体主要包括筒体、进气管和出气管、进料口和出料口，还包括其他部件，如排气管、上滤网板、下滤网板、气流分配板、提手和压力表等等。当需要更换填料时，将废弃的填料从下方的出料口排出，并通过上方的进料口将新的脱硫剂填料投入脱硫塔筒体中。

使用脱硫塔脱硫时，含有硫化氢的沼气由脱硫塔底部的进气管进入脱硫塔，穿过筒体中的脱硫剂填料到达脱硫塔顶端，在此过程中，硫化氢被氧化成硫或硫氧化物留在填料层中，净化后的气体则通过上方的出气管排出。

该典型的脱硫塔有两大缺陷。其一，沼气从底部进入脱硫塔，因而通常情况下，下层的脱硫剂相比上层的脱硫剂使用率较高，导致下层的脱硫剂失效需要替换时，上层的脱硫剂仍可以使用，且由于气体流动的不均匀，相对于中心区域的脱硫剂填料，外围的脱硫剂填料的利用率也较低，因而造成脱硫剂的浪费。其二，因为通常脱硫塔都比较高，而进料口又设置在脱硫塔的顶端，因而添加新的脱硫剂会比较麻烦。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述两个问题。本发明的目的通过下述技术方案来实现。

本发明包括多种实施方式，其中包括一种脱硫装置，所述脱硫装置是水平式的，包括：外壳部分，所述外壳部分包括筒体，所述筒体的一端具有进气管，另一端具有可开启的外盖，所述外盖上具有密封垫；出气管设置在所述筒体靠近所述可开启的外盖的外侧；放水管设置在所述筒体靠近所述进气管的外侧。所述脱硫装置还包括滤芯部分，其包括：滤芯，所述滤芯的一端封闭，另一端开放，所述滤芯具有内壁和外壁，分别形成内、外两个同轴的圆柱形筒体，其中内圆柱形筒体在靠近所述滤芯的开放端处封闭，外圆柱形筒体在滤芯的封闭端开口，所述内壁和外壁上均匀地设置有多个小孔；所述封闭端上设置有密封垫；腔体盖，其上设有把手，所述腔体盖可被紧固于所述滤芯的开放端；和限位码，所述限位码设置在所述滤芯的外侧，并对称地布置在所述滤芯的两端。所述装置还包括压紧机构，其可拆卸地布置在所述筒体内侧，位于所述外盖与所述腔体盖之间，以在所述脱硫装置工作时将所述滤芯向所述筒体压紧。

本发明还包括其他方面，其中包括一种脱硫方法，该方法使用如上所述的脱硫装置，所述方法包括：所述滤芯的内圆柱形筒体在所述脱硫装置的所述筒体内部形成进气通道，气体通过进气管进入所述进气通道；气体通过所述进气通道上的多个小孔进入滤芯；气体与所述滤芯中的脱硫剂发生反应并被净化；净化后的气体通过所述小孔进入所述滤芯的外壁与所述筒体之间的导向通道；净化后的气体通过所述导向通道被导入出气管并被排出所述脱硫装置。

本发明还包括其他方面，其中还包括一种替换如上所述的脱硫装置中的滤芯的方法，所述方法包括：打开所述外盖；释放所述压紧机构；握住所述腔体盖上的所述把手将所述滤芯拉出；将新的滤芯塞入所述筒体中，闭合压紧机构并关闭外盖。

本发明还包括其他方面，其中还包括一种系统，其包括多个如上所述的脱硫装置的组合，所述多个脱硫装置彼此连接，气体从该系统的第一个脱硫装置进入，在该系统内经过多个脱硫装置进行脱硫，通过所述系统的最后一个脱硫装置排出。

本发明的这些和其他特征将结合附图在下面的说明中更详细地描述。

附图说明

本发明通过附图中的图以举例而不是限制的方式示出，并且在附图中，相似的附图标记指代相似的部件，并且其中：

图1是现有技术中的一种脱硫塔的示意图；

图2是本发明脱硫装置的一个实施方式的剖面示意图；

图3a-3c是本发明脱硫装置的另一个实施方式中的滤芯的立体图；

图4是本发明脱硫装置中的外盖的平面示意图；

图5-7是本发明脱硫装置中的偏心锁块处于三种工作状态时的平面示意图；

图8-9是本发明的脱硫装置的安装示意图。

具体实施方式

现在将参考附图中所示的一些实施方式详细描述本发明。在以下的说明中，将阐述具体的细节以提供对本发明的透彻理解。然而，本发明可以在没有其中的一些或全部这些具体细节的情况下实施，并且本公开包括可以按照本技术领域中一般可用的知识作出的修改。公知的工艺步骤和/或结构没有被详细描述以免不必要地模糊本发明公开。

现在参照图2，示出了本发明的脱硫装置的一个优选实施方式。本发明的脱硫装置是水平式的，其安装示意图可参见图8和图9。该脱硫装置1主要包括外壳部分和滤芯部分，其中外壳部分包括筒体10，筒体10的一端具有进气管20，另一端具有可开启的外盖11。出气管22设置在靠近外盖所在的一端的筒体外侧，从图8和9中可看出，脱硫装置安装和使用时，出气管垂直于地面向上布置；在靠近进气管所在的一端的筒体外侧上还连接有放水管24，使用时所述放水管24垂直于地面向下布置。

多个手轮13设置在外盖所在的一端的筒体上，外盖11与多个手轮13配合来密封和打开所述筒体10。详细地可结合图4来看，图4示出了外盖11的平面示意图，其中虚线14表示外盖上的密封垫。外盖上设置凹槽和/或孔，使所述外盖可嵌入手轮的螺栓中，然后旋转闭合手轮，外盖随之被扣紧在筒体的端部。图4中显示了4个凹槽(孔)，即本实施方式中的外盖与四个手轮相配合，但在其他实施方式中，外盖也可设置为与其他数量的手轮相配合。其中，任意数量的凹槽(孔)中必须有一个是孔，以保证当所有手轮松开后，外盖可垂挂在一个手轮上而不会掉在地上，同时密封筒体的一端被打开。

滤芯部分包括滤芯30，其由多孔板卷管一体成型。所述滤芯的一端封闭，另一端开放，优选地，所述滤芯的外轮廓大体上是圆柱形，在图2所示的实施方式中，所述滤芯的封闭端是锥形；图3a～3c示出了另一个实施方式中的滤芯的立体图，其中滤芯的封闭端是圆柱形。除了封闭端的形状不同之外，这两个实施方式中的滤芯的其他构造完全一样，因而可参考图3a～3c进行详细说明。

由图2(以及参考图3a～3c)可知，滤芯具有内壁和外壁，分别形成内、外两个同轴的圆柱形筒体，其中内圆柱形筒体在靠近滤芯的开放端处封闭，外圆柱形筒体在滤芯的封闭端开口。其中，形成所述内壁和外壁的多孔板卷管上均匀地设置有多个小孔34，以使气体通过。所述滤芯部分还包括腔体盖31，其上具有把手35和多个螺栓(图3a～3c优选地示出了六个)，所述腔体盖31的直径略大于所述滤芯的外径，因而其可盖在所述滤芯的开放端，并通过所述多个螺栓固定在所述开放端上。

由于滤芯30的外径小于筒体10的直径，因而在靠近滤芯30的两端的外侧上对称地设置有多个限位码32(图5中优选地示出了三个)，使得当滤芯在所述脱硫装置的筒体内部时，所述限位码可以支撑所述滤芯。

偏心锁块15，其上具有至少一个把手17(图2中示出了两个)，用于旋转所述偏心锁块。参见图6和7(为了更清楚地显示，图中略去了把手17)，所述偏心锁块15优选是梅花形，中间具有通孔，使得在操作时，所述腔体盖的把手35可以从所述通孔中伸出。为了配合偏心锁块，在筒体内侧靠近外盖的地方设置多个限位块16。偏心锁块与限位块配合以压紧滤芯的操作将在下文中详细阐述。

另外，参见图2、8和9，多个耳板12对称地布置在所述筒体10的两侧，耳板的数量应根据筒体的长度决定，在本实施方式中，优选地使用四个耳板。耳板可通过焊接等本领域的公知技术连接到筒体上。脱硫装置通过这些固定耳板被固定到支撑架上，参见图8和9。

进气管/出气管的一端与筒体一体成型，另一端具有法兰凸缘盘，通过该法兰凸缘盘可将所述脱硫装置与另一个脱硫装置连接在一起、或者与其他管道或设备连接。

下面结合附图，详细地描述使用上述水平式脱硫装置进行沼气脱硫的过程。

将脱硫剂填料33从滤芯30的开放端填入滤芯中，盖上腔体盖31并用螺丝拧紧。握住腔体盖上的把手35将滤芯塞入筒体10内部，其中为了密封滤芯30的封闭端与筒体之间的缝隙，在滤芯的封闭端外部设置有密封垫37(见图2)。

图5～7分别示出了偏心锁块工作的三个阶段，其中图5示出的是偏心锁块还未放上去时，脱硫装置从外盖所在的开口处向内看的侧视图，其中限位码32的布置如图所示，其中一个限位码必须位于最下方、在垂直于地面的轴线上；图6示出了在图5的基础上将偏心锁块旋转一个角度时，限位块16与偏心锁块15之间的位置关系；图7示出了偏心锁块15将滤芯30压紧时，限位块16与偏心锁块15之间的位置关系。其中，优选地，限位码的数量与梅花形偏心锁块的瓣数相关，偏心锁块的瓣数与限位码的个数相同或者是其倍数。

然后旋转手轮，使得外盖11密封所述筒体10的开放端。

其中，滤芯部分大致地将所述筒体10的内部分成多个区域，包括：中间的进气通道40，该进气通道40与进气管20流体连通；和导向通道50，用于将气体导到出气管22。

在操作时，沼气通过进气管20进入进气通道40，然后通过滤芯的内壁上的多个小孔34进入滤芯30。由于小孔34设置的足够密集而均匀，因而气体被均匀地导入滤芯30中，并且均匀地通过滤芯30内的脱硫剂33，并与脱硫剂33发生反应而被净化。之后，净化后的气体又通过外壁上的小孔34进入导向通道50，导向通道50再将净化后的气体导入出气管22，由出气管22排出。

由于多孔板卷管上的小孔设置得足够均匀且密集，因而它们使得气体均匀地分布在填料腔中，从而避免了填料腔中不同位置处的填料的利用率有很大的差别。

当脱硫装置中的脱硫剂需要替换时，旋转手轮13使得外盖11垂落，握住偏心锁块15上的把手17旋转该偏心锁块，可将该偏心锁块拿出，然后握住腔体盖31上的把手35将旧的滤芯整个拉出，再重复前述过程将新的滤芯替换进去即可。滤芯可重复使用，可制造一个备用的滤芯，在生产时直接将旧的拉出，塞入新的。旧的滤芯可拉回工厂更换其中的脱硫剂，而不必耽误现场的操作。

上面描述的是单个脱硫装置的结构及其脱硫方法。在实际操作中，也可使用多个所述的脱硫装置的组合进行沼气脱硫。如前所述，多个脱硫装置可通过进气管或出气管并联或串联连接。使用多个脱硫装置的组合可避免单个脱硫装置的体积过大，另一方面也可以进一步提高脱硫效果。此外，使用多个脱硫装置时，最先接触沼气的第一个脱硫装置的脱硫剂总是会比连接在工艺流程后段的脱硫装置中的脱硫剂先失效，此时可仅替换该第一个脱硫装置中的脱硫剂填料即可。因而这种组合式脱硫装置在操作上更灵活、对脱硫剂的使用率也更高。

虽然上面的描述主要参照沼气脱硫装置而成，但是应当容易理解的是，该设计的原理及总的原则也适用于各种过滤或脱气脱水目的的装置或系统。

此外，本发明主要参照两个实施方式。然而，如本领域技术人员容易理解的，如所附权利要求所限定的，除了上面公开之外的其它实施方式在本发明的范围之内同样可行。

Claims (6)

1.脱硫装置，所述脱硫装置是水平式的，包括：

外壳部分，所述外壳部分包括筒体，所述筒体的一端具有进气管，另一端具有可开启的外盖，所述外盖上具有密封垫；出气管设置在所述筒体靠近所述可开启的外盖的外侧且竖直向上布置；放水管设置在所述筒体靠近所述进气管的外侧；

滤芯部分，其包括：

滤芯，所述滤芯的一端封闭，另一端开放，所述滤芯具有内壁和外壁，分别形成内、外两个同轴的圆柱形筒体，其中内圆柱形筒体在靠近所述滤芯的开放端处封闭，外圆柱形筒体在滤芯的封闭端开口，所述内壁和外壁上均匀地设置有多个小孔；所述封闭端上设置有密封垫；

腔体盖，其上设有把手，所述腔体盖可被紧固于所述滤芯的开放端；和

限位码，所述限位码设置在所述滤芯的外侧，并对称地布置在所述滤芯的两端；

压紧机构，其可拆卸地布置在所述筒体内侧，位于所述外盖与所述腔体盖之间，以在所述脱硫装置工作时将所述滤芯向所述筒体压紧。

2.根据权利要求1所述的脱硫装置，其中所述压紧机构包括偏心锁块，其与设置在所述筒体内壁上的多个限位块相配合，以压紧所述滤芯。

3.根据权利要求2所述的脱硫装置，其中所述偏心锁块优选是梅花形，中间具有通孔。

4.根据权利要求3所述的脱硫装置，其中所述梅花形偏心锁块的瓣数与限位码的个数相同或者是其倍数。

5.一种替换如前述权利要求1-4中任一项所述的脱硫装置中的滤芯的方法，所述方法包括：

打开所述外盖；

释放所述压紧机构；

握住所述腔体盖上的所述把手将所述滤芯拉出；

将新的滤芯塞入所述筒体中，闭合压紧机构并关闭外盖。

6.一种脱硫系统，其包括多个如前述权利要求1-4中任一项所述的脱硫装置的组合，所述多个脱硫装置彼此连接，气体从该系统的第一个脱硫装置进入，在该系统内经过多个脱硫装置进行脱硫，通过所述系统的最后一个脱硫装置排出。