CN111440645B - 一种基于真空冷冻技术的沼气净化提纯方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于真空冷冻技术的沼气净化提纯方法及装置，属于可再生能源利用技术领域。本发明通过真空冷冻技术对沼气进行压缩冷冻净化提纯，不需外加化学试剂，整个净化提纯过程中几乎不产生废物，分离得到的硫化氢、CO2可以进行再利用，节能环保，同时，通过对净化提出后的沼气中主要杂质的含量进行检测，提纯后的沼气浓度可达到98％以上，应用本发明的技术得到的甲烷产品纯度高，适合推广；本发明的沼气净化提纯装置通过缓存检测箱与外部输气管连接处设有泄露检测元件，当缓存检测箱与外部输气管连接处发生泄漏时，进行及时检测，并将检测结果发送至远程监控模块，便于及时发现泄漏尽早处理，避免发生事故。

Description

一种基于真空冷冻技术的沼气净化提纯方法及装置
技术领域
本发明属于可再生能源利用技术领域，具体涉及一种基于真空冷冻技术的沼气净化提纯方法及装置。
背景技术
沼气是一种具有巨大发展潜力的、宝贵的绿色能源，沼气产生于不同的环境，如垃圾填埋场、污水污泥和生物废料中有机物质的厌氧发酵都可产生沼气，此外，农村产沼气的资源也十分丰富。沼气是可燃的混合气体，要成分是CH4、CO2，少量的H2S、H2、O2、CO、N2等。
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，顾名思义就是沼泽里的气体，人们经常看到，在沼泽地、污水沟或粪池里，有气泡冒出来，如果我们划着火柴，可把它点燃，这就是自然界天然发生的沼气，由于这种气体最先是在沼泽中发现的，所以称为沼气。人畜粪便、秸秆、污水等各种有机物在密闭的沼气池内，在厌氧(没有氧气)条件下发酵，被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，从而产生沼气。
沼气的净化主要是对沼气中的H2S、H2O、CO2和卤化混合的去除，净化的目的是防止腐蚀设备等，沼气的提纯主要是对沼气中的CO2的去除，提纯的目的是为了提高沼气的热值，沼气净化和提纯可实现沼气资源的高效利用，使沼气可以替代石化燃气，用作车用燃料、分散居民小区供气或直接与天然气管网并网等，沼气的净化提纯技术主要有物理吸收法、化学吸收法、变压吸附法、膜分离法和深冷分离法等。
深冷分离法物理分离原理，不需外加化学试剂，整个净化提纯过程中几乎不产生废物，本发明是利用真空冷冻技术对沼气进行净化提纯，与深冷分离法原理基本相同，能够解决现有技术中对净化后的沼气中硫化氢、CO2的含量不能逐一检测，使提纯后的沼气浓度低，提纯效果不佳的问题，而且，现有沼气净化提纯设备不能检测沼气储存池与外部输气管之间发生的泄露的问题，容易发生安全事故，同时，还不能进行远程操控和监控，智能化程度低的问题。
发明内容
针对现有的技术问题，本发明提供一种净化纯度高、节能环保以及安全可靠的基于真空冷冻技术的沼气净化提纯方法及装置。
本发明的技术方案是：一种基于真空冷冻技术的沼气净化提纯方法，主要包括以下步骤：
（1）预处理：对未经处理的粗沼气进行过滤，除去粗沼气中的灰尘和固体杂质，得到预处理沼气；
（2）净化：首先，将步骤（1）得到的预处理沼气抽至压缩机中，加压至10-13Bar，并将加压后的沼气抽至真空冷冻干燥机中，在冷冻温度为-8~3℃的条件下冷冻干燥15-25min，去除沼气中的水分，然后，将干燥后的沼气抽至换热器中，降低温度至-20 ~ -15℃，并保持25-30min，使沼气中的部分H2S、NH3冷凝析出，并通过气液分离器将液态的H2S、NH3冷凝与沼气分离，同时，对析出的液态H2S和NH3进行回收利用；
（3）提纯：将净化后的沼气抽至压缩机中，加压至20-25Bar，并将加压后的沼气再次抽至真空冷冻干燥机中，在冷冻温度为-20 ~ -15℃的条件下冷冻干燥15-25min，对沼气再次干燥，然后，将干燥后的沼气抽至换热器中，减低温度至-55 ~ -55℃，并保持35-45min，将沼气中的CO2冷凝析出，并通过气液分离器将液态的CO2与沼气分离，得到最终提纯净化后的沼气，同时，对析出的液态二氧化碳进行回收利用；
（4）成品检测：将步骤（3）得到的沼气存储，并通过检测仪器对最终的沼气纯度进行检测，若处理后的沼气纯度合格，则备用，若不合格，则将上述沼气重新抽至步骤（2）中的压缩机中，重新处理，直至沼气纯度合格。
进一步地，所述步骤（4）中沼气进行纯度检测时，通过硫化氢浓度检测仪检测沼气中的H2S的浓度，通过溶解氧测定仪对沼气中的溶解氧含量进行检测，通过二氧化碳检测仪对沼气中的CO2进行检测，当溶解氧含量0.05-0.10mg/L，H2S浓度小于10mg/m3，CO2浓度8g/m3即可排放，否则，重新抽至步骤（2）中的压缩机中，重新处理，直至沼气纯度合格，通过对净化提出后的沼气中个杂质气体的含量进行精准的检测，提纯后的沼气浓度可达到98%以上，提纯效率高。
上述方法所使用的一种基于真空冷冻技术的沼气净化提纯装置，主要包括对未处理的粗沼气进行储存且内部设有过滤件的暂存箱、对所述暂存箱预处理后的沼气加压处理的压缩机、对加压后的沼气冷冻干燥并除去水分的真空冷冻干燥机、对所述真空冷冻干燥机处理后的气体换热降温的换热器、与所述换热器连接的气液分离器、与气液分离器和压缩机连接的缓存检测箱、智能控制装置、与各个电气元件电性连接的电源；
所述暂存箱与压缩机之间、压缩机与真空冷冻干燥机之间、真空冷冻干燥机与换热器之间、换热器与气液分离器之间、气液分离器与缓存检测箱之间以及缓存检测箱与压缩机之间均设有单向电磁阀；
所述缓存检测箱上设有检测沼气中的H2S的浓度的硫化氢浓度检测仪、对沼气中的溶解氧含量进行检测的溶解氧测定仪、对沼气中的CO2进行检测的二氧化碳检测仪；
所述智能控制装置包括控制各个电气元件正常运行的控制器、用于检测沼气压力的电子压力表、用于检测沼气温度的温度表、对沼气中的液体检测的湿度检测传感器。
进一步地，所述暂存箱上端设有盖板和入气口，且所述盖板上端设有与外部起吊设备连接的钩环，盖板下端设有液压缸，所述过滤件水平设于暂存箱内壁，且过滤件上端通过连接绳索与液压缸底端连接，通过过滤件对粗沼气中的灰尘和固体杂质进行过滤，当过滤件需要清理时，通过外部起吊设备将钩环勾住，将盖板打开，同时，通过液压缸的压缩将过滤件从暂存箱内取出，操作或清理方便，易于使用。
进一步地，所述过滤件包括固定设于暂存箱内壁的安装固定框、能够卡接于所述安装固定框上且由上而下均匀分布的多个目数依次增加的过滤网格，每个所述过滤网格的各个侧边处均铰接有转动扩板，每个所述转动扩板底端均设有插接固定柱，且各个过滤网格对应侧边处的转动扩板均通过连接线与所述液压缸底端连接，安装固定框上对应各个转动扩板处均设有卡接框，所述卡接框各侧壁设有与插接固定柱对应的插接槽，通过液压缸的向上压缩带动每个过滤网格各个转动扩板上的连接线向上拉动，使每个过滤网格上对应的各个转动扩板将过滤网格包覆其中，避免上拉过程中，过滤网格上固体杂志落至暂存箱，造成暂存箱污染，加大清理难度。
进一步地，所述暂存箱侧壁设有检修口，且所述检修口处设有检修爬梯，当暂存箱内部元件损坏时，通过检修爬梯和检修口进入暂存箱内，能保证后续过程的正常进行。
进一步地，所述缓存检测箱与外部输气管连接处设有泄露检测元件，所述泄露检测元件包括设于缓存检测箱与外部输气管连接处以及侧壁设有检测孔且所述检修孔外设有封盖的检测扣罩、设于检测扣罩上的压力传感器、设于所述检测孔内的安装架、中心通过转动轴与所述安装架连接的微型叶片、设于所述转动叶片中心处的转速传感器，当缓存检测箱与外部输气管连接处发生泄漏时，检测扣罩内部气流作用使微型叶片转动，此时，转速传感器检测到转速值，同时，压力传感器检测检测扣罩内压力，当压力逐渐增大时，说明发生泄漏，此时，当压力较大时，可打开封盖进行泄压。
更进一步地，所述智能控制装置还包括无线通信模块、通过所述无线通信模块与控制器连接的远程控制器、对各个电气元件的运行情况进行拍摄的远程监控模块，通过无线通信模块的连接使工作人员可直接通过远程控制器对各个装置进行远程操作，同时，还可根据远程监控模块对各个装置的运行情况的视频进行远程观察，增加整个沼气净化装置的智能性，操作方便，运行可靠。
上述净化提纯装置的工作原理：
（1）将未经处理的粗沼气通入暂存箱内，粗沼气由上至下通过各个目数不同的过滤网格，除去粗沼气中的灰尘和固体杂质，得到预处理沼气，当过滤件需要清理时，通过外部起吊设备将钩环勾住，将盖板打开，同时，通过液压缸向上压缩带动每个过滤网格各个转动扩板上的连接线向上拉动，使每个过滤网格上对应的各个转动扩板将过滤网格包覆其中，避免上拉过程中，过滤网格上固体杂志落至暂存箱，将过滤件取出后，对各个过滤网格清理后再重新放入暂存箱内内即可，当暂存箱内部元件损坏时，通过检修爬梯和检修口进入暂存箱内；
（2）将预处理后的沼气抽至压缩机中，加压至10-13Bar，并将加压后的沼气抽至真空冷冻干燥机中，在冷冻温度为-8-3℃的条件下冷冻干燥15-25min，去除沼气中的水分，然后，将干燥后的沼气抽至换热器中，降低温度至-20 ~ -15℃，并保持25-30min，使沼气中的部分H2S、NH3冷凝析出，并通过气液分离器将液态的H2S、NH3冷凝与沼气分离，同时，对析出的液态H2S和NH3进行回收利用；
（3）将净化后的沼气抽至压缩机中，加压至20-25Bar，并将加压后的沼气再次抽至真空冷冻干燥机中，在冷冻温度为-15--20℃的条件下冷冻干燥15-25min，对沼气再次干燥，然后，将干燥后的沼气抽至换热器中，减低温度至-55 ~ -35℃，并保持35-45min，将沼气中的CO2冷凝析出，并通过气液分离器将液态的CO2与沼气分离，得到最终提纯净化后的沼气，同时，对析出的液态二氧化碳进行回收利用；
（4）将步骤（3）得到的沼气通入缓存检测箱，通过硫化氢浓度检测仪检测沼气中的H2S的浓度，通过溶解氧测定仪对沼气中的溶解氧含量进行检测，通过二氧化碳检测仪对沼气中的CO2进行检测，当溶解氧含量0.05-0.10mg/L，H2S浓度小于10mg/m3，CO2浓度8g/m3即可排放，否则，重新抽至步骤（2）中的压缩机中，重新处理，直至沼气纯度合格，当缓存检测箱与外部输气管连接处发生泄漏时，检测扣罩内部气流作用使微型叶片转动，此时，转速传感器检测到转速值，同时，压力传感器检测检测扣罩内压力，当压力逐渐增大时，说明发生泄漏，此时，当压力较大时，可打开封盖进行泄压；
（5）在上述过程中，通过无线通信模块使控制器与远程控制器连接，工作人员可直接通过远程控制器对各个装置进行远程操作，同时，还可根据远程监控模块对各个装置的运行情况的视频进行远程观察。
本发明的有益效果是：本发明提供一种基于真空冷冻技术的沼气净化提纯方法及装置，具备以下的优点：
（1）本发明通过真空冷冻技术对沼气进行压缩冷冻净化提纯，在净化提纯过程中应用物理分离原理，不需外加化学试剂，整个净化提纯过程中几乎不产生废物，分离得到的硫化氢、CO2可以进行再利用，节能环保，同时，通过对净化提出后的沼气中主要杂质的含量进行检测，提纯后的沼气浓度可达到98%以上，应用本发明的技术得到的甲烷产品纯度高，适合推广。
（2）本发明的沼气净化提纯装置通过过滤件对粗沼气中的灰尘和固体杂质进行过滤，当过滤件需要清理时，通过液压缸的向上压缩带动每个过滤网格各个转动扩板上的连接线向上拉动，使每个过滤网格上对应的各个转动扩板将过滤网格包覆其中，避免上拉过程中，过滤网格上固体杂志落至暂存箱，造成暂存箱污染，加大清理难度。
（3）本发明的沼气净化提纯装置通过缓存检测箱与外部输气管连接处设有泄露检测元件，当缓存检测箱与外部输气管连接处发生泄漏时，进行及时检测，并将检测结果发送至远程监控模块，便于及时发现泄漏尽早处理，避免发生事故。
（4）本发明的沼气净化提纯装置在沼气净化提纯过程中，工作人员通过无线通信模块的连接使工作人员可直接通过远程控制器对各个装置进行远程操作，同时，还可根据远程监控模块对各个装置的运行情况的视频进行远程观察，增加整个沼气净化装置的智能性，操作方便，运行可靠。
附图说明
图1为本发明沼气净化提纯装置的结构示意图；
图2为本发明的过滤件在暂存箱内的安装示意图；
图3为本发明的图2中A处的放大图；
图4为本发明的液压缸拉伸时的结构示意图；
图5为本发明的泄露检测元件在缓存检测箱上的安装示意图；
图6为本发明的图5中B的放大图；
图7为本发明的电气连接图。
其中，1-暂存箱、10-过滤件、100-安装固定框、1000-卡接框、1001-插接槽、101-过滤网格、1010-转动扩板、1011-插接固定柱、11-盖板、110-钩环、111-液压缸、12-入气口、13-检修口、130-检修爬梯、2-压缩机、3-真空冷冻干燥机、4-换热器、5-气液分离器、6-缓存检测箱、60-硫化氢浓度检测仪、61-溶解氧测定仪、62-二氧化碳检测仪、63-泄露检测元件、630-检测扣罩、631-检测孔、6310-封盖、632-压力传感器、633-安装架、634-微型叶片、635-转速传感器、7-智能控制装置、70-控制器、71-电子压力表、72-温度表、73-湿度检测传感器、74-无线通信模块、75-远程控制器、76-远程监控模块、9-单向电磁阀。
具体实施方式
实施例1
一种基于真空冷冻技术的沼气净化提纯方法，主要包括以下步骤：
（1）预处理：对未经处理的粗沼气进行过滤，除去粗沼气中的灰尘和固体杂质，得到预处理沼气；
（2）净化：首先，将步骤（1）得到的预处理沼气抽至压缩机中，加压至12Bar，并将加压后的沼气抽至真空冷冻干燥机中，在冷冻温度为-4℃的条件下冷冻干燥20min，去除沼气中的水分，然后，将干燥后的沼气抽至换热器中，降低温度至-15℃，并保持28min，使沼气中的部分H2S、NH3冷凝析出，并通过气液分离器将液态的H2S、NH3冷凝与沼气分离，同时，对析出的液态H2S和NH3进行回收利用；
（3）提纯：将净化后的沼气抽至压缩机中，加压至23Bar，并将加压后的沼气再次抽至真空冷冻干燥机中，在冷冻温度为-18℃的条件下冷冻干燥20min，对沼气再次干燥，然后，将干燥后的沼气抽至换热器中，减低温度至-40℃，并保持40min，将沼气中的CO2冷凝析出，并通过气液分离器将液态的CO2与沼气分离，得到最终提纯净化后的沼气，同时，对析出的液态二氧化碳进行回收利用；
（4）成品检测：将步骤（3）得到的沼气存储，通过硫化氢浓度检测仪检测沼气中的H2S的浓度，通过溶解氧测定仪对沼气中的溶解氧含量进行检测，通过二氧化碳检测仪对沼气中的CO2进行检测，当溶解氧含量0.08mg/L，H2S浓度为9mg/m3，CO2浓度8g/m3即可排放，否则，重新抽至步骤（2）中的压缩机中，重新处理，直至沼气纯度合格，通过对净化提出后的沼气中个杂质气体的含量进行精准的检测，提纯后的沼气浓度可达到98%以上，提纯效率高。
实施例2
一种基于真空冷冻技术的沼气净化提纯方法，主要包括以下步骤：
（1）预处理：对未经处理的粗沼气进行过滤，除去粗沼气中的灰尘和固体杂质，得到预处理沼气；
（2）净化：首先，将步骤（1）得到的预处理沼气抽至压缩机中，加压至12Bar，并将加压后的沼气抽至真空冷冻干燥机中，在冷冻温度为-4℃的条件下冷冻干燥20min，去除沼气中的水分，然后，将干燥后的沼气抽至换热器中，降低温度至5℃，并保持28min，使沼气中的部分H2S、NH3冷凝析出，并通过气液分离器将液态的H2S、NH3冷凝与沼气分离，同时，对析出的液态H2S和NH3进行回收利用；
（3）提纯：将净化后的沼气抽至压缩机中，加压至23Bar，并将加压后的沼气再次抽至真空冷冻干燥机中，在冷冻温度为-18℃的条件下冷冻干燥20min，对沼气再次干燥，然后，将干燥后的沼气抽至换热器中，减低温度至-40℃，并保持40min，将沼气中的CO2冷凝析出，并通过气液分离器将液态的CO2与沼气分离，得到最终提纯净化后的沼气，同时，对析出的液态二氧化碳进行回收利用；
（4）成品检测：将步骤（3）得到的沼气存储，通过硫化氢浓度检测仪检测沼气中的H2S的浓度，通过溶解氧测定仪对沼气中的溶解氧含量进行检测，通过二氧化碳检测仪对沼气中的CO2进行检测，当溶解氧含量0.08mg/L，H2S浓度为9mg/m3，CO2浓度8g/m3即可排放，否则，重新抽至步骤（2）中的压缩机中，重新处理，直至沼气纯度合格，通过对净化提出后的沼气中个杂质气体的含量进行精准的检测，提纯后的沼气浓度可达到98%以上，提纯效率高。
如图1所示，上述基于真空冷冻技术的沼气净化提纯方法对应的净化提纯装置，主要包括对未处理的粗沼气进行储存且内部设有过滤件10的暂存箱1、对暂存箱1预处理后的沼气加压处理的压缩机2、对加压后的沼气冷冻干燥并除去水分的真空冷冻干燥机3、对真空冷冻干燥机3处理后的气体换热降温的换热器4、与换热器4连接的气液分离器5、与气液分离器5和压缩机2连接的缓存检测箱6、智能控制装置7、与各个电气元件电性连接的电源；
暂存箱1与压缩机2之间、压缩机2与真空冷冻干燥机3之间、真空冷冻干燥机3与换热器4之间、换热器4与气液分离器5之间、气液分离器5与缓存检测箱6之间以及缓存检测箱6与压缩机2之间均设有单向电磁阀9；
缓存检测箱6上设有检测沼气中的H2S的浓度的硫化氢浓度检测仪60、对沼气中的溶解氧含量进行检测的溶解氧测定仪61、对沼气中的CO2进行检测的二氧化碳检测仪62；
智能控制装置7包括控制各个电气元件正常运行的控制器70、用于检测沼气压力的电子压力表71、用于检测沼气温度的温度表72、对沼气中的液体检测的湿度检测传感器73、无线通信模块74、通过无线通信模块74与控制器70连接的远程控制器75、对各个电气元件的运行情况进行拍摄的远程监控模块76，通过无线通信模块74的连接使工作人员可直接通过远程控制器75对各个装置进行远程操作，同时，还可根据远程监控模块76对各个装置的运行情况的视频进行远程观察，增加整个沼气净化装置的智能性，操作方便，运行可靠，其中，本发明的各个电气元件均为市售。
实施例3
本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于：
如图1所示，所述暂存箱1上端设有盖板11和入气口12，且盖板11上端设有与外部起吊设备连接的钩环110，盖板11下端设有液压缸111，过滤件10水平设于暂存箱1内壁，且过滤件10上端通过连接绳索与液压缸111底端连接；
如图2、3、4所示，过滤件10包括固定设于暂存箱1内壁的安装固定框100、能够卡接于安装固定框100上且由上而下均匀分布的三个目数依次增加的过滤网格101，每个过滤网格101的各个侧边处均铰接有转动扩板1010，每个转动扩板1010底端均设有插接固定柱1011，且各个过滤网格101对应侧边处的转动扩板1010均通过连接线与液压缸111底端连接，安装固定框100上对应各个转动扩板1010处均设有卡接框1000，卡接框1000各侧壁设有与插接固定柱1011对应的插接槽1001，当过滤件10需要清理时，通过外部起吊设备将钩环110勾住，将盖板11打开，同时，通过液压缸111的向上压缩带动每个过滤网格101各个转动扩板1010上的连接线向上拉动，使每个过滤网格101上对应的各个转动扩板1010将过滤网格101包覆其中，避免上拉过程中，过滤网格101上固体杂志落至暂存箱1，造成暂存箱1污染，加大清理难度；
暂存箱1侧壁设有检修口13，且检修口13处设有检修爬梯130，当暂存箱1内部元件损坏时，通过检修爬梯130和检修口13进入暂存箱1内，能保证后续过程的正常进行。
实施例4
本实施例与实施例3基本相同，不同之处在于：
如图5、6所示，缓存检测箱6与外部输气管连接处设有泄露检测元件63，泄露检测元件63包括设于缓存检测箱6与外部输气管连接处以及侧壁设有检测孔631且检修孔631外设有封盖6310的检测扣罩630、设于检测扣罩630上的压力传感器632、设于检测孔632内的安装架633、中心通过转动轴与安装架633连接的微型叶片634、设于转动叶片634中心处的转速传感器635，当缓存检测箱6与外部输气管连接处发生泄漏时，检测扣罩630内部气流作用使微型叶片633转动，此时，转速传感器634检测到转速值，同时，压力传感器632检测检测扣罩630内压力，当压力逐渐增大时，说明发生泄漏，此时，当压力较大时，可打开封盖6310进行泄压，各个电气元件均为市售。
上述净化提纯装置的工作原理：
（1）将未经处理的粗沼气通入暂存箱1内，粗沼气由上至下通过各个目数不同的过滤网格101，除去粗沼气中的灰尘和固体杂质，得到预处理沼气，当过滤件10需要清理时，通过外部起吊设备将钩环110勾住，将盖板11打开，同时，通过液压缸111向上压缩带动每个过滤网格101各个转动扩板1010上的连接线向上拉动，使每个过滤网格101上对应的各个转动扩板1010将过滤网格101包覆其中，避免上拉过程中，过滤网格101上固体杂志落至暂存箱1，将过滤件10取出后，对各个过滤网格101清理后再重新放入暂存箱1内内即可，当暂存箱1内部元件损坏时，通过检修爬梯130和检修口13进入暂存箱1内；
（2）将预处理后的沼气抽至压缩机中，加压至12Bar，并将加压后的沼气抽至真空冷冻干燥机中，在冷冻温度为-4℃的条件下冷冻干燥20min，去除沼气中的水分，然后，将干燥后的沼气抽至换热器中，降低温度至5℃，并保持28min，使沼气中的部分H2S、NH3冷凝和其他杂质析出，并通过气液分离器将液态的H2S、NH3冷凝和其他杂质与沼气分离，同时，对析出的液态H2S和NH3进行回收利用；
（3）将净化后的沼气抽至压缩机中，加压至23Bar，并将加压后的沼气再次抽至真空冷冻干燥机中，在冷冻温度为-18℃的条件下冷冻干燥20min，对沼气再次干燥，然后，将干燥后的沼气抽至换热器中，减低温度至-40℃，并保持40min，将沼气中的CO2冷凝析出，并通过气液分离器将液态的CO2与沼气分离，得到最终提纯净化后的沼气，同时，对析出的液态二氧化碳进行回收利用；
（4）将步骤（3）得到的沼气通入缓存检测箱6，通过硫化氢浓度检测仪60检测沼气中的H2S的浓度，通过溶解氧测定仪61对沼气中的溶解氧含量进行检测，通过二氧化碳检测仪62对沼气中的CO2进行检测，当溶解氧含量0.08mg/L，H2S浓度为10mg/m3，CO2浓度8g/m3即可排放，否则，重新抽至步骤2中的压缩机中，重新处理，直至沼气纯度合格，当缓存检测箱6与外部输气管连接处发生泄漏时，检测扣罩630内部气流作用使微型叶片633转动，此时，转速传感器634检测到转速值，同时，压力传感器632检测检测扣罩630内压力，当压力逐渐增大时，说明发生泄漏，此时，当压力较大时，可打开封盖6310进行泄压；
（5）在上述过程中，通过无线通信模块74使控制器70与远程控制器75连接，工作人员可直接通过远程控制器75对各个装置进行远程操作，同时，还可根据远程监控模块76对各个装置的运行情况的视频进行远程观察。

Claims (2)

1.一种基于真空冷冻技术的沼气净化提纯方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
（1）预处理：对未经处理的粗沼气进行过滤，除去粗沼气中的灰尘和固体杂质，得到预处理沼气；
（2）净化：首先，将步骤（1）得到的预处理沼气抽至压缩机中，加压至10-13bar，并将加压后的沼气抽至真空冷冻干燥机中，在冷冻温度为-8~3℃的条件下冷冻干燥15-25min，去除沼气中的水分，然后，将干燥后的沼气抽至换热器中，降低温度至-20 ~ -15℃，并保持25-30min，使沼气中的部分H2S、NH3冷凝析出，并通过气液分离器将液态的H2S、NH3冷凝与沼气分离，同时，对析出的液态H2S和NH3进行回收利用；
（3）提纯：将净化后的沼气抽至压缩机中，加压至20-25bar，并将加压后的沼气再次抽至真空冷冻干燥机中，在冷冻温度为-20 ~ -15℃的条件下冷冻干燥15-25min，对沼气再次干燥，然后，将干燥后的沼气抽至换热器中，降低温度至-55 ~ -35℃，并保持35-45min，将沼气中的CO2冷凝析出，并通过气液分离器将液态的CO2与沼气分离，得到最终提纯净化后的沼气，同时，对析出的液态二氧化碳进行回收利用；
（4）成品检测：将步骤（3）得到的沼气存储，并通过检测仪器对最终的沼气纯度进行检测，若处理后的沼气纯度合格，则备用，若不合格，则将上述沼气重新抽至步骤（2）中的压缩机中，重新处理，直至沼气纯度合格；
所述步骤（4）中沼气进行纯度检测时，通过硫化氢浓度检测仪检测沼气中的H2S的浓度，通过溶解氧测定仪对沼气中的溶解氧含量进行检测，通过二氧化碳检测仪对沼气中的CO2进行检测，当溶解氧含量0.05-0.10mg/L，H2S浓度小于10mg/m3，CO2浓度8g/m3即可排放，否则，重新抽至步骤（2）中的压缩机中，重新处理，直至沼气纯度合格；
所述方法所使用的一种基于真空冷冻技术的沼气净化提纯的装置，主要包括对未处理的粗沼气进行储存且内部设有过滤件（10）的暂存箱（1）、对所述暂存箱（1）预处理后的沼气加压处理的压缩机（2）、对加压后的沼气冷冻干燥并除去水分的真空冷冻干燥机（3）、对所述真空冷冻干燥机（3）处理后的气体换热降温的换热器（4）、与所述换热器（4）连接的气液分离器（5）、与气液分离器（5）和压缩机（2）连接的缓存检测箱（6）、智能控制装置（7）、与各个电气元件电性连接的电源；
所述暂存箱（1）与压缩机（2）之间、压缩机（2）与真空冷冻干燥机（3）之间、真空冷冻干燥机（3）与换热器（4）之间、换热器（4）与气液分离器（5）之间、气液分离器（5）与缓存检测箱（6）之间以及缓存检测箱（6）与压缩机（2）之间均设有单向电磁阀（9）；
所述缓存检测箱（6）上设有检测沼气中的H2S的浓度的硫化氢浓度检测仪（60）、对沼气中的溶解氧含量进行检测的溶解氧测定仪（61）、对沼气中的CO2进行检测的二氧化碳检测仪（62）；
所述智能控制装置（7）包括控制各个电气元件正常运行的控制器（70）、用于检测沼气压力的电子压力表（71）、用于检测沼气温度的温度表（72）、对沼气中的液体检测的湿度检测传感器（73）；
所述暂存箱（1）上端设有盖板（11）和入气口（12），且所述盖板（11）上端设有与外部起吊设备连接的钩环（110），盖板（11）下端设有液压缸（111），所述过滤件（10）水平设于暂存箱（1）内壁，且过滤件（10）上端通过连接绳索与液压缸（111）底端连接；
所述过滤件（10）包括固定设于暂存箱（1）内壁的安装固定框（100）、能够卡接于所述安装固定框（100）上且由上而下均匀分布的多个目数依次增加的过滤网格（101），每个所述过滤网格（101）的各个侧边处均铰接有转动扩板（1010），每个所述转动扩板（1010）底端均设有插接固定柱（1011），且各个过滤网格（101）对应侧边处的转动扩板（1010）均通过连接线与所述液压缸（111）底端连接，安装固定框（100）上对应各个转动扩板（1010）处均设有卡接框（1000），所述卡接框（1000）各侧壁设有与插接固定柱（1011）对应的插接槽（1001）；
所述缓存检测箱（6）与外部输气管连接处设有泄露检测元件（63），所述泄露检测元件（63）包括设于缓存检测箱（6）与外部输气管连接处并且侧壁设有检测孔（631）的检测扣罩（630）、设于所述检测扣罩（630）上的压力传感器（632）、设于所述检测孔（631）内的安装架（633）、中心通过转动轴与所述安装架（633）连接的微型叶片（634）、设于所述转动叶片（634）中心处的转速传感器（635），检测孔（631）外设有封盖（6310）。
2.根据权利要求1所述方法所使用的一种基于真空冷冻技术的沼气净化提纯的装置，其特征在于，所述暂存箱（1）侧壁设有检修口（13），且所述检修口（13）处设有检修爬梯（130）。
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