CN110760354B - 一种用于畜禽粪沼气池的沼气提纯净化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于畜禽粪沼气池的沼气提纯净化装置，属于沼气提纯净化技术领域。主要包括原料存放箱、初级处理箱、脱水处理箱、梯度提纯筒；通过梯度提纯筒的设置，可根据对沼气纯度的需求的不同，对沼气进行相应的梯度纯化处理，可随时排出所需提纯后的气体，提高沼气提纯净化的效率；通过对沼气进行常温和增压两个方式的冷凝脱水，实现沼气的气水分离，气水分离效果好，然后通过干燥通板对上述处理后的沼气通过干燥剂进行干燥，完全除去沼气中的水分，避免设备腐蚀生锈；本发明具有提纯净化效果好、效率高、装置方便拆卸的优点，适合大量推广。

Description

一种用于畜禽粪沼气池的沼气提纯净化装置
技术领域
本发明属于沼气提纯净化技术领域，具体涉及一种用于畜禽粪沼气池的沼气提纯净化装置。
背景技术
近年来，随着农村经济的快速发展，农村畜禽的大量养殖，在提高人民生活水平的同时，也带来了大量的畜禽粪便难以处理，造成农村环境污染及生态破坏问题日显突出；目前中国每年畜禽粪便产生量已达19亿吨，超过了工业固体废弃物排放量的2倍多；现有的各种畜禽粪便处理技术，常用的方式为沼气治污。
沼气是一种具有较高热值，并且能够普遍、易获得的生物质能的可燃气体，其热值约为20～25MJ/m3，即每立方米沼气的热值相当于0.8kg标准煤，并且与其它燃气相比，其抗爆性能好，是一种公认的清洁型可再生燃料，沼气开发利用已有几十年的历史，利用沼气作为治理环境污染的一种途径，既减少了环境污染，又获得了能源和高效有机肥。利用畜禽粪便进行厌氧发酵方可制取获得沼气，然后对沼气进行提纯净化，分离出其中的甲烷，不但可以减少人们对化石能源如煤炭、石油、天然气的依赖，还可以应对人们对能源日益增长的需求，是解决能源问题的有效途径之一。
但现有技术中，沼气发酵及净化提纯效果不佳，并存在以下缺陷：1)不能得到不同纯度的沼气，来满足不同的使用要求，降低了沼气处理效率；2)采用单一的冷凝除水方式，气水分离的效果差，造成装置内部腐蚀；3)对沼气进行过滤除尘时，过滤网可卸下更换或需要整体更换，当过滤网只有某小面积处损坏时，整体更换会造成资源浪费。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供了一种提纯净化效果好、效率高、装置方便拆卸的用于畜禽粪沼气池的沼气提纯净化装置。
本发明提供了一种用于畜禽粪沼气池的沼气提纯净化装置，主要包括原料存放箱、底端与所述原料存放箱连接且对原料存放箱内放置的沼气进行初步过滤除尘和初步除硫的初级处理箱、与所述初级处理箱连接且对初步处理的后沼气进行脱水处理的脱水处理箱、与所述脱水处理箱连接且对脱水后的沼气进行膜处理的梯度提纯筒；
所述梯度提纯筒包括底端设有进气口的筒体、设于所述筒体内且沿筒体半径方向由内之外设有多个梯度提纯圆环，相邻两个所述梯度提纯圆环之间贯穿设有多个通气柱，每个梯度提纯圆环内均设有分离膜，每个梯度提纯圆环都通过连接管与对应的外部暂存箱连接，且连接处均设有电磁阀。
进一步地，所述初级处理箱包括内部由上至下分别为脱硫腔和缓冲腔以及过滤腔的主体一、设于所述过滤腔内且与所述缓冲腔连通的除尘过滤网、设于所述脱硫腔内部上端且底端设有多个脱硫喷头以及与外部脱硫剂箱通过连接管连通的脱硫安装环，过滤腔侧壁设有初料入口，脱硫腔上端设有出气口，缓冲腔侧壁设有与脱硫腔连通且位于所述脱硫安装环底端的引气罩，脱硫腔底端设有与外部脱硫剂箱连接的出液口，通过对沼气进行过滤，能够除去沼气中的灰尘和固体颗粒物，且过滤后的沼气进入缓冲腔内后，经引气罩流至脱硫安装环下端，通过多个脱硫喷头向沼气的喷射脱硫剂，可去除沼气中的H2S气体杂质，保证沼气的气体纯度。
进一步地，所述除尘过滤网为上端与缓冲腔连通的空心圆柱结构，除尘过滤网下端通过转动轴连接有驱动电机，过滤腔内竖直设有清洁毛刷，所述清洁毛刷通过伸缩杆连接有伸缩电机，过滤腔底端设有出灰口，所述出灰口处设有阀门，当除尘过滤网需要清理时，通过伸缩电机驱动伸缩杆延伸使清洁毛刷与除尘过滤网外壁接触，通过驱动电机带动除尘过滤网转动对其进行清理，清理后的落灰经出灰口排出即可，通过进行定期清理除尘过滤网，保证除尘过滤网的过滤除尘效果，使提纯净化后的沼气纯度高，满足使用要求。
进一步地，所述初级处理箱上位于过滤腔处设有透明观察窗口，通过透明观察窗口实时观察初级处理箱内积聚灰尘量，然后通过打开阀门及时清理，避免内壁灰尘较多影响装置内部清洁，造成沼气的二次污染。
进一步地，所述脱水处理箱包括内部由上至下分别为除水腔和侧壁设有积液出口的冷凝腔的主体二、设于所述冷凝腔内的且对从初级处理箱流出的沼气进行常压冷凝脱水的冷凝器一、设于冷凝腔内与对经常压冷凝后的沼气进行增压的增压机、与所述增压机连接且对加压后的沼气进行冷凝脱水的冷凝器二、水平设于所述除水腔内且含有干燥剂的干燥通板,所述除水腔和冷凝腔连通；通过对沼气进行常温和增压两个方式的冷凝脱水，实现沼气的气水分离，气水分离效果好，然后通过干燥通板对上述处理后的沼气通过干燥剂进行干燥，完全除去沼气中的水分，避免设备腐蚀生锈。
进一步地，所述干燥通板上均匀设有多个外螺纹透过口，每个所述外螺纹透过口内设有微型转动桨叶，且微型转动桨叶中心通过转动轴连接有微型电机，每个外螺纹透过口底端设有含有干燥剂的干燥网，通过微型电机驱动所述微型转动桨叶转动，增加通过干燥网的沼气的流速，从而提高沼气的干燥效率。
进一步地，所述干燥通板为抽屉结构，且左右两侧分别设有滑条，除水腔内壁左右两侧分别设有与所述滑条滑动连接的滑槽，干燥通板前端设有抽拉把手，通过抽拉把手将干燥通板从除水腔内取出或放入，以便及时更换损坏的干燥通板，避免干燥通板损坏影响干燥效率。
更进一步地，所述干燥网上设有与所述外螺纹透过口连接的内螺纹套筒，干燥网通过内螺纹套筒与外螺纹透过口连接，方便拆卸和及时更换干燥剂，或及时清理干燥网，提高气水分离效果，避免更换整个干燥通板造成资源浪费。
本发明的工作原理为：利用本装置对禽畜类沼气进行提纯净化时，具体操作如下：
(1)首先，将原料存放箱内的沼气通过初料入口通入过滤腔内，进入过滤腔的沼气通过除尘过滤网去除灰尘和固体杂质，然后，进入缓冲腔经引气罩进入脱硫腔，同时，通过多个脱硫喷头将外部脱硫剂箱内的脱硫剂喷射向沼气，除去沼气中的H2S气体杂质后，沼气经出气口进入脱水处理箱，最后，使用完后的脱硫剂洒落至出液口，经处理后重新进入外部脱硫剂箱循环利用；
(2)当沼气经出气口进入脱水处理箱后，进入冷凝器一内进行常压冷凝脱水，然后通过增压机增压后，进入冷凝器二再次进行冷凝脱水，经过两次冷凝脱水后的沼气进入除水腔，启动微型电机，微型电机带动对应的微型转动桨叶转动，加速沼气通过干燥网的流速，经过干燥网的沼气进入梯度提纯筒内；
(3)当沼气进入梯度提纯筒内之后，经进气口进入最内层的梯度提纯圆环内的分离膜，进行初次除去沼气中的二氧化碳，然后通过多个通气柱进入下一个外部梯度提纯圆环内的分离膜，对通过的沼气的二氧化碳进行第二次去除，后续由内至外依次通过所有梯度提纯圆环，对沼气进行多次去除二氧化碳处理后，进入外部暂存箱即可，其中，可根据需要的沼气纯度的不同，对沼气进行不同次数二氧化碳去除处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明提供了一种用于畜禽粪沼气池的沼气提纯净化装置，通过梯度提纯筒的设置，可根据对沼气纯度的需求的不同，对沼气进行相应的梯度纯化处理，可随时排出所需提纯后的气体，提高沼气提纯净化的效率；通过清洁毛刷的设置，进行定期清理除尘过滤网，保证除尘过滤网的过滤除尘效果，使提纯净化后的沼气纯度高，满足使用要求；通过对沼气进行常温和增压两个方式的冷凝脱水，实现沼气的气水分离，气水分离效果好，然后通过干燥通板对上述处理后的沼气通过干燥剂进行干燥，完全除去沼气中的水分，避免设备腐蚀生锈；通过可拆卸设置的干燥通板和可直接旋拧的干燥网的设置，方便及时清理干燥网，提高气水分离效果，避免更换整个干燥通板造成资源浪费；本发明具有提纯净化效果好、效率高、装置方便拆卸的优点，适合大量推广。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的初级处理箱的内部结构示意图；
图3是本发明的脱硫安装环的结构示意图；
图4是本发明的脱水处理箱的内部结构示意图；
图5是本发明的干燥通板的结构示意图；
图6是本发明的外螺纹透过口的结构示意图；
图7是本发明的内螺纹套筒的结构示意图；
图8是本发明的梯度提纯筒的外部结构示意图；
图9是本发明的梯度提纯筒的剖视图。
其中，1-原料存放箱、2-初级处理箱、20-主体一、200-脱硫腔、201-缓冲腔、202-过滤腔、2020-清洁毛刷、2021-伸缩电机、2022-出灰口、2023-阀门、2024-透明观察窗口、203-初料入口、204-出气口、205-引气罩、206-出液口、21-除尘过滤网、210-驱动电机、22-脱硫安装环、220-脱硫喷头、3-脱水处理箱、30-主体二、300-除水腔、3000-滑槽、301-冷凝腔、3010-积液出口、31-冷凝器一、32-增压机、33-冷凝器二、34-干燥通板、340-外螺纹透过口、341-微型转动桨叶、342-干燥网、343-滑条、344-抽拉把手、345-内螺纹套筒、4-梯度提纯筒、40-筒体、400-进气口、41-梯度提纯圆环、410-通气柱、411-分离膜、412-电磁阀。
具体实施方式
实施例：如图1所示的一种用于畜禽粪沼气池的沼气提纯净化装置，主要包括原料存放箱1、底端与原料存放箱1连接且对原料存放箱1内放置的沼气进行初步过滤除尘和初步除硫的初级处理箱2、与初级处理箱2连接且对初步处理的后沼气进行脱水处理的脱水处理箱3、与脱水处理箱3连接且对脱水后的沼气进行膜处理的梯度提纯筒4；
如图2、3所示，初级处理箱2包括内部由上至下分别为脱硫腔200和缓冲腔201以及过滤腔202的主体一20、设于过滤腔202内且与缓冲腔201连通的除尘过滤网21、设于脱硫腔200内部上端且底端设有13个脱硫喷头220以及与外部脱硫剂箱通过连接管连通的脱硫安装环22，过滤腔202侧壁设有初料入口203，脱硫腔200上端设有出气口204，缓冲腔201侧壁设有与脱硫腔200连通且位于脱硫安装环22底端的引气罩205，脱硫腔200底端设有与外部脱硫剂箱连接的出液口206，通过对沼气进行过滤，能够除去沼气中的灰尘和固体颗粒物，且过滤后的沼气进入缓冲腔201内后，经引气罩205流至脱硫安装环22下端，通过13个脱硫喷头220向沼气的喷射脱硫剂，可去除沼气中的H2S气体杂质，保证沼气的气体纯度；除尘过滤网21为上端与缓冲腔201连通的空心圆柱结构，除尘过滤网21下端通过转动轴连接有驱动电机210，过滤腔202内竖直设有清洁毛刷2020，清洁毛刷2020通过伸缩杆连接有伸缩电机2021，过滤腔202底端设有出灰口2022，出灰口2022处设有阀门2023，当除尘过滤网21需要清理时，通过伸缩电机2021驱动伸缩杆延伸使清洁毛刷2020与除尘过滤网21外壁接触，通过驱动电机210带动除尘过滤网21转动对其进行清理，清理后的落灰经出灰口2022排出即可，通过进行定期清理除尘过滤网21，保证除尘过滤网21的过滤除尘效果，使提纯净化后的沼气纯度高，满足使用要求；初级处理箱2上位于过滤腔202处设有透明观察窗口2024，通过透明观察窗口2024实时观察初级处理箱2内积聚灰尘量，然后通过打开阀门2023及时清理，避免内壁灰尘较多影响装置内部清洁，造成沼气的二次污染；
如图4、5所示，脱水处理箱3包括内部由上至下分别为除水腔300和侧壁设有积液出口3010的冷凝腔301的主体二30、设于冷凝腔301内且对从初级处理箱2流出的沼气进行常压冷凝脱水的冷凝器一31、设于冷凝腔301内且与对经常压冷凝后的沼气进行增压的增压机32、与增压机32连接且对加压后的沼气进行冷凝脱水的冷凝器二33、水平设于除水腔300内且含有干燥剂的干燥通板34,除水腔300和冷凝腔301连通；通过对沼气进行常温和增压两个方式的冷凝脱水，实现沼气的气水分离，气水分离效果好，然后通过干燥通板34对上述处理后的沼气通过干燥剂进行干燥，完全除去沼气中的水分，避免设备腐蚀生锈；如图6所示，干燥通板34上均匀设有6个外螺纹透过口340，每个外螺纹透过口340内设有微型转动桨叶341，且微型转动桨叶341中心通过转动轴连接有微型电机，每个外螺纹透过口340底端设有含有干燥剂的干燥网342，通过微型电机驱动微型转动桨叶341转动，增加通过干燥网342的沼气的流速，从而提高沼气的干燥效率；干燥通板34为抽屉结构，且左右两侧分别设有滑条343，除水腔300内壁左右两侧分别设有与滑条343滑动连接的滑槽3000，干燥通板34前端设有抽拉把手344，通过抽拉把手344将干燥通板34从除水腔300内取出或放入，以便及时更换损坏的干燥通板34，避免干燥通板34损坏影响干燥效率；如图7所示，干燥网342上设有与外螺纹透过口340连接的内螺纹套筒345，干燥网342通过内螺纹套筒345与外螺纹透过口340连接，方便拆卸和及时更换干燥剂，或及时清理干燥网342，提高气水分离效果，避免更换整个干燥通板34造成资源浪费；
如图8、9所示，梯度提纯筒4包括底端设有进气口400的筒体40、设于筒体40内且沿筒体40半径方向由内之外设有3个梯度提纯圆环41，相邻两个梯度提纯圆环41之间贯穿设有15个通气柱410，每个梯度提纯圆环41内均设有分离膜411，每个梯度提纯圆环41都通过连接管与对应的外部暂存箱连接，且连接处均设有电磁阀412，其中，冷凝器一31、冷凝器二33品牌为霞诺，型号为LSQ，增压机42型号为ZW-1.3/4-25，分离膜411为国初科技(厦门)有限公司生产的ETC-6×28。
利用本装置对禽畜类沼气进行提纯净化时，具体操作如下：
(1)首先，将原料存放箱1内的沼气通过初料入口203通入过滤腔202内，进入过滤腔202的沼气通过除尘过滤网21去除灰尘和固体杂质，然后，进入缓冲腔201经引气罩205进入脱硫腔200，同时，通过13个脱硫喷头220将外部脱硫剂箱内的脱硫剂喷射向沼气，除去沼气中的H2S气体杂质后，沼气经出气口204进入脱水处理箱3，最后，使用完后的脱硫剂洒落至出液口206，经处理后重新进入外部脱硫剂箱循环利用；
(2)当沼气经出气口204进入脱水处理箱3后，进入冷凝器一31内进行常压冷凝脱水，然后通过增压机32增压后，进入冷凝器二33再次进行冷凝脱水，经过两次冷凝脱水后的沼气进入除水腔300，启动微型电机，微型电机带动对应的微型转动桨叶341转动，加速沼气通过干燥网342的流速，经过干燥网342的沼气进入梯度提纯筒4内；
(3)当沼气进入梯度提纯筒4内之后，经进气口400进入最内层的梯度提纯圆环41内的分离膜411，进行初次除去沼气中的二氧化碳，然后通过15个通气柱410进入下一个外部梯度提纯圆环41内的分离膜411，对通过的沼气的二氧化碳进行第二次去除，后续由内至外依次通过所有梯度提纯圆环41，对沼气进行三次去除二氧化碳处理后，进入外部暂存箱即可，其中，可根据需要的沼气纯度的不同，对沼气进行不同次数二氧化碳去除处理。

Claims (4)

1.一种用于畜禽粪沼气池的沼气提纯净化装置，其特征在于，主要包括原料存放箱(1)、底端与所述原料存放箱(1)连接且对原料存放箱(1)内放置的沼气进行初步过滤除尘和初步除硫的初级处理箱(2)、与所述初级处理箱(2)连接且对初步处理的后沼气进行脱水处理的脱水处理箱(3)、与所述脱水处理箱(3)连接且对脱水后的沼气进行膜处理的梯度提纯筒(4)；
所述梯度提纯筒(4)包括底端设有进气口(400)的筒体(40)、设于所述筒体(40)内且沿筒体(40)半径方向由内至外设有多个梯度提纯圆环(41)，相邻两个所述梯度提纯圆环(41)之间贯穿设有多个通气柱(410)，每个梯度提纯圆环(41)内均设有分离膜(411)，每个梯度提纯圆环(41)都通过连接管与对应的外部暂存箱连接，且连接处均设有电磁阀(412)；
所述初级处理箱(2)包括内部由上至下分别为脱硫腔(200)和缓冲腔(201)以及过滤腔(202)的主体一(20)、设于所述过滤腔(202)内且与所述缓冲腔(201)连通的除尘过滤网(21)、设于所述脱硫腔(200)内部上端且底端设有多个脱硫喷头(220)以及与外部脱硫剂箱通过连接管连通的脱硫安装环(22)，过滤腔(202)侧壁设有初料入口(203)，脱硫腔(200)上端设有出气口(204)，缓冲腔(201)侧壁设有与脱硫腔(200)连通且位于所述脱硫安装环(22)底端的引气罩(205)，脱硫腔(200)底端设有与外部脱硫剂箱连接的出液口(206)；
所述除尘过滤网(21)为上端与缓冲腔(201)连通的空心圆柱结构，除尘过滤网(21)下端通过转动轴连接有驱动电机(210)，过滤腔(202)内竖直设有清洁毛刷(2020)，所述清洁毛刷(2020)通过伸缩杆连接有伸缩电机(2021)，过滤腔(202)底端设有出灰口(2022)，所述出灰口(2022)处设有阀门(2023)；
所述脱水处理箱(3)包括内部由上至下分别为除水腔(300)和侧壁设有积液出口(3010)的冷凝腔(301)的主体二(30)、设于所述冷凝腔(301)内且对从初级处理箱(2)流出的沼气进行常压冷凝脱水的冷凝器一(31)、设于冷凝腔(301)内且与对经常压冷凝后的沼气进行增压的增压机(32)、与所述增压机(32)连接且对加压后的沼气进行冷凝脱水的冷凝器二(33)、水平设于所述除水腔(300)内且含有干燥剂的干燥通板(34),所述除水腔(300)和冷凝腔(301)连通。
2.根据权利要求1所述的一种用于畜禽粪沼气池的沼气提纯净化装置，其特征在于，所述初级处理箱(2)上位于过滤腔(202)处设有透明观察窗口(2024)。
3.根据权利要求1所述的一种用于畜禽粪沼气池的沼气提纯净化装置，其特征在于，所述干燥通板(34)上均匀设有多个外螺纹透过口(340)，每个所述外螺纹透过口(340)内设有微型转动桨叶(341)，且微型转动桨叶(341)中心通过转动轴连接有微型电机，每个外螺纹透过口(340)底端设有含有干燥剂的干燥网(342)。
4.根据权利要求3所述的一种用于畜禽粪沼气池的沼气提纯净化装置，其特征在于，所述干燥通板(34)为抽屉结构，且左右两侧分别设有滑条(343)，除水腔(300)内壁左右两侧分别设有与所述滑条(343)滑动连接的滑槽(3000)，干燥通板(34)前端设有抽拉把手(344)。
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