CN212246928U - 一种沼气膜提纯制取生物天然气的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种沼气膜提纯制取生物天然气的装置，包括制氧机和厌氧罐、冷干机、离心风机、第一活性炭过滤器、沼气压缩机、第一换热器、气水分离器、第二换热器、油过滤器、第二活性炭过滤器、颗粒物过滤器、第一级膜组件、第三级膜组件以及二氧化碳回收机构。本实用新型涉及沼气提纯技术领域，该沼气膜提纯制取生物天然气的装置，通过第一循环管和第二循环管的一端均与第一活性炭过滤器的进气端固定连接，使该装置可装在一个或两个集装箱内，占地面积小，安装方便且便于运输，能耗较低，设备稳定性高，自动化程度高，可以通过改变三级膜组件的数量来应对不同规模的沼气提纯项目，可以同时得到高含量的CH4和CO2。

Description

一种沼气膜提纯制取生物天然气的装置

技术领域

本实用新型涉及沼气提纯技术领域，具体为一种沼气膜提纯制取生物天然气的装置。

背景技术

沼气是有机生物质经过厌氧发酵产生的，是一种宝贵的可再生清洁能源，其成分是CH4(50％-75％)、CO2(25％-45％)和少量的H2O、N2、O2、H2、H2S等气体。将CO2和其他杂质从混合气体中分离出去而得到高纯度的甲烷，成分几乎与石化天然气无异，被称为生物天然气。由于生物天然气可以直接作为石化天然气的替代燃料，所以开发生物天然气已成为增加天然气供应量的一个重要方向，沼气提纯制取生物天然气可高值化利用沼气，生物天然气可压缩用于车用燃料、并入天然气管网、热电联产、燃料电池以及化工原料等领域。

但是目前沼气提纯的工艺方法有化学吸收法、变压吸附法、水洗法和膜分离法等，其中化学吸收法、变压吸附法和水洗法的设备和工艺较为成熟，在沼气提纯领域的市场份额超过90％，但是这些方法都存在投资成本较高、运行费用较高、维护费用高、占地面积大、污染环境等问题。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种沼气膜提纯制取生物天然气的装置，解决了目前沼气提纯的工艺方法都存在投资成本较高、运行费用较高、维护费用高、占地面积大、污染环境等问题。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种沼气膜提纯制取生物天然气的装置，包括制氧机和厌氧罐、冷干机、离心风机、第一活性炭过滤器、沼气压缩机、第一换热器、气水分离器、第二换热器、油过滤器、第二活性炭过滤器、颗粒物过滤器、第一级膜组件、第三级膜组件以及二氧化碳回收机构，所述制氧机和厌氧罐、冷干机、离心风机、第一活性炭过滤器、沼气压缩机、第一换热器、气水分离器、第二换热器、油过滤器、第二活性炭过滤器、颗粒物过滤器、第一级膜组件、第三级膜组件以及二氧化碳回收机构之间均通过输送管固定连接，所述第一级膜组件的上表面设置有固定管，所述固定管的一端固定连接有第二级膜组件，所述第一活性炭过滤器的后方位置处设置有真空泵，所述第二级膜组件的一侧面和第三级膜组件的上表面分别固定连接有第一循环管和第二循环管，所述第一循环管和第二循环管的一端均与第一活性炭过滤器的进气端固定连接。

所述第一换热器包括有两个端板，两个所述端板之间设置有板片，且两个端板的一侧面四个拐角处均设置有凹槽块，所述凹槽块的内部嵌入滑动安装有L形块，两个所述L形块的一端之间套接滑动安装有固定板。

优选的，所述第一级膜组件包括有壳体，所述壳体的一侧设置有进气口，且壳体的上表面设置有渗余气口，所述壳体的另一侧设置有渗透气口，所述第一级膜组件是由数支中空纤维膜并联而成，膜的材料是聚酰亚胺。

优选的，所述真空泵的抽气端固定连接有抽气管，所述抽气管的上端与第一循环管的下表面固定连接，所述真空泵的出气端固定连接有送气管，所述送气管的一端与第一循环管的下端后表面固定连接。

优选的，所述L形块的一侧面开设有凹槽，所述凹槽的内部嵌入滑动安装有定位块，所述定位块的一侧面水平对称连接有两个第一弹簧，所述第一弹簧的一端与凹槽的内部一侧面固定连接，所述定位块的另一侧嵌入滑动安装于凹槽块的内部一侧面，所述凹槽块的内部一侧面开设有与定位块相匹配的通槽。

优选的，所述L形块的一端侧面水平对称连接有两个第二弹簧，所述固定板的两侧均开设有与L形块一端相匹配的滑槽，所述第二弹簧的一端与滑槽的内部侧面固定连接。

优选的，所述沼气压缩机的一种喷油螺杆压缩机，且沼气压缩机是通过冷却液管道与外置的水冷冷却器连接。

有益效果

本实用新型提供了一种沼气膜提纯制取生物天然气的装置，与现有技术相比具备以下有益效果：

(1)、该沼气膜提纯制取生物天然气的装置，通过固定管的一端固定连接有第二级膜组件，第一活性炭过滤器的后方位置处设置有真空泵，第二级膜组件的一侧面和第三级膜组件的上表面分别固定连接有第一循环管和第二循环管，第一循环管和第二循环管的一端均与第一活性炭过滤器的进气端固定连接，使该装置可装在一个或两个集装箱内，占地面积小，安装方便且便于运输，操作维护方便，能耗较低，设备稳定性高，自动化程度高，可以通过改变三级膜组件的数量来应对不同规模的沼气提纯项目，可以同时得到高含量的CH4和CO2，通过三级膜分离后甲烷的含量达到97％以上，符合国家天然气标准，可并入天然气管网或用作车用燃料，提高了沼气的利用效率。

(2)、该沼气膜提纯制取生物天然气的装置，通过第一换热器包括有两个端板，两个所述端板之间设置有板片，且两个端板的一侧面四个拐角处均设置有凹槽块，所述凹槽块的内部嵌入滑动安装有L形块，两个所述L形块的一端之间套接滑动安装有固定板，利用第一弹簧和第二弹簧的弹性，能够快速的将换热器上两个端板固定在一起，代替了传统换热器多个螺杆和螺母的固定方式，该装置结构设计合理，使其安装和拆卸方便，节省了时间，提高了该装置的实用性。

附图说明

图1为本实用新型结构的立体图；

图2为本实用新型第一级膜组件结构的示意图；

图3为本实用新型第一换热器结构的立体图；

图4为本实用新型L形块结构的连接示意图。

图中：1、制氧机；2、厌氧罐；3、冷干机；4、离心风机；5、第一活性炭过滤器；6、沼气压缩机；7、第一换热器；71、端板；72、板片；73、凹槽块；74、L形块；741、凹槽；742、定位块；743、第一弹簧；744、第二弹簧；75、固定板；751、滑槽；8、气水分离器；9、第二换热器；10、油过滤器；11、第二活性炭过滤器；12、颗粒物过滤器；13、第一级膜组件；131、壳体；132、进气口；133、渗余气口；134、渗透气口；14、第三级膜组件；15、二氧化碳回收机构；16、输送管；17、固定管；18、第二级膜组件；19、真空泵；191、抽气管；192、送气管；20、第一循环管；21、第二循环管。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1和图3，本实用新型提供一种技术方案：一种沼气膜提纯制取生物天然气的装置，包括制氧机1和厌氧罐2、冷干机3、离心风机4、第一活性炭过滤器5、沼气压缩机6、第一换热器7、气水分离器8、第二换热器9、油过滤器10、第二活性炭过滤器11、颗粒物过滤器12、第一级膜组件13、第三级膜组件14以及二氧化碳回收机构15，制氧机1和厌氧罐2、冷干机3、离心风机4、第一活性炭过滤器5、沼气压缩机6、第一换热器7、气水分离器8、第二换热器9、油过滤器10、第二活性炭过滤器11、颗粒物过滤器12、第一级膜组件13、第三级膜组件14以及二氧化碳回收机构15之间均通过输送管16固定连接，第一级膜组件13的上表面设置有固定管17，固定管17的一端固定连接有第二级膜组件18，第一活性炭过滤器5的后方位置处设置有真空泵19，第二级膜组件18的一侧面和第三级膜组件14的上表面分别固定连接有第一循环管20和第二循环管21，第一循环管20和第二循环管21的一端均与第一活性炭过滤器5的进气端固定连接。

第一换热器7包括有两个端板71，两个端板71之间设置有板片72，且两个端板71的一侧面四个拐角处均设置有凹槽块73，凹槽块73的内部嵌入滑动安装有L形块74，两个L形块74的一端之间套接滑动安装有固定板75。

请参阅图1，真空泵19的抽气端固定连接有抽气管191，抽气管191的上端与第一循环管20的下表面固定连接，真空泵19的出气端固定连接有送气管192，送气管192的一端与第一循环管20的下端后表面固定连接，通过抽气形成负压来改变膜间压差，从而可以调节产品气中甲烷的纯度，沼气压缩机6的一种喷油螺杆压缩机，且沼气压缩机6是通过冷却液管道与外置的水冷冷却器连接，为了对沼气进行降温冷却。

请参阅图2，第一级膜组件13包括有壳体131，壳体131的一侧设置有进气口132，且壳体131的上表面设置有渗余气口133，壳体131的另一侧设置有渗透气口134，第一级膜组件13是由数支中空纤维膜并联而成，膜的材料是聚酰亚胺。

请参阅图3-4，L形块74的一侧面开设有凹槽741，凹槽741的内部嵌入滑动安装有定位块742，定位块742的一侧面水平对称连接有两个第一弹簧743，第一弹簧743的一端与凹槽741的内部一侧面固定连接，定位块742的另一侧嵌入滑动安装于凹槽块73的内部一侧面，凹槽块73的内部一侧面开设有与定位块742相匹配的通槽，L形块74的一端侧面水平对称连接有两个第二弹簧744，固定板75的两侧均开设有与L形块74一端相匹配的滑槽751，第二弹簧744的一端与滑槽751的内部侧面固定连接，利用第一弹簧743和第二弹簧744的弹性，为了能够快速的将第一换热器7上的两个端板71给固定住。

同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。

使用时，制氧机1中产生的高纯度的氧气进入厌氧罐2内，对沼气有预脱硫的功能，厌氧罐2内产生的沼气输出到冷干机3，降低了沼气的露点，从而去除了沼气中的饱和水蒸气，离心风机4对沼气有预增压的功能，经离心风机4预增压后的沼气压力约10kPa，冷干机3输出的沼气通过离心风机4送至第一活性炭过滤器5，进一步去除沼气中的悬浮颗粒物杂质、H2S和少量VOC杂质气体，第一活性炭过滤器5输出的沼气进入沼气压缩机6，经压缩后的沼气压力约为1.2MPa-1.6MPa，沼气进入到第一换热器7中，使沼气的温度从70-80℃左右降至5-10℃左右，利用冷干机3的冷却液产生余冷来进一步降低沼气的露点，冷凝水从处于第一换热器7和第二换热器9中间的气水分离器8中排出，第二换热器9通过冷却液管道与从沼气压缩机6中出来热的冷却液管道相连，利用余热将沼气的温度从5-10℃升至40度左右，以满足进入沼气分离膜的温度要求，第二换热器9输出的沼气依次进入油过滤器10、第二活性炭过滤器11和颗粒物过滤器12，进一步去除压缩沼气中的油和细小的颗粒物杂质，从而使沼气各项指标均达到膜分离装置的设计标准，从颗粒物过滤器12输出的沼气进入第一级膜组件13的进气口132，从第一级膜组件13的渗透气口134输出的气体进入第三级膜组件14的进气口132，从第三级膜组件14的渗透气口134输出的气体可以通过二氧化碳回收机构15对CO2提纯回收，可以得到满足工业二氧化碳标准的CO2产品，从第三级膜组件14的渗余气口133输出的气体循环回送至沼气压缩机6的进气端；从第一级膜组件13的渗余气口133输出的气体进入第二级膜组件18的进气口132，从第二级膜组件18的渗透气口134输出的气体循环回送至沼气压缩机6的进气端，或者通过自动控制的真空泵19循环回送至沼气压缩机6的进气端，通过抽气形成负压来改变膜间压差，从而可以调节产品气中甲烷的纯度，从第二级膜组件18的渗余气口133输出的气体作为产品气输出，提纯后得到的生物天然气中甲烷纯度达到97％以上，甲烷损失率小于0.5％，经过净化提纯后得到的生物天然气可以并入现有的天然气管网或再次加压至CNG用作车用燃料。

进一步，对第一换热器7上的两个端板71进行固定时，在第二弹簧744的弹性下，拉动固定板75两侧的L形块74，让L形块74的另一端对准端板71上的凹槽块73中，对准后将固定板75上的两个L形块74插入到凹槽块73中，在插入凹槽块73的同时，按动凹槽741内部的定位块742，在第一弹簧743的弹性下，让定位块742滑进凹槽741的内部，之后可以将L形块74插入到凹槽块73中，插进去后，当定位块742与凹槽块73上的通槽位置相对应时，第一弹簧743会使定位块742插入到凹槽块73上的通槽中，从而将L形块74给固定住，进而完成了两个端板71之间的固定工作，当需要对其进行拆卸时，再次按动定位块742，让定位块742脱离凹槽块73上的通槽中，最后将固定板75拿掉即可完成拆卸工作。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种沼气膜提纯制取生物天然气的装置，包括制氧机(1)和厌氧罐(2)、冷干机(3)、离心风机(4)、第一活性炭过滤器(5)、沼气压缩机(6)、第一换热器(7)、气水分离器(8)、第二换热器(9)、油过滤器(10)、第二活性炭过滤器(11)、颗粒物过滤器(12)、第一级膜组件(13)、第三级膜组件(14)以及二氧化碳回收机构(15)，其特征在于：所述制氧机(1)和厌氧罐(2)、冷干机(3)、离心风机(4)、第一活性炭过滤器(5)、沼气压缩机(6)、第一换热器(7)、气水分离器(8)、第二换热器(9)、油过滤器(10)、第二活性炭过滤器(11)、颗粒物过滤器(12)、第一级膜组件(13)、第三级膜组件(14)以及二氧化碳回收机构(15)之间均通过输送管(16)固定连接，所述第一级膜组件(13)的上表面设置有固定管(17)，所述固定管(17)的一端固定连接有第二级膜组件(18)，所述第一活性炭过滤器(5)的后方位置处设置有真空泵(19)，所述第二级膜组件(18)的一侧面和第三级膜组件(14)的上表面分别固定连接有第一循环管(20)和第二循环管(21)，所述第一循环管(20)和第二循环管(21)的一端均与第一活性炭过滤器(5)的进气端固定连接；

所述第一换热器(7)包括有两个端板(71)，两个所述端板(71)之间设置有板片(72)，且两个端板(71)的一侧面四个拐角处均设置有凹槽块(73)，所述凹槽块(73)的内部嵌入滑动安装有L形块(74)，两个所述L形块(74)的一端之间套接滑动安装有固定板(75)。

2.根据权利要求1所述的一种沼气膜提纯制取生物天然气的装置，其特征在于：所述第一级膜组件(13)包括有壳体(131)，所述壳体(131)的一侧设置有进气口(132)，且壳体(131)的上表面设置有渗余气口(133)，所述壳体(131)的另一侧设置有渗透气口(134)，所述第一级膜组件(13)是由数支中空纤维膜并联而成，膜的材料是聚酰亚胺。

3.根据权利要求1所述的一种沼气膜提纯制取生物天然气的装置，其特征在于：所述真空泵(19)的抽气端固定连接有抽气管(191)，所述抽气管(191)的上端与第一循环管(20)的下表面固定连接，所述真空泵(19)的出气端固定连接有送气管(192)，所述送气管(192)的一端与第一循环管(20)的下端后表面固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种沼气膜提纯制取生物天然气的装置，其特征在于：所述L形块(74)的一侧面开设有凹槽(741)，所述凹槽(741)的内部嵌入滑动安装有定位块(742)，所述定位块(742)的一侧面水平对称连接有两个第一弹簧(743)，所述第一弹簧(743)的一端与凹槽(741)的内部一侧面固定连接，所述定位块(742)的另一侧嵌入滑动安装于凹槽块(73)的内部一侧面，所述凹槽块(73)的内部一侧面开设有与定位块(742)相匹配的通槽。

5.根据权利要求4所述的一种沼气膜提纯制取生物天然气的装置，其特征在于：所述L形块(74)的一端侧面水平对称连接有两个第二弹簧(744)，所述固定板(75)的两侧均开设有与L形块(74)一端相匹配的滑槽(751)，所述第二弹簧(744)的一端与滑槽(751)的内部侧面固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种沼气膜提纯制取生物天然气的装置，其特征在于：所述沼气压缩机(6)的一种喷油螺杆压缩机，且沼气压缩机(6)是通过冷却液管道与外置的水冷冷却器连接。

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