CN211475506U - 一种生物天然气存用系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种生物天然气存用系统。本实用新型系统中的气源预处理单元、水合单元、水合物存储罐、水合物分解器依次通过单向管路连接,水合物分解器的排气口对接气体外排管路;气源预处理单元与水合单元之间的管路上设有阀门和气压表;水合单元与水合物存储罐之间的管路、水合物存储罐与水合物分解器之间的管路上均设有泥浆泵和阀门。本实用新型通过对生物天然气源经过增压、预冷预处理,能进一步提高生物天然气的水合反应效率,进而实现生物天然气的高效存储;此外,本实用新型还具备经济性、安全高效、成本低、能耗低、适应性强等优点。
Description
技术领域
本实用新型属于生物天然气能源利用领域,尤其涉及一种生物天然气存用系统。
背景技术
生物天然气是指从生物质转化而来的燃气,其主要成分为甲烷、二氧化碳、氮气、硫化氢等气体。生物天然气作为一种新型的能源模式,是一种集节能和环保于一体的能源综合利用的新技术。生物天然气经净化后可得到高纯甲烷,是一种热值高、无污染的清洁能源。目前生物天然气主要以低品位的热利用为主,但随着沼气技术及沼气工程的不断发展,生物天然气的中高端利用受到了广泛的关注,其中生物天然气的安全高效存储已成为今后生物天然气利用领域的重要发展方向。
然而,传统的生物天然气主要采用储气柜、储气袋,或通过压缩方式进行存储,存储过程存在成本高、功耗大、储气效率低、运行不稳定、安全性较差等技术难题,无法实现生物天然气的安全高效存储。因此,开发新型的生物天然气安全高效存储系统迫在眉睫,对于实现生物天然气的高效利用具有重要的意义。
近年来,中国专利CN209165023U提出了一种天然气存储装置,其特征是具有防止磕损的缓冲部件,可实现天然气的存储和运输。中国专利 CN207364651U和CN209213454U提出了一种天然气存储增压装置,能够实现天然气的稳定增压。中国专利CN208185876U提出了一种天然气存储罐结构,其内部的缓冲板设有贯通方式相连接的通孔,能够实现天然气的存储。中国专利CN207500809U提出了一种蓄热式天然气吸附存储罐,其特征是通过蓄热物质调节天然气吸附和脱附时储存罐内的温度。中国专利CN110243136A提出了一种复合式天然气液化装置,其特征是通过复合组件之中的分子筛网和复合吸附层,对天然气进行除杂和脱碳处理。中国专利CN207335280U提出了一种节能型天然气液化系统,其特征是采用余热制冷装置对天然气进行预冷处理,进而降低了后续液化所需的功耗。
如何实现生物天然气的高效低成本安全存储已成为生物天然气利用领域亟待解决的技术问题。现有的生物天然气存用方式有高压存储、液化存储等多种技术及方法,但这些技术存在着成本高、能耗大、储气效率低、安全性能差等缺点,因此,亟待开发一种安全性好、适应性强的生物天然气高效存储系统,进一步提高生物天然气的利用价值。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种生物天然气存用系统,旨在提高生物天然气的储存效率,进一步降低生物天然气的存储成本。
本实用新型是这样实现的,一种生物天然气存用系统,该系统包括:用于对生物天然气源依次进行包括缓冲、增压、预冷在内预处理的气源预处理单元,用于对预处理后的气源与水合剂进行水合反应以生成气体水合物的水合单元,用于存储所述气体水合物的水合物存储罐,以及对所述气体水合物分解为生物天然气和水合剂的水合物分解器;其中,所述气源预处理单元、水合单元、水合物存储罐、水合物分解器依次通过单向管路连接,所述水合物分解器的排气口对接气体外排管路;
所述气源预处理单元与水合单元之间的管路上设有阀门和气压表;
所述水合单元与水合物存储罐之间的管路、水合物存储罐与水合物分解器之间的管路上均设有泥浆泵和阀门。
优选地,所述气源预处理单元包括通过管路依次连接的气体缓冲装置、气体增压器以及气体预冷装置,所述气体预冷装置与水合单元通过单向管路连接;
所述气体缓冲装置与气体增压器之间的管路、气体增压器与气体预冷装置之间的管路均设置有阀门、压力表;所述气体缓冲装置与生物天然气源管路对接,该管路上设置阀门。
优选地,所述水合单元包括水合反应器以及数据采集仪,所述数据采集仪用于实时采集并记录水合反应器内的温度、压力数据;所述水合反应器分别与气源预处理单元、水合物存储罐通过管路连接。
优选地,该系统还包括水合剂回收罐;其中,水合物分解器与水合剂回收罐管路对接,所述水合剂回收罐外接水合剂循环管路。
优选地,所述气源预处理单元中对气源增压至3.0~5.0MPa,对气源预冷至 273~279K;
所述水合反应器内工作压力不低于10MPa,水合反应器内设有搅拌装置,且水合反应器内添加设定浓度的气体水合物生成促进剂。
优选地,所述水合剂为水。
本实用新型克服现有技术的不足,提供一种生物天然气存用系统。在本实用新型中,生物天然气源经过缓冲、增压、预冷预处理,预处理后的生物天然气在进入到水合反应器前能保证气体水合物生成所需的压力条件和温度条件,在进入到水合反应器后与水合剂反应生成气体水合物,通过水合物法存储生物天然气,能进一步提高生物天然气的储存效率,并且安全高效;生物天然气在水合反应器中生成气体水合物后,通过泥浆泵输送到水合物储存罐中进行存储,在生物天然气供给过程中,根据需要将其在水合物分解器中重新分解生成生物天然气,生成的生物天然气进入到天然气输送管路中实现稳定供气;此外,水合物分解后水合剂进入到循环管路,可进行循环利用,进一步提高了生物天然气的存储效率。
相比于现有技术的缺点和不足,本实用新型具有以下有益效果:
(1)本实用新型通过对生物天然气源经过增压、预冷预处理,能进一步提高生物天然气的水合反应效率,进而实现生物天然气的高效存储;
(2)本实用新型水合物分解后的水合剂可进行循环利用,进一步提高了生物天然气存储系统的经济性;
(3)本实用新型根据生物天然气的成分,选择合适的水合物生成条件进行处理,实现生物天然气的安全高效存储;
(4)本实用新型具有成本低、能耗低、储气效率高、安全性能好等优点,适应性强。
附图说明
图1是本实用新型生物天然气存用系统一实施方式的结构示意图;
图中:1、第一阀门;2、气体缓冲装置;3、第二阀门;4、压力表;5、气体增压器;6、第三阀门;7、压力表;8、气体预冷装置;9、第四阀门;10、数据采集仪;11、压力表;12、压力传感器;13、温度传感器;14、第五阀门; 15、水合反应器;16、泥浆泵;17、第六阀门;18、水合物储存罐;19、泥浆泵;20、第七阀门;21、水合物分解器;22、第八阀门;23、第九阀门;24;水合剂回收罐;25、第十阀门。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
一种生物天然气存用系统,该系统包括:用于对生物天然气源依次进行包括缓冲、增压、预冷在内预处理的气源预处理单元,用于对预处理后的气源与水合剂进行水合反应以生成气体水合物的水合单元,用于存储所述气体水合物的水合物存储罐18,以及对所述气体水合物分解为生物天然气和水合剂的水合物分解器21;其中,所述气源预处理单元、水合单元、水合物存储罐、水合物分解器依次通过单向管路连接,所述水合物分解器的排气口对接气体外排管路 (该管路上设置第八阀门22);所述气源预处理单元与水合单元之间的管路上设有第四阀门9和气压表11;所述水合单元与水合物存储罐之间的管路上设有泥浆泵16和第六阀门17,所述水合物存储罐与水合物分解器之间的管路上设有泥浆泵19和第七阀门20。
在本实用新型实施例中,气源预处理单元中的缓冲、增压、预冷操作均由相应的装置完成;更具体的,该气源预处理单元包括通过管路依次连接的气体缓冲装置2、气体增压器5以及气体预冷装置8,所述气体预冷装置8与水合单元通过单向管路连接;气体缓冲装置2与气体增压器5之间的管路设置有第二阀门3、压力表4,气体增压器5与气体预冷装置8之间的管路设置有第三阀门 6、压力表7;气体缓冲装置2与生物天然气源管路对接,该管路上设置第一阀门1。在本实用新型实施例中,气体缓冲装置2是一个缓冲罐,主要功能是使生物天然气进入到缓冲装置中,达到稳定压力后,向后续水合反应提供稳定气源。
在本实用新型实施例中,水合单元用于对预处理后的气源与水合剂进行水合反应以生成气体水合物,该反应过程包括参与反应的物质以及反应条件。对于参与反应的物质而言,具体的,本实用新型提供的一种水合剂为水,为使反应效率更高,还可添加设定浓度的气体水合物生成促进剂,如SDS、SDBS、 TBAB等。对于反应条件而言,具体的,所述水合单元包括水合反应器15以及数据采集仪10,所述数据采集仪10与压力传感器12和温度传感器13电信号连接,用于实时采集并记录水合反应器15内的温度、压力数据;所述水合反应器15分别与气源预处理单元、水合物存储罐通过管路连接。在本实用新型实施例中,该水合反应器15为高压反应釜,该高压反应釜内还设有搅拌装置;数据采集仪10可以为市售的安捷伦34970A或安捷伦34972A,用于采集高压反应釜内部的温度、压力等数据以利于对高压反应釜内反应条件的控制。在水合反应过程中,控制水合反应器15内工作压力不低于10MPa,在数据采集仪10的监测下,反应釜中气体和水合剂(水)反应生成气体水合物。生成的气体水合物泵出到水合物存储罐中进行存储,至此,本实用新型系统完成了生物天然气的存储过程。
在需要使用时,气体水合物从水合物存储罐中泵出到水合物分解器,水合物分解器完成对气体水合物的分解,分解产生的天然气输入到供气管网中。其中,水合物分解器为相对闭合的罐体,该罐体内能进行温度、压力(如升温或降压操作)的调节,以实现气体水合物的分解。至此,本实用新型系统完成了生物天然气的使用过程。
在本实用新型实施例中,为利于水合剂的循环利用,本实用新型系统还包括水合剂回收罐24,水合物分解器、水合剂回收罐通过单向管路对接,该管路上设置实用新型23,水合剂回收罐与水合剂循环管路对接,该循环管路上设置实用新型25,水合剂回收罐为带泵的回收罐,水合剂通过所述循环管路在水合反应器15、水合物分解器、水合剂回收罐之间循环利用(循环管路与水合反应器15之间的连接管路上设置第五阀门14),进一步提高了生物天然气的存储效率。
在本实用新型系统的实际应用过程中,结合图1,该系统的具体工作流程为:
(1)经过净化处理后的生物天然气通过第一阀门1进入到气体缓冲装置2 中,再经第二阀门3进入到气体增压器5中,生物天然气经过增压处理后使其达到所需的压力条件(3.0~5.0MPa);压力表4和压力表7可显示生物天然气增压前后的压力值,生物天然气增压后再经第三阀门6进入到气体预冷装置8 中进行预冷处理(对气源预冷至273~279K);
(2)生物天然气在气体预冷装置8中进行预冷处理后,使其达到所需的温度条件;生物天然气预冷处理后,再经第四阀门9进入到水合反应器15中,可与水合剂反应生成气体水合物,实现生物天然气的高效存储。
(3)水合剂通过第五阀门14加入到水合反应器15中,生物天然气在水合反应器15中生成气体水合物,水合物通过泥浆泵16经第六阀门17输送到水合物储存罐18中,进一步提高了生物天然气的存储效率。
(4)生物天然气生成水合物后在水合物储存罐18中进行存储;在生物天然气供给过程中,水合物通过泥浆泵19经第七阀门20输送到水合物分解器21 中进行分解;水合物分解生成的生物天然气经第八阀门22进入到生物天然气输送管路中,进而实现生物天然气的稳定供气。
(5)水合物在水合物分解器21中分解后,水合剂经第九阀门23进入到水合剂回收罐24中,再经第十阀门25进入到水合剂循环管路进行循环利用。
在步骤(1)、(2)、(3)、(4)、(5),使生物天然气经气体缓冲装置2、气体增压器5、气体预冷装置8、水合反应器15、水合物储存罐18、水合物分解器21、水合剂回收罐24等环节的处理,实现生物天然气的安全高效存储。同时,生物天然气经气体增压器5、气体预冷装置8处理后,进一步提高了生物天然气的水合反应效率,进而实现生物天然气的高效存储;水合物分解后的水合剂可进行循环利用,进一步提高了生物天然气存储系统的经济性。根据生物天然气的成分,通过上述步骤,选择合适的水合物生成条件进行处理,实现生物天然气的安全高效存储。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种生物天然气存用系统,其特征在于,该系统包括:用于对生物天然气源依次进行包括缓冲、增压、预冷在内预处理的气源预处理单元,用于对预处理后的气源与水合剂进行水合反应以生成气体水合物的水合单元,用于存储所述气体水合物的水合物存储罐,以及对所述气体水合物分解为生物天然气和水合剂的水合物分解器;其中,所述气源预处理单元、水合单元、水合物存储罐、水合物分解器依次通过单向管路连接,所述水合物分解器的排气口对接气体外排管路;
所述气源预处理单元与水合单元之间的管路上设有阀门和气压表;
所述水合单元与水合物存储罐之间的管路、水合物存储罐与水合物分解器之间的管路上均设有泥浆泵和阀门。
2.如权利要求1所述的生物天然气存用系统,其特征在于,所述气源预处理单元包括通过管路依次连接的气体缓冲装置、气体增压器以及气体预冷装置,所述气体预冷装置与水合单元通过单向管路连接;
所述气体缓冲装置与气体增压器之间的管路、气体增压器与气体预冷装置之间的管路均设置有阀门、压力表;所述气体缓冲装置与生物天然气源管路对接,该管路上设置阀门。
3.如权利要求1所述的生物天然气存用系统,其特征在于,所述水合单元包括水合反应器以及数据采集仪,所述数据采集仪用于实时采集并记录水合反应器内的温度、压力数据;所述水合反应器分别与气源预处理单元、水合物存储罐通过管路连接。
4.如权利要求1所述的生物天然气存用系统,其特征在于,该系统还包括水合剂回收罐;其中,水合物分解器与水合剂回收罐管路对接,所述水合剂回收罐外接水合剂循环管路。
5.如权利要求3所述的生物天然气存用系统,其特征在于,所述气源预处理单元中对气源增压至3.0~5.0MPa,对气源预冷至273~279K;
所述水合反应器内工作压力不低于10MPa,水合反应器内设有搅拌装置,且水合反应器内添加设定浓度的气体水合物生成促进剂。
6.如权利要求1所述的生物天然气存用系统,其特征在于,所述水合剂为水。
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