CN202924978U

CN202924978U - 一种沼气纯化与发电控制设备

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Publication number: CN202924978U
Application number: CN2012206412957U
Authority: CN
Inventors: 孟祥坤; 杜金宇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2022-11-29

Abstract

一种沼气纯化与发电控制设备，包括通过管道依次相连的储气罐、脱硫塔、除碳塔、脱水干燥塔、压缩储气罐和空气混合室，空气混合室通过混合气体管道连通有发电机组。本实用新型中，电子流量计、硫化氢气体探测器、电动气阀、电动水阀及配套软件程序构成设备的控制系统，将沼气发电前的预处理系统和沼气发电系统集成化组合，电子程序化控制，实现沼气脱硫、脱碳、干燥、加压、混合、发电全系统一体化运行，根据沼气的进气量、气压、混合比、压缩比等条件的变化自动调整设备的运行工况，实时监测，可提高设备的技术集成化水平，实现自动化运行，系统运行连续稳定，易于规模化应用，可大大降低生产成本，提高产能效率。

Description

一种沼气纯化与发电控制设备

技术领域

本实用新型属于沼气利用技术领域，特别涉及一种沼气纯化与发电控制设备。

背景技术

沼气发电技术是生物质能从低品位能源转化为高品位能源的一种有效形式，不仅能解决沼气工程中的环境问题，而且由于其产生大量电能和热能，又为沼气的综合利用找到了广泛的应用前景，是沼气高效利用、控制沼气污染的主要途径。

沼气发电技术始于20世纪70年代初期，在发达国家已受到广泛重视和积极推广。目前，国内外主要研究的是大型沼气发电技术，德国、丹麦、奥地利和美国的纯燃沼气发电机组比较先进，普遍采用往复式沼气发电机组进行沼气发电。虽然，我国的沼气发电技术已有30多年的历史，大中型沼气发电主要集中应用在具有一定规模的酒精厂、养殖场、污水处理厂等工程领域，而农村户用沼气发电以小型户用为主。在使用过程中，大多数户用沼气池只简单的脱硫，其中一些大型沼气工程经过简单的脱硫与干燥，脱硫塔在沼气脱硫方面也形成了一定的市场，而二氧化碳等其他杂质则没有经过进一步处理，有关二氧化碳净化方面的研究也较少。

近年来，随着沼气技术的更新、沼气利用范围的扩大，许多研究单位、公司开始对其进行更进一步的净化提纯，在沼气发电技术领域也取得了一定的成果。然而，沼气提纯与发电的自动化配合、系统化控制技术还不够完善，相应技术还没有得到广泛的推广应用，其原因在于：在国内沼气发电控制方面没有非常成熟的技术，加之沼气的不稳定性、季节性等特点，在利用其发电过程中的预处理、工艺流程、压力处理等方面还缺乏系统化的设计，结构简单、衔接粗化，大大降低了混合气燃烧热值和能量转化效率。另外，在纯化过程中，沼气中的CO₂和H₂S不仅不利于沼气的充分燃烧，而且对容器又有着腐蚀作用，缩短了容器的使用寿命，大大增加了沼气发电的成本。一般情况下，沼气中都或多或少的含有水蒸气，尤其是高温、中温发酵水蒸气含量较多，严重影响燃烧质量。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供了一种运行自动化程度高、运行连续稳定和易于规模化应用的沼气纯化与发电控制设备。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种沼气纯化与发电控制设备，包括依次设置的储气罐、脱硫塔、除碳塔、脱水干燥塔、压缩储气罐和空气混合室；储气罐与脱硫塔通过沼气进气管道相连，沼气进气管道两端分别安装有电动气阀；脱硫塔与除碳塔通过脱硫沼气管道相连，脱硫沼气管道两端分别安装有电动气阀，脱硫塔上部设有硫化氢气体探测器、中部设有脱硫剂，脱硫塔下部通过废气管道连接有引风机，废气管道上安装有电动气阀，除碳塔进气口处的脱硫沼气管道上安装有气体流量计，除碳塔中上部连通有石灰水池、下部连通有废液池，除碳塔与石灰水池之间安装有电动水阀，除碳塔与废液池之间的废液管道上安装有电动水阀，除碳塔内注有石灰水；除碳塔与脱水干燥塔通过脱碳沼气管道相连通，脱碳沼气管道两端分别安装有电动气阀；脱水干燥塔与压缩储气罐通过脱水沼气管道相连通，脱水沼气管道两端分别安装有电动气阀，脱水沼气管道上的后端电动气阀的后方安装有气体流量计；压缩储气罐与空气混合室通过压缩沼气管道相连通，压缩沼气管道上依次安装有电动气阀和气体流量计，压缩储气罐上设有电动调节阀，空气混合室上连通有空气滤清器，空气混合室与空气滤清器之间安装有电动气阀，；空气混合室通过混合气体管道连通有发电机组，混合气体管道上安装有电动气阀。

所述脱硫塔内的脱硫剂上方设有喷淋头，喷淋头通过稀氨水管道连接有稀氨水容器，稀氨水管道上安装有电动水阀；脱硫塔顶部连接有空气进气管道，空气进气管道上安装有电动气阀。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

1、本实用新型包括通过管道依次相连的储气罐、脱硫塔、除碳塔、脱水干燥塔、压缩储气罐和空气混合室，空气混合室通过混合气体管道连通有发电机组，电子流量计、硫化氢气体探测器、电动气阀、电动水阀及配套软件程序构成设备的控制系统，将沼气发电前的预处理系统和沼气发电系统集成化组合，电子程序化控制，实现沼气脱硫、脱碳、干燥、加压、混合、发电全系统一体化运行，根据沼气的进气量、气压、混合比、压缩比等条件的变化自动调整设备的运行工况，实时监测，可提高设备的技术集成化水平，实现自动化运行，系统运行连续稳定，易于规模化应用，可大大降低生产成本，提高产能效率。

2、在脱硫塔内的脱硫剂上方设有喷淋头，喷淋头通过稀氨水管道连接有稀氨水容器，稀氨水管道上安装有电动水阀，同时在脱硫塔的顶部连接有空气进气管道，空气进气管道上安装有电动气阀，当脱硫塔内的硫化氢气体探测器检测到H₂S大于危害值，即将利用喷淋头向脱硫剂喷淋稀氨水，充分利用空气中的氧气，使脱硫剂在短时间内恢复活性，操作简便，效果好。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示的沼气纯化与发电控制设备，其包括通过管道依次相连的储气罐1、脱硫塔3、除碳塔12、脱水干燥塔18、压缩储气罐20和空气混合室23。储气罐1与脱硫塔3通过沼气进气管道2相连，沼气进气管道2的两端分别安装有电动气阀27和电动气阀28。脱硫塔3与除碳塔12通过脱硫沼气管道11相连，脱硫沼气管道11的两端分别安装有电动气阀33和电动气阀34，除碳塔12进气口处的脱硫沼气管道11上安装有气体流量计46，在脱硫塔3上部设有硫化氢气体探测器30、中部设有脱硫剂4，脱硫塔3下部通过废气管道9连接有引风机10，废气管道9上安装有电动气阀32；在除碳塔12的中上部连通有石灰水池13、下部连通有废液池16，除碳塔12与石灰水池13之间安装有电动水阀35，除碳塔12与废液池16之间的废液管道15上安装有电动水阀36，除碳塔12内注有石灰水14。除碳塔12与脱水干燥塔18通过脱碳沼气管道17相连通，脱碳沼气管道17的两端分别安装有电动气阀37和电动气阀38。脱水干燥塔18与压缩储气罐20通过脱水沼气管道19相连通，脱水沼气管道19的两端分别安装有电动气阀39和电动气阀40，脱水沼气管道19上的电动气阀40后方安装有气体流量计41。压缩储气罐20与空气混合室23通过压缩沼气管道22相连通，压缩储气罐20上设有电动调节阀21，空气混合室23上连通有空气滤清器24，空气混合室23与空气滤清器24之间安装有电动气阀44，压缩沼气管道22上依次安装有电动气阀42和气体流量计43。空气混合室23通过混合气体管道25连通有发电机组26，混合气体管道25上安装有电动气阀45。

脱硫塔3中的脱硫剂4的硫容量一般为30%，超过容量的脱硫剂4就会达到饱和状态，失去脱硫效果，一旦脱硫剂4失去活性，就需要在脱硫剂4上喷洒少量稀氨水，并引入空气，利用空气中的氧气，进行自然再生。为了使脱硫剂4自然再生，在脱硫塔3内的脱硫剂4上方设有喷淋头7，喷淋头7通过稀氨水管道6连接有稀氨水容器5，稀氨水管道6上安装有电动水阀29，同时在脱硫塔3的顶部连接有空气进气管道8，空气进气管道8上安装有电动气阀31。在脱硫塔3内的沼气出口处设置硫化氢气体探测器30，如果脱硫剂4的活性不足，检测到H₂S大于危害值，即将自动关闭电动气阀28和电动气阀33，并打开电动气阀31和电动气阀32，启动引风机10引进空气，同时电动水阀29打开，利用喷淋头7喷淋脱硫剂4，充分利用空气中的氧气，使脱硫剂4在短时间内恢复活性。

本实用新型正常工作时，采用氧化铁脱硫塔脱硫法，含有硫化氢的沼气通过脱硫剂4时，沼气中的硫化氢与活性氧化铁接触，生成硫化铁和亚硫化铁，从而达到脱除沼气中的硫化氢的目的；沼气中二氧化碳含量约为30％～45％，其抑制甲烷燃烧，导致沼气火焰的传播速度低、燃烧速度慢，因此，有必要对沼气进行脱二氧化碳处理，故采用石灰水法去除二氧化碳，成本低廉，操作方便，在除碳塔12的沼气进口处设置气体流量计46，根据沼气流量的大小，自动调节电动水阀35，进而控制石灰水14的流量大小，宜达到匹配的除碳效果；对于大型沼气池，脱水干燥塔18可采用板式塔，小型户用沼气池可采用干燥剂或冷凝器脱水；经脱硫、除碳和脱水纯化后的沼气输送到压缩储气罐20内，压缩储气罐20将沼气压力提高到10Kpa以供发电机组26使用，在压缩储气罐20的进气口设置气体流量计41，根据沼气流量的大小，自动调节电动调节阀21增大压力，使储气压力提高到10Kpa；由于沼气与空气混合气中的沼气含量对其动力性、经济性有很大影响，沼气含量过高，火焰传播速度降低、功率减小、燃烧不完全、燃料消耗增加，反之，沼气含量低，则燃料分子间的距离太大，使混合气中火焰不能传播、发动机运转不稳，甚至熄火停滞，因此，通过设置气体流量计43，根据沼气流量的大小，自动调节电动气阀44，可获得合适的空燃比变化规律，并能在流量变化时，使混合气体的空燃比与之匹配、使发动机的动力性发挥到最好、工作比较柔和。

Claims

1.一种沼气纯化与发电控制设备，其特征在于，包括依次设置的储气罐、脱硫塔、除碳塔、脱水干燥塔、压缩储气罐和空气混合室；储气罐与脱硫塔通过沼气进气管道相连，沼气进气管道两端分别安装有电动气阀；脱硫塔与除碳塔通过脱硫沼气管道相连，脱硫沼气管道两端分别安装有电动气阀，脱硫塔上部设有硫化氢气体探测器、中部设有脱硫剂，脱硫塔下部通过废气管道连接有引风机，废气管道上安装有电动气阀，除碳塔进气口处的脱硫沼气管道上安装有气体流量计，除碳塔中上部连通有石灰水池、下部连通有废液池，除碳塔与石灰水池之间安装有电动水阀，除碳塔与废液池之间的废液管道上安装有电动水阀，除碳塔内注有石灰水；除碳塔与脱水干燥塔通过脱碳沼气管道相连通，脱碳沼气管道两端分别安装有电动气阀；脱水干燥塔与压缩储气罐通过脱水沼气管道相连通，脱水沼气管道两端分别安装有电动气阀，脱水沼气管道上的后端电动气阀的后方安装有气体流量计；压缩储气罐与空气混合室通过压缩沼气管道相连通，压缩沼气管道上依次安装有电动气阀和气体流量计，压缩储气罐上设有电动调节阀，空气混合室上连通有空气滤清器，空气混合室与空气滤清器之间安装有电动气阀，；空气混合室通过混合气体管道连通有发电机组，混合气体管道上安装有电动气阀。

2.如权利要求1所述的沼气纯化与发电控制设备，其特征在于，所述脱硫塔内的脱硫剂上方设有喷淋头，喷淋头通过稀氨水管道连接有稀氨水容器，稀氨水管道上安装有电动水阀；脱硫塔顶部连接有空气进气管道，空气进气管道上安装有电动气阀。