RU2722020C1 - Системы и способы смешивания и проверки биогаза - Google Patents
Системы и способы смешивания и проверки биогаза Download PDFInfo
- Publication number
- RU2722020C1 RU2722020C1 RU2019116486A RU2019116486A RU2722020C1 RU 2722020 C1 RU2722020 C1 RU 2722020C1 RU 2019116486 A RU2019116486 A RU 2019116486A RU 2019116486 A RU2019116486 A RU 2019116486A RU 2722020 C1 RU2722020 C1 RU 2722020C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- biogas
- energy content
- purified gas
- stream
- mixed
- Prior art date
Links
- 238000002156 mixing Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 62
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 44
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 2
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 claims description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 12
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 90
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 9
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 2
- -1 siloxanes Chemical class 0.000 description 2
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 2
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000012550 audit Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 244000144972 livestock Species 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/10—Mixing gases with gases
- B01F23/19—Mixing systems, i.e. flow charts or diagrams; Arrangements, e.g. comprising controlling means
- B01F23/191—Mixing systems, i.e. flow charts or diagrams; Arrangements, e.g. comprising controlling means characterised by the construction of the controlling means
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
- C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
- C10L3/08—Production of synthetic natural gas
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/30—Injector mixers
- B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
- B01F35/20—Measuring; Control or regulation
- B01F35/21—Measuring
- B01F35/211—Measuring of the operational parameters
- B01F35/2111—Flow rate
- B01F35/21112—Volumetric flow rate
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
- B01F35/20—Measuring; Control or regulation
- B01F35/22—Control or regulation
- B01F35/2201—Control or regulation characterised by the type of control technique used
- B01F35/2209—Controlling the mixing process as a whole, i.e. involving a complete monitoring and controlling of the mixing process during the whole mixing cycle
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
- C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
- C10L3/10—Working-up natural gas or synthetic natural gas
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/22—Fuels; Explosives
- G01N33/225—Gaseous fuels, e.g. natural gas
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D21/00—Control of chemical or physico-chemical variables, e.g. pH value
- G05D21/02—Control of chemical or physico-chemical variables, e.g. pH value characterised by the use of electric means
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/14—Injection, e.g. in a reactor or a fuel stream during fuel production
- C10L2290/143—Injection, e.g. in a reactor or a fuel stream during fuel production of fuel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/24—Mixing, stirring of fuel components
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/26—Composting, fermenting or anaerobic digestion fuel components or materials from which fuels are prepared
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/58—Control or regulation of the fuel preparation of upgrading process
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/60—Measuring or analysing fractions, components or impurities or process conditions during preparation or upgrading of a fuel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Предложена система смешивания газа для создания потока смешанного биогаза, которая содержит: источник биогазового сырья, обеспечивающий поток биогазового сырья, имеющий первое энергосодержание; первый пробоотборный зонд для отбора проб из указанного потока биогазового сырья для анализа энергосодержания; анализатор для анализа энергосодержания и выдачи сигналов данных, отражающих его; блок управления для приема указанного сигнала данных анализа энергосодержания и передачи в ответ на него сигнала управления; источник очищенного газа, выборочно сообщающийся с возможностью передачи текучей среды с указанным потоком биогазового сырья и расположенный ниже по потоку от указанного первого пробоотборного зонда, причем источник очищенного газа выборочно обеспечивает очищенный газ, имеющий известное энергосодержание, превышающее указанное первое энергосодержание; клапан, сообщающийся с помощью сигналов с указанным блоком управления для реагирования на переданный сигнал, причем указанный клапан предназначен для управления расходом очищенного газа из указанного источника очищенного газа, причем указанный клапан выполнен с возможностью приведения его в действие между первым открытым положением и вторым закрытым положением, причем указанный клапан, находясь в указанном первом открытом положении, выборочно вводит указанный очищенный газ в поток биогазового сырья для создания потока смешанного биогаза, при обнаружении падения указанного первого энергосодержания ниже предварительно заданного минимального значения; второй пробоотборный зонд для отбора проб из указанного потока смешанного биогаза, причем указанный второй пробоотборный зонд расположен ниже по потоку от указанного источника входящего очищенного газа, для анализа энергосодержания и проверки энергосодержания указанного потока смешанного биогаза на то, соответствует или превышает оно указанное предварительно заданное пороговое значение; и выход указанного потока смешанного биогаза. Также предложен способ смешивания потока биогазового сырья из первого, который используется в системе указанной выше. Технический результат - создание систем и способом обнаружения, увеличения и сохранения установленного энергосодержания биогазового потока на уровне предварительно установленного минимального порогового значения энергии сгорания, а также рассматривается создание новых систем и способа для выборочного введения и смешивания очищенного газа известного энергосодержания с потоком биогазового сырья для получения на выходе смешанного биогаза, удовлетворяющего предварительно заданному пороговому значению энергосодержания, получение на выходе смешанного биогаза, который соответствует требованиям известного энеросодержания, создание системы и способа смешивания биогаза для обеспечения порогового профиля энергии сгорания, частично на основании обнаружения, мониторинга и регулирования соответствующих расходов очищенного контрольного газа и потока биогазового сырья и создание системы смешивания газа для автоматического мониторинга уровня энергосодержания обработанного биогаза и увеличения его энергосодержания при добавлении очищенного газа после обнаружения того, что энергосодержание упало ниже выбранного порогового значения. 2 н. и 15 з. п. ф-лы, 3 ил.
Description
В данной международной заявке в соответствии с договором РСТ испрашивается приоритет патентной заявки США №15817710, поданной 20 ноября 2017 г., а также предварительной патентной заявки США №62/429409, поданной 2 декабря 2016 г.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к системе смешивания и проверки биогаза, выполненной с возможностью использования с системой очистки для обработки источников биогаза. Из потока биогазового сырья из первого источника, например, многоступенчатой системы очистки, отбирается проба для осуществления анализа состава и профиля энергии сгорания. Если обнаружено, что профиль содержания энергии сгорания падает ниже предварительно заданного минимального значения, блок управления приводит в действие клапан, расположенный в потоке очищенного газа, причем очищенный газ обладает известным энергосодержанием, для впрыска очищенного газа в поток биогазового сырья для получения смешанного биогаза. Далее из смешанного биогаза отбирают пробу для подтверждения того, что он достиг предварительно заданного порогового значения энергосодержания, которое отвечает требованиям и/или техническим характеристикам двигателя.
Уровень техники
Биогаз, также именуемый биометаном, болотным газом, свалочным газом и газом вторичной переработки, представляет собой продукт анаэробного сбраживания, например, разложения отходов при отсутствии кислорода с выделением, преимущественно, метана и углекислого газа. После надлежащей обработки до подходящей степени очистки, уловленный биогаз становится пригодным для использования в качестве «зеленого»/возобновляемого топлива или топлива для транспортных средств/двигателей, работающих на природном газе. Одна такая система для многоступенчатой подготовки биогаза подробно раскрыта в патенте США №9535045, в котором описана система для обработки биогаза. Содержание данного патента включено в настоящий документ посредством ссылки.
Различные источники выработки и сбора биогаза применяются в целом ряде отраслей, а именно, при очистке сточных вод, удалении и управлении ликвидацией твердых отходов/свалок мусора, на заводах по производству пищевых продуктов и в сельскохозяйственной промышленности, в том числе, при обработке отходов животноводства.
Однако перед эффективным использованием в качестве источника топлива, биогаз следует обработать. Такая обработка требует удаления и/или сведения к минимуму характерных примесей, присутствующих в выходном потоке биогаза. Очистка начинается с удаления твердых частиц с последующим удалением воды и - когда целевой конечный продукт будет обеспечивать высококачественный газовый поток - удалением сероводорода (H2S), соединений серы, силоксанов, углекислого газа (СО2), полученных дигерированием летучих органических соединений VOC (от англ. Volatile Organic Chemicals) и кислорода. В зависимости от требуемых стандартов очистки/энергосодержания, получаемый в результате очищенный газ может быть использован в качестве компримированного природного газа CNG (от англ. Compressed Natural Gas) для питания энергией транспортных средств.
Требования к чистоте для использования обработанного биогаза в качестве топлива для работающих на природном газе транспортных средств NGV (от англ. Natural Gas Vehicle) или компримированного природного газа (CNG) установлены в таких стандартах, как ISO 15404-2006. Дополнительно к упомянутой выше скрубберной очистке, данный стандарт предусматривает удаление всей влаги для газов, подлежащих сжатию при высоких давлениях, например, 6000 фунтов/кв.дюйм (изб.). Успешный исход такой обработки также должен быть подтвержден посредством отбора и анализа проб.
Особенно в случае с CNG, существует потребность в создании системы и способа, которые позволят сохранять предварительно установленное энергосодержание из полученного биогазового потока и обеспечат его увеличение за счет смешивания очищенного газа с биогазовым потоком, если энергосодержание упадет ниже предварительно установленного минимального порогового значения профиля энергии сгорания.
Раскрытие сущности изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание систем и способов обнаружения, увеличения и сохранения установленного энергосодержания биогазового потока на уровне предварительно установленного минимального порогового значения энергии сгорания.
Другой задачей настоящего изобретения является создание новых системы и способа для выборочного введения и смешивания очищенного газа известного энергосодержания с потоком биогазового сырья для получения на выходе смешанного биогаза, удовлетворяющего предварительно заданному пороговому значению энергосодержания.
Еще одной задачей настоящего изобретения является получение на выходе смешанного биогаза, который соответствует требованиям известного энергосодержания.
Другой задачей настоящего изобретения является создание системы и способа смешивания биогаза для обеспечения порогового профиля энергии сгорания, частично на основании обнаружения, мониторинга и регулирования соответствующих расходов очищенного контрольного газа и потока биогазового сырья.
Еще одной задачей настоящего изобретения является создание системы смешивания газа для автоматического мониторинга уровня энергосодержания обработанного биогаза и увеличения его энергосодержания при добавлении очищенного газа после обнаружения того, что энергосодержание упало ниже выбранного порогового значения.
Конкретные задачи из этих и других задач решены посредством системы смешивания газа для создания потока смешанного биогаза, отличающейся тем, что она содержит: источник биогазового сырья, обеспечивающий поток биогазового сырья, имеющий первое энергосодержание; первый пробоотборный зонд для отбора проб из указанного потока биогазового сырья для анализа энергосодержания; анализатор для анализа энергосодержания и выдачи сигналов данных, отражающих его; блок управления для приема указанного сигнала данных анализа энергосодержания и передачи в ответ на него сигнала управления; источник очищенного газа, выборочно сообщающийся с возможностью передачи текучей среды с указанным потоком биогазового сырья и расположенный ниже по потоку от указанного первого пробоотборного зонда, причем источник очищенного газа выборочно обеспечивает очищенный газ, имеющий известное энергосодержание, превышающее указанное первое энергосодержание; клапан, сообщающийся с помощью сигналов с указанным блоком управления для реагирования на переданный сигнал; причем указанный клапан предназначен для управления расходом очищенного газа из указанного источника очищенного газа, причем указанный клапан выполнен с возможностью приведения его в действие между первым открытым положением и вторым закрытым положением, причем указанный клапан, находясь в указанном первом открытом положении, выборочно вводит указанный очищенный газ в поток биогазового сырья для создания потока смешанного биогаза при обнаружении падения указанного первого энергосодержания ниже предварительно заданного минимального значения; второй пробоотборный зонд для отбора проб из указанного потока смешанного биогаза, причем указанный второй пробоотборный зонд расположен ниже по потоку от указанного источника входящего очищенного газа, для анализа энергосодержания и проверки энергосодержания указанного потока смешанного биогаза на то, соответствует или превышает оно указанное предварительно заданное пороговое значение; и выход указанного потока смешанного биогаза.
В настоящем изобретении предложен дополнительный вариант осуществления в отношении предыдущего варианта осуществления, который отличается тем, что указанный клапан представляет собой соленоидный клапан с электроприводом, сообщающийся с помощью электронных сигналов с указанным блоком управления для регулирования расхода очищенного газа, введенного в указанный биогазовый поток.
В настоящем изобретении предложен другой вариант осуществления в отношении любого из предыдущих вариантов осуществления, который отличается тем, что отбор проб из потока биогазового сырья происходит непрерывно.
В настоящем изобретении предложен другой вариант осуществления в отношении предыдущих вариантов осуществления, который дополнительно отличается тем, что отбор проб из потока биогазового сырья происходит периодически.
В настоящем изобретении предложен другой вариант осуществления в отношении любого из предыдущих вариантов осуществления, который отличается тем, что отбор проб из смешанного биогаза происходит периодически.
В настоящем изобретении предложен другой вариант осуществления в отношении любого из предыдущих вариантов осуществления, который дополнительно отличается тем, что он содержит первый датчик расхода, связанный с потоком биогазового сырья, причем указанный датчик расхода предназначен для обнаружения и выдачи сигнала, отражающего расход потока биогазового сырья, причем указанный датчик расхода сообщается с помощью сигналов с указанным блоком управления.
В настоящем изобретении предложен другой вариант осуществления в отношении приведенного выше варианта осуществления, который дополнительно отличается тем, что он содержит второй датчик расхода, связанный с указанным источником очищенного газа, причем указанный второй датчик расхода сообщается с помощью сигналов с указанным блоком управления для обнаружения и выдачи сигнала, отражающего расход очищенного газа.
В настоящем изобретении предложен другой вариант осуществления в отношении любого из предыдущих вариантов осуществления, который дополнительно отличается тем, что он содержит отражательную трубку очищенного газа для содействия повышению равномерности смешанного биогаза.
В настоящем изобретении предложен дополнительный вариант осуществления в отношении приведенного выше варианта осуществления, который отличается тем, что отражательная трубка представляет собой вытянутый цилиндр с осевым расточенным отверстием и разнесенными, радиально ориентированными отверстиями для очищенного газа для впрыска очищенного газа по значительному поперечному сечению потока биогазового сырья.
В настоящем изобретении предложен другой вариант осуществления в отношении любого из предыдущих вариантов осуществления, который отличается тем, что анализатор представляет собой двухпоточный газовый хроматограф.
В настоящем изобретении предложен другой вариант осуществления в отношении любого из предыдущих вариантов осуществления, который дополнительно отличается тем, что он содержит пробоотборную распределительную панель.
В настоящем изобретении предложен другой вариант осуществления в отношении любого из предыдущих вариантов осуществления, который отличается тем, что пробы смешанного и несмешанного биогаза передаются в анализатор из соответствующих пробоотборных зондов с использованием трубопроводов с сопровождающим подогревом.
В настоящем изобретении предложен другой вариант осуществления в отношении любого из предыдущих вариантов осуществления, который дополнительно отличается тем, что он содержит первый кондиционер проб, расположенный между и сообщающийся с возможностью передачи текучей среды с пробоотборный зондом и анализатором для сохранения стабильности паровой фазы пробы, извлеченной из потока биогазового сырья.
В настоящем изобретении предложен другой вариант осуществления в отношении приведенного выше варианта осуществления, который дополнительно отличается тем, что содержит второй кондиционер проб, связанный со вторым пробоотборным зондом.
В настоящем изобретении предложен другой вариант осуществления в отношении любого из предыдущих вариантов осуществления, который дополнительно отличается тем, что содержит системный интерфейс, имеющий процессор, экран и устройство ввода, причем системный интерфейс сообщается с помощью сигналов с блоком управления для передачи сигналов управления в блок управления и приема системных данных из блока управления.
Упомянутые выше, а также другие задачи настоящего изобретения решены посредством способа смешивания потока биогазового сырья из первого источника, имеющего первое энергосодержание, с очищенным газом из второго источника очищенного газа, имеющего известное второе энергосодержание, которое выше первого энергосодержания, для обеспечения смешанного биогаза, имеющего третье энергосодержание в выбранном диапазоне, с использованием системы смешивания газа, содержащей системный интерфейс и блок управления, сообщающийся с помощью сигналов с приводимым в действие клапаном, расположенным в источнике очищенного газа, причем способ отличается тем, что он содержит этапы, на которых: а) извлекают пробу из потока биогазового сырья; b) кондиционируют извлеченную пробу для анализа посредством анализатора энергосодержания и генерируют данные, соответствующие энергосодержанию потока биогазового сырья; с) определяют, имеет ли биогазовый поток энергосодержание, которое меньше предварительно установленного минимального значения; d) выдают сигнал управления посредством блока управления, если обнаружено, что первое энергосодержание падает ниже предварительно установленного минимального значения, и передают сигнал управления в указанный приводимый в действие клапан для впрыска очищенного газа в поток биогазового сырья для создания смешанного биогаза; е) извлекают пробу смешанного биогаза и анализируют ее энергосодержание для проверки того, превышает ли третье энергосодержание предварительно установленное минимальное значение; и выводят смешанный биогаз.
В настоящем изобретении предложен дополнительный вариант осуществления в отношении приведенного выше варианта осуществления, который отличается тем, что он содержит этапы, на которых измеряют расход потока биогазового сырья и расход потока очищенного газа, впрыскиваемого в поток биогазового сырья, и создают отношение расходов на основании измеренных соответствующих расходов потока.
В настоящем изобретении предложена система смешивания и сохранения энергосодержания биогаза, выполненная с возможностью мониторинга характеристик потока биогазового сырья из первого источника и управления введением очищенного газа из источника очищенного газа, например, природного газа или пропана с известным, повышенным значением энергосодержания, для получения смешанного биогаза с увеличенным энергосодержанием, отвечающим требованиям конкретных стандартов и/или установленных протоколов гарантии для двигателей, работающих на CNG.
Система смешивания газа может быть легко использована в комбинации с многоступенчатой системой, обеспечивающей поток биогазового сырья, как раскрыто в упомянутом выше патенте US 9535045. Очищенный газовый поток, имеющий профиль энергии сгорания, пригодный для увеличения общего энергосодержания потока биогазового сырья, выборочно вводится в поток биогазового сырья.
В примерном варианте осуществления система смешивания газа содержит по меньшей мере первый и второй пробоотборные зонды, расположенные в потоках биогазового сырья и смешанного биогаза в местах перед и после секции трубы для смешивания газа, соответственно. Первый пробоотборный зонд используется для извлечения несмешанной пробы из потока биогазового сырья, которая напрямую передается в надлежащий анализатор, например, газовый хроматограф GC (от англ. Gas Chromatograph). Если обнаружено, что уровень энергии сгорания несмешанного биогаза падает ниже предварительно выбранного минимального значения, из блока управления передается сигнал для открытия приводимого в действие клапана (например, электромеханического, соленоидного клапана и т.д.), расположенного между источником очищенного газа и потоком биогазового сырья. После приведения в действие, клапан переключается из закрытого в модулированное открытое или полностью открытое положение для введения очищенного газа в поток биогазового сырья для создания смешанного биогаза с более высоким общим энергосодержанием. Второй пробоотборный зонд, расположенный ниже по потоку, извлекает пробу смешанного биогаза ниже по потоку от впрыска очищенного газа, которая проходит в анализатор для оценки состава/энергосодержания. Данные, полученные из пробы смешанного биогаза, передаются из анализатора в блок управления с целью проверки достижения необходимого повышения энергосодержания для удовлетворения требований к уровню качества конечного пользователя. Данные также используются для управления расходом очищенного газа, впрыскиваемого в поток биогазового сырья, для сведения к минимуму отходов, возникающих в результате введения избыточного очищенного газа в поток биогазового сырья.
Введение очищенного газа в поток биогазового сырья необязательно происходит непрерывно. Если определено, что состав/энергосодержание пробы несмешанного биогазового сырья при первом отборе является достаточным, то нет никакой необходимости в увеличении профиля энергии потока биогазового сырья. В таком случае блок управления удерживает приводимый в действие клапан в закрытом положении и обеспечивает возможность прохождения потока биогазового сырья на выход системы без смешивания с очищенным газом.
Предлагаемые в настоящем изобретении способ и система могут также содержать датчики расхода для обнаружения и измерения расхода потока несмешанного биогазового сырья и расхода потока очищенного газа с обеспечением передачи сигнала в блок управления. Результаты определения расходов предоставляют дополнительные данные, которые дополняют результаты определения и анализа энергосодержания соответствующего биогазового потока и входящего очищенного газа. Такие результаты измерения расхода могут обеспечивать повышение точности в качестве избыточного альтернативного измерения, подтверждающего получение надлежащего смешивания, и могут сигнализировать о необходимости увеличения или уменьшения количества очищенного газа, впрыскиваемого в поток биогазового сырья. Если обработанные данные о расходе указывают на необходимость увеличить или уменьшить объемный расход очищенного газа, блок управления отправляет сигнал, отражающий необходимость регулирования расхода очищенного газа через клапан.
Предлагаемые в настоящем изобретении способ и система смешивания газа также могут содержать отражательную трубку очищенного газа, примыкающую в точке впрыска, для содействия более равномерному введению очищенного газа по поперечному сечению в поток биогазового сырья.
Термины, используемые в настоящем изобретении, предназначены только для описания конкретных вариантов осуществления и не служат для ограничения настоящего изобретения.
Используемые в настоящих материалах слова для обозначения формы единственного числа, такие как «некоторый», «какой-либо» и «указанный», также включают в себя форму множественного числа, если из контекста явным образом не следует иное. Также, следует понимать, что корневые понятия «включать в себя» и/или «иметь», при использовании в настоящем описании, указывают на наличие изложенных признаков, этапов, операций, элементов и/или компонентов, однако не исключают наличие или добавление по меньшей мере одного другого признака, этапа, операции, элемента, компонента и/или их групп.
Используемые в настоящих материалах понятия «отличающийся», «содержит», «содержащий», «включает в себя», «включающий в себя», «имеет», «имеющий» или любые другие их вариации, охватывают не исключающее включение. Например, процесс, способ, изделие или аппарат, которые содержат перечень признаков, необязательно ограничиваются только этими признаками, но могут включать в себя другие признаки, прямо не перечисленные или присущие такому процессу, способу, изделию или аппарату.
В определительных целях используемое в настоящем описании понятие «соединенный» включает в себя физическое, прямое или непрямое, соединение, прикрепление или регулируемую установку. Таким образом, если конкретно не задано, предполагается, что понятие «соединенный» охватывает любое работоспособное соединение.
В данном подробном описании, ссылки на «один вариант осуществления», «некоторый вариант осуществления» или «в вариантах осуществления» означают, что признак, на который дана ссылка, содержится по меньшей мере в одном варианте осуществления настоящего изобретения. Кроме того, отдельные ссылки на «один вариант осуществления», «некоторый вариант осуществления» или «варианты осуществления» не обязательно относятся к одному и тому же варианту осуществления; однако, при этом такие варианты осуществления не являются взаимоисключающими, если это не указано, и кроме случаев, которые будут очевидны специалисту в данной области техники. Таким образом, настоящее изобретение также включает в себя любое разнообразие комбинаций и/или объединений раскрытых здесь вариантов осуществления.
Если прямо не указано противоположное, используемый в настоящем изобретении союз «или» относится к включающему «ИЛИ», а не к исключающему «ИЛИ». Например, условие «А или В» удовлетворяется одной из следующих ситуаций: А - это истина (или наличие), а В - это ложь (или отсутствие), А - это ложь (или отсутствие), а В - это истина (или наличие), и оба и А, и В являются истиной (или имеются в наличии).
Используемые в настоящих материалах понятия «по существу», «в целом» или другие градационные слова являются относительными модификаторами, предназначенными для обозначения допустимого отличия от определяемых таким образом характеристик. Предполагается, что они не ограничиваются абсолютным значением или характеристикой, которую они определяют, а, скорее, имеют большую физическую или функциональную характеристику, чем противоположная им, и предпочтительно достигают или приближаются к такой физической или функциональной характеристике.
В нижеследующем описании приведены ссылки на прилагаемые чертежи, представленные в качестве иллюстраций конкретных вариантов осуществления, в виде которых настоящее изобретение может быть воплощено на практике. Нижеследующие проиллюстрированные варианты осуществления описаны достаточно подробно для того, чтобы специалист в данной области техники смог осуществить настоящее изобретение. Следует понимать, что могут быть использованы и другие варианты осуществления и что в настоящее изобретение могут быть внесены конструктивные изменения с учетом известных в настоящее время конструктивных и/или функциональных эквивалентов, без выхода за пределы объема правовой охраны настоящего изобретения.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан пример структурной схемы известной из уровня техники многоступенчатой системы очистки биогаза.
На фиг. 2 показана технологическая схема системы смешивания и проверки биогаза согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 3 показана технологическая схема системы смешивания и проверки биогаза согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 показана известная из уровня техники многоступенчатая система 10 очистки биогаза, имеющая четыре различных уровня обработки. Раскрытая многоступенчатая система 10 очистки относится к типу, содержащему объект патента США №9535045, содержание которого в полном объеме включено в настоящий документ посредством ссылки.
На фиг. 2 показана система 20 смешивания газа, которая является объектом настоящего изобретения. Система 20 смешивания газа соединена на уровне 22 выхода очищенного биогаза многоступенчатой системы 10 очистки. Газ, прошедший скрубберную очистку и имеющий значение приблизительно 900-950 БТЕ, удаляется из многоступенчатой системы 10 очистки, а поток биогазового сырья направляется через канал 22 для биогазового сырья, проходя через первый пробоотборный зонд 24, в котором происходит отбор проб из потока несмешанного биогазового сырья. Проба биогазового сырья передается в первый блок 28 кондиционирования проб газа для обеспечения надлежащего давления и температуры во время падения давления, которое необходимо для прохождения пробы из точки отбора в анализатор при не повреждающем давлении. Примером такого блока кондиционирования является система кондиционирования проб «Mustang Model 2» и система, подобная той, что раскрыта и описана в документе US 7484404 и его последующих документах, содержание которых включено в настоящий документ посредством ссылки.
В вариантах осуществления, имеющих анализатор 30, расположенный на расстоянии от кондиционера, кондиционированная проба биогаза предпочтительно передается через термостабилизированный трубопровод 26 с сопровождающим подогревом из блока 28 кондиционирования проб в анализатор 30 в массиве анализа проб. Обеспечение энергии для обогрева трубопровода данного типа раскрыто в документе US 7162933, содержание которого включено в настоящий документ посредством ссылки. Анализатор 30 предпочтительно оснащен несколькими входами, например, представляет собой хроматограф «ROSEMOUNT 570», предоставляемый компанией «Emerson» и способный измерять значение БТЕ множества потоков газовых проб.
После анализа проб посредством анализатора 30, данные передаются в блок 32 управления, например, PLC/PID контроллер, который в проиллюстрированном варианте осуществления представляет собой контроллер компании «WATLOW», и отображаются с использованием системного интерфейса 34, имеющего процессор, сенсорный экран и устройство ввода. Системный интерфейс 34 предпочтительно связан с портативным компьютером или другим дисплеем, соединенным с ним. На основании данных, обработанных блоком 32 управления, и требований конечного пользователя к энергосодержанию, блок 32 управления открывает приводимый в действие клапан 36, например, соленоидный клапан, в канале 38 для очищенного газа с целью обеспечения смешивания некоторого объема очищенного газа из источника 40 очищенного газа, имеющего известное энергосодержание, с потоком биогаза в канале 22 для биогазового сырья. Источник 40 очищенного газа предпочтительно представляет собой источник, например, пропана или высокоочищенного природного газа с высоким, известным уровнем энергосодержания, который будет увеличивать общее энергосодержание биогаза в потоке биогазового сырья, при смешивании с ним.
Клапан 36 сообщается с помощью сигналов с блоком 32 управления, например, с помощью беспроводной или электрической связи, и взаимодействует для регулирования расхода очищенного газа через канал 38 для очищенного газа. Если на основании данных из пробы потока биогаза установлено, что предварительно существующие характеристики состава пробы в несмешанном состоянии являются достаточными для удовлетворения целевых требований к качеству, необходимость во введении очищенного газа в поток биогазового сырья отсутствует. В таком случае, блок 32 управления обеспечивает, чтобы указанный приводимый в действие клапан 36 был приведен в действие/оставался в закрытом положении, позволяя, тем самым, несмешанному газу протекать вниз для передачи потребителю или использования в иных целях. Однако, чаще всего, поток биогазового сырья имеет уровень энергосодержания ниже предписанного минимального порогового значения. В таком случае, необходимо увеличение энергосодержания.
Для обеспечения такого увеличения, раскрытый вариант с фиг. 2 имеет стык 42, расположенный в точке пересечения канала 22 для биогазового сырья и канала 38 для очищенного газа. Поток очищенного газа протекает через канал 38 для очищенного газа и впрыскивается в поток биогазового сырья на стыке 42 труб смешивания.
Полученный в результате поток смешанного биогаза движется вниз от стыка 42 труб смешивания газа мимо второго встроенного пробоотборного зонда 44 на выход. В месте отбора, проба извлекается, опционально проходит через блок 48 кондиционирования проб и передается в анализатор. Если система имеет второй анализатор 50, то проба может быть напрямую направлена в него, или, как проиллюстрировано на чертежах, через коллектор или распределительную панель 45 анализатора, что обеспечивает контролируемое последовательное распределение пробы несмешанного биогаза в тот же самый анализатор 30, который применяется для анализа исходного потока биогазового сырья. В случае направления в анализатор 30, канал передачи пробы содержит соленоидный клапан 46, связанный с блоком управления для обеспечения изоляции этой линии от любого входа несмешанной пробы, проходящей в анализатор из пробоотборного зонда 24, а канал для несмешанной пробы содержит изолирующий клапан 46 для предотвращения нежелательного примешивания потоков в анализатор 30 и для обеспечения функционального управления смешанными и несмешанными пробами газа, введенными в анализатор 30 для анализа свойств газа множество потоков проб.
После передачи отобранной пробы в анализатор 30 и, в случае потока несмешанного газа во второй анализатор 50, данные анализа энергосодержания передаются в блок 32 управления. Если профиль сгорания газа потока несмешанного биогазового сырья удовлетворяет предварительно установленным минимальным требованиям конечного пользователя, клапан 36 остается закрытым. Однако если минимальное значение преодолено, то блок 32 управления отправляет пусковой сигнал на открытие клапана 36 для введения очищенного газа в поток биогазового сырья и создания смешанного биогаза. Далее смешанный биогаз подвергается отбору проб, периодически или непрерывно, и анализу для оценки энергосодержания смешанного биогаза, для гарантии того, что минимальные требования к энергосодержанию были соблюдены или продолжают соблюдаться. После обнаружения того, что поток биогазового сырья обладает достаточным энергосодержанием, блок 32 управления отключает соленоидный клапан для предотвращения введения очищенного газа в поток биогазового сырья.
Используя служебные программы, такие как «SOFTVIEW», связанные с процессором/системным интерфейсом 34, оператор может поддерживать отношение расходов, пригодное для обеспечения желаемого профиля сгорания биогаза. В вариантах осуществления, контроллер «WATLOW» переключается на автоматическое управление расходом при обнаружении им отказа на входе сигналов из блока GC. Это приводит к увеличению эффективности и уменьшению времени простоя, что, в свою очередь, позволяет увеличить производительность и прибыль. Оператор может блокировать автоматическое управление расходом за счет опционального переключения системного контроллера 32 в ручной режим.
На фиг. 3 показан второй вариант осуществления системы 20 смешивания биогаза согласно настоящему изобретению, в которой анализатор 30 и второй анализатор 50 передают данные напрямую в системный интерфейс 34, а системный интерфейс 34 устанавливает сигнальную связь с блоком 32 управления. Система 20 смешивания биогаза дополнительно содержит модульную распределительную панель 45, например, MMADP, предоставляемую компанией «Mustang Sampling)), Равенсвуд, Западная Виргиния, для выборочной изоляции и управления давлением пробы смешанного газа, соответственно, передаваемой в анализатор (30, 50).
Варианты осуществления могут также содержать щит 52 управления оператора системы, который предоставляет оператору мгновенный доступ к результатам измерения энергосодержания из анализатора (или анализаторов) и данным о расходе, полученным посредством детекторов 54. Как показано на чертежах, щит 52 управления соединен с блоком 32 управления и может обеспечивать оператору опциональные средства ручного управления в обход автоматики для любого из соленоидных клапанов с электроприводом в системе и, тем самым, позволяет управлять выходом потока биогазового сырья и впрыском в него очищенного газа. Щит 52 управления может также иметь функцию записи данных для архивации и создания документов по энергоаудиту.
В усовершенствованном варианте осуществления, способствующем улучшению равномерного смешивания двух потоков на стыке 42, очищенный газ может быть введен в биогазовый поток через отражательную трубку, выдающуюся в поток биогазового сырья. Наличие группы радиально ориентированных, разнесенных в осевом направлении отверстий, на предварительно заданных промежутках вдоль длины отражательной трубки, способствует более равномерному примешиванию очищенного газа к потокам биогазового сырья и, следовательно, более равномерно смешанному продукту.
В другом модифицированном варианте, не выходящем за рамки объема правовой охраны и сущности настоящего изобретения, система, содержащая двухпоточный хроматограф, например, проиллюстрированный на фиг. 2, имеет контур управления расходом, который обеспечивает измерение расхода на основании избыточных сведений об эффективном объеме впрыска очищенного газа и/или возможность для оператора продолжить выполнение операций в случае, если хроматограф отключается или требует технического обслуживания. Хотя такой контур не обеспечивает подтверждение при его самостоятельном использовании, с опорой на результаты измерения расхода, наличие контура управления расходом позволяет продолжить смешивание очищенного газа на усмотрение оператора. Такой вариант осуществления содержит преобразователь 54 расхода, например, преобразователь с встроенной измерительной диафрагмой модели 30515FP компании «ROSEMOUNT», расположенный на линии между блоком 32 управления и, соответственно, каналом 22 для биогазового сырья и каналом 38 для очищенного газа. Преобразователь 54 расхода измеряет соответствующие расходы в канале 22 для потока биогазового сырья и, при задействовании, в канале 36 для очищенного газа. Отображаемое отношение расходов указывает на оцененный, но не подтвержденный уровень БТЕ/энергосодержания выходного смешанного потока. В сочетании с анализом посредством хроматографа, расходы, обнаруженные посредством преобразователей 54 расхода, могут быть использованы для вычисления параметров регулирования для потока через приводимый в движение клапан 36.
Специалисту в данной области техники очевидно, что после ознакомления с информацией, предоставленной в приведенном выше описании и на прилагаемых чертежах, на ум могут прийти другие различные модификации и варианты осуществления настоящего изобретения. Таким образом, следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается конкретными раскрытыми здесь вариантами осуществления, и что различные многочисленные модификации и другие варианты осуществления настоящего изобретения будут подпадать в пределы объема правовой охраны настоящего изобретения. Кроме того, хотя в настоящем изобретении использованы конкретные понятия, они применяются только в общем и иллюстративном смысле, а не для ограничения описания настоящего изобретения.
Промышленная применимость
Настоящее изобретение позволяет гарантировать, что профиль энергии сгорания выходного потока биогаза будет удовлетворять требованиям конечного пользователя за счет смешивания очищенного газа известного, более высокого энергосодержания, с потоком исходного биогазового сырья, когда энергосодержание потока биогазового сырья падает ниже предварительно установленного минимального порогового значения.
Claims (30)
1. Система смешивания газа для создания потока смешанного биогаза,
отличающаяся тем, что она содержит:
источник биогазового сырья, обеспечивающий поток биогазового сырья, имеющий первое энергосодержание;
первый пробоотборный зонд для отбора проб из указанного потока биогазового сырья для анализа энергосодержания;
анализатор для анализа энергосодержания и выдачи сигналов данных, отражающих его;
блок управления для приема указанного сигнала данных анализа энергосодержания и передачи в ответ на него сигнала управления;
источник очищенного газа, выборочно сообщающийся с возможностью передачи текучей среды с указанным потоком биогазового сырья и расположенный ниже по потоку от указанного первого пробоотборного зонда, причем источник очищенного газа выборочно обеспечивает очищенный газ, имеющий известное энергосодержание, превышающее указанное первое энергосодержание;
клапан, сообщающийся с помощью сигналов с указанным блоком управления для реагирования на переданный сигнал, причем указанный клапан предназначен для управления расходом очищенного газа из указанного источника очищенного газа, причем указанный клапан выполнен с возможностью приведения его в действие между первым открытым положением и вторым закрытым положением, причем указанный клапан, находясь в указанном первом открытом положении, выборочно вводит указанный очищенный газ в поток биогазового сырья для создания потока смешанного биогаза, при обнаружении падения указанного первого энергосодержания ниже предварительно заданного минимального значения;
второй пробоотборный зонд для отбора проб из указанного потока смешанного биогаза, причем указанный второй пробоотборный зонд расположен ниже по потоку от указанного источника входящего очищенного газа, для анализа энергосодержания и проверки энергосодержания указанного потока смешанного биогаза на то, соответствует или превышает оно указанное предварительно заданное пороговое значение; и выход указанного потока смешанного биогаза.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что указанный клапан представляет собой соленоидный клапан с электроприводом, сообщающийся с помощью электронных сигналов с указанным блоком управления для регулирования расхода очищенного газа, введенного в указанный биогазовый поток.
3. Система по любому из пп. 1-2, отличающаяся тем, что отбор проб из потока биогазового сырья происходит непрерывно.
4. Система по любому из пп. 1-2, отличающаяся тем, что отбор проб из потока биогазового сырья происходит периодически.
5. Система по п. 4, отличающаяся тем, что отбор проб из смешанного биогаза происходит периодически.
6. Система по п. 1, дополнительно отличающаяся тем, что она содержит первый датчик расхода, связанный с потоком биогазового сырья, причем указанный датчик расхода предназначен для обнаружения и выдачи сигнала, отражающего расход потока биогазового сырья, причем указанный датчик расхода сообщается с помощью сигналов с указанным блоком управления.
7. Система по п. 6, дополнительно отличающаяся тем, что она содержит второй датчик расхода, связанный с указанным источником очищенного газа, причем указанный второй датчик расхода сообщается с помощью сигналов с указанным блоком управления для обнаружения и выдачи сигнала, отражающего расход очищенного газа.
8. Система по любому из пп. 1 или 7, дополнительно отличающаяся тем, что она содержит отражательную трубку очищенного газа для содействия повышению равномерности смешанного биогаза.
9. Система по п. 8, отличающаяся тем, что отражательная трубка представляет собой вытянутый цилиндр с осевым расточенным отверстием и разнесенными, радиально ориентированными отверстиями для очищенного газа для впрыска очищенного газа по значительному поперечному сечению потока биогазового сырья.
10. Система по любому из пп. 1 или 7, отличающаяся тем, что анализатор представляет собой двухпоточный газовый хроматограф.
11. Система по любому из пп. 1 или 7, дополнительно отличающаяся тем, что она содержит пробоотборную распределительную панель.
12. Система по любому из пп. 1 или 7, отличающаяся тем, что пробы смешанного и несмешанного биогаза передаются в анализатор из соответствующих пробоотборных зондов с использованием трубопроводов с сопровождающим подогревом.
13. Система по любому из пп. 1 или 7, дополнительно отличающаяся тем, что она содержит первый кондиционер проб, расположенный между и сообщающийся с возможностью передачи текучей среды с пробоотборным зондом и анализатором для сохранения стабильности паровой фазы пробы, извлеченной из потока биогазового сырья.
14. Система по п. 13, дополнительно отличающаяся тем, что она содержит второй кондиционер проб, связанный со вторым пробоотборным зондом.
15. Система по любому из пп. 1 или 7, дополнительно отличающаяся тем, что она содержит системный интерфейс, имеющий процессор, сенсорный экран и устройство ввода, причем указанный системный интерфейс сообщается с помощью сигналов с блоком управления для передачи сигналов управления в блок управления и приема системных данных из блока управления.
16. Способ смешивания потока биогазового сырья из первого источника, имеющего первое энергосодержание, с очищенным газом из второго источника очищенного газа, имеющего известное второе энергосодержание, которое выше первого энергосодержания, для получения смешанного биогаза, имеющего третье энергосодержание в выбранном диапазоне, с использованием системы смешивания газа, содержащей системный интерфейс и блок управления, сообщающийся с помощью сигналов с приводимым в действие клапаном, расположенным в источнике очищенного газа, причем способ отличается тем, что содержит этапы, на которых:
а) извлекают пробу из потока биогазового сырья;
b) кондиционируют извлеченную пробу для анализа посредством анализатора энергосодержания и генерируют данные, соответствующие энергосодержанию потока биогазового сырья;
с) определяют, имеет ли биогазовый поток энергосодержание, которое меньше предварительно установленного минимального значения;
d) выдают сигнал управления посредством блока управления, если обнаружено, что первое энергосодержание падает ниже предварительно установленного минимального значения, и передают сигнал управления в указанный приводимый в действие клапан для впрыска очищенного газа в поток биогазового сырья для создания смешанного биогаза;
е) извлекают пробу смешанного биогаза и анализируют ее энергосодержание для проверки того, превышает ли третье энергосодержание предварительно установленное минимальное значение; и выводят смешанный биогаз.
17. Способ по п. 16, дополнительно отличающийся тем, что он содержит этапы, на которых измеряют расход потока биогазового сырья и расход потока очищенного газа, вспрыскиваемого в поток биогазового сырья, и создают отношение расходов на основании измеренных соответствующих расходов потока.
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201662429409P | 2016-12-02 | 2016-12-02 | |
US62/429,409 | 2016-12-02 | ||
US15/817,710 | 2017-11-20 | ||
US15/817,710 US10214702B2 (en) | 2016-12-02 | 2017-11-20 | Biogas blending and verification systems and methods |
PCT/US2017/063846 WO2018102493A1 (en) | 2016-12-02 | 2017-11-30 | Biogas blending and verification systems and methods |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2722020C1 true RU2722020C1 (ru) | 2020-05-26 |
Family
ID=62240431
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019116486A RU2722020C1 (ru) | 2016-12-02 | 2017-11-30 | Системы и способы смешивания и проверки биогаза |
Country Status (13)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10214702B2 (ru) |
EP (1) | EP3548885B1 (ru) |
JP (1) | JP6955562B2 (ru) |
KR (1) | KR102308358B1 (ru) |
CN (1) | CN110023751A (ru) |
AU (1) | AU2017368129B2 (ru) |
CA (1) | CA3044256C (ru) |
CL (1) | CL2019001345A1 (ru) |
CO (1) | CO2019005531A2 (ru) |
MX (1) | MX2019006258A (ru) |
PL (1) | PL3548885T3 (ru) |
RU (1) | RU2722020C1 (ru) |
WO (1) | WO2018102493A1 (ru) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2903679C (en) * | 2015-09-11 | 2016-08-16 | Charles Tremblay | Method and system to control the methane mass flow rate for the production of liquefied methane gas (lmg) |
US10466144B2 (en) * | 2017-09-29 | 2019-11-05 | Mustang Sampling, Llc | Multi-source, flow-weighted composite sample system |
US20210317377A1 (en) | 2018-07-10 | 2021-10-14 | Iogen Corporation | Method and system for producing a fuel from biogas |
US10760024B2 (en) * | 2018-07-10 | 2020-09-01 | Iogen Corporation | Method and system for upgrading biogas |
EP3997379A4 (en) | 2019-07-09 | 2024-05-01 | Iogen Corporation | METHOD AND SYSTEM FOR PRODUCING A FUEL FROM BIOGAS |
CN113719834A (zh) * | 2021-09-03 | 2021-11-30 | 新疆广陆能源科技股份有限公司 | 多介质混相气体发生系统及调控发生器产气的方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20140311213A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-10-23 | Mustang Sampling, Llc | Composite Gas Sampling System |
US20150047712A1 (en) * | 2012-09-17 | 2015-02-19 | Jp3 Measurement, Llc | Method and System for Blending Fluids |
RU150492U1 (ru) * | 2014-07-30 | 2015-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ "МЭИ") | Биогазовая установка с устройством регулирования выхода биогаза |
US20150362468A1 (en) * | 2014-06-16 | 2015-12-17 | Mustang Sampling, Llc | Low Pressure Biogas Sample Takeoff and Conditioning System |
Family Cites Families (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3702619A (en) | 1971-01-28 | 1972-11-14 | Shell Oil Co | In-line mixing apparatus for gases |
US3948281A (en) * | 1973-02-22 | 1976-04-06 | Scott Environmental Technology, Inc. | Gas blending using null balance analyzer |
US4277254A (en) * | 1980-02-15 | 1981-07-07 | Energy Systems, Incorporated | Control system and apparatus for producing compatible mixtures of fuel gases |
US6298652B1 (en) | 1999-12-13 | 2001-10-09 | Exxon Mobil Chemical Patents Inc. | Method for utilizing gas reserves with low methane concentrations and high inert gas concentrations for fueling gas turbines |
JP2002226878A (ja) * | 2001-02-07 | 2002-08-14 | Shimizu Corp | バイオガスの利用方法および利用設備 |
US20040182134A1 (en) * | 2003-03-17 | 2004-09-23 | Stephen Staphanos | Gas chromatograph with fast BTU analysis |
JP2004278468A (ja) * | 2003-03-18 | 2004-10-07 | Ntt Power & Building Facilities Inc | 燃料供給装置 |
US7063097B2 (en) * | 2003-03-28 | 2006-06-20 | Advanced Technology Materials, Inc. | In-situ gas blending and dilution system for delivery of dilute gas at a predetermined concentration |
AU2005260719B2 (en) * | 2004-06-30 | 2010-07-22 | Mustang Sampling, Llc | Gas sample conditioning system |
CA2605119C (en) | 2005-02-22 | 2014-12-16 | Valtronics, Inc. | Liquid gas vaporization and measurement system and method |
US7497191B2 (en) * | 2006-02-06 | 2009-03-03 | Eden Innovations Ltd. | System and method for producing, dispensing, using and monitoring a hydrogen enriched fuel |
JP2010095639A (ja) * | 2008-10-17 | 2010-04-30 | Takenaka Komuten Co Ltd | 燃料用ガス混合装置及びガス混合燃焼式発電設備 |
US8158378B2 (en) | 2010-02-03 | 2012-04-17 | Guild Associates, Inc. | Utilizing waste tail gas from a separation unit biogas upgrade systems as beneficial fuel |
CN102154046B (zh) | 2011-03-07 | 2013-07-17 | 罗东晓 | 一种对垃圾填埋场沼气进行处理并加以利用的方法 |
WO2012148441A1 (en) | 2011-04-25 | 2012-11-01 | Aether Dbs | System and method for blending biogas |
JP4934230B1 (ja) * | 2011-11-17 | 2012-05-16 | 株式会社神鋼環境ソリューション | 都市ガス製造方法及び装置 |
JP5119370B1 (ja) * | 2012-06-01 | 2013-01-16 | 株式会社神鋼環境ソリューション | 都市ガス導管へのバイオガス注入設備 |
CN102895890A (zh) * | 2012-09-03 | 2013-01-30 | 杭州萧山管道燃气发展有限公司 | 天燃气与沼气的混合气混管结构及其制备方法 |
DE102012110596A1 (de) * | 2012-11-06 | 2014-05-08 | Holger Klos | Verfahren und Vorrichtung zum Bereitstellen eines Gasgemischs |
US8748677B2 (en) * | 2012-11-12 | 2014-06-10 | Sunoco Partners Marketing & Terminals L.P. | Expansion of fuel streams using mixed hydrocarbons |
US20150000426A1 (en) | 2013-06-26 | 2015-01-01 | Mustang Sampling, Llc | Sample Conditioning System for Low Pressure Gas |
KR20150008569A (ko) * | 2013-07-15 | 2015-01-23 | 한국동서발전(주) | 혼합 가스 제어 장치 및 방법 |
FR3020966B1 (fr) * | 2014-05-15 | 2017-10-27 | Air Liquide | Procede d'injection de biomethane dans un reseau de gaz naturel |
US20160068777A1 (en) * | 2014-09-05 | 2016-03-10 | General Electric Company | Gas turbine fuel blending using inferred fuel compositions |
CN204365160U (zh) * | 2014-12-26 | 2015-06-03 | 大连贝斯特环境工程设备有限公司 | 一种scr脱硝动态氨空混合器 |
JP2016191024A (ja) * | 2015-03-31 | 2016-11-10 | 東京瓦斯株式会社 | ガス調整装置、燃焼システム及びプログラム |
-
2017
- 2017-11-20 US US15/817,710 patent/US10214702B2/en active Active
- 2017-11-30 WO PCT/US2017/063846 patent/WO2018102493A1/en active Application Filing
- 2017-11-30 RU RU2019116486A patent/RU2722020C1/ru active
- 2017-11-30 CA CA3044256A patent/CA3044256C/en active Active
- 2017-11-30 CN CN201780074440.3A patent/CN110023751A/zh active Pending
- 2017-11-30 KR KR1020197017278A patent/KR102308358B1/ko active IP Right Grant
- 2017-11-30 MX MX2019006258A patent/MX2019006258A/es unknown
- 2017-11-30 EP EP17877358.6A patent/EP3548885B1/en active Active
- 2017-11-30 AU AU2017368129A patent/AU2017368129B2/en active Active
- 2017-11-30 JP JP2019529903A patent/JP6955562B2/ja active Active
- 2017-11-30 PL PL17877358T patent/PL3548885T3/pl unknown
-
2019
- 2019-05-16 CL CL2019001345A patent/CL2019001345A1/es unknown
- 2019-05-28 CO CONC2019/0005531A patent/CO2019005531A2/es unknown
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20150047712A1 (en) * | 2012-09-17 | 2015-02-19 | Jp3 Measurement, Llc | Method and System for Blending Fluids |
US20140311213A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-10-23 | Mustang Sampling, Llc | Composite Gas Sampling System |
US20150362468A1 (en) * | 2014-06-16 | 2015-12-17 | Mustang Sampling, Llc | Low Pressure Biogas Sample Takeoff and Conditioning System |
RU150492U1 (ru) * | 2014-07-30 | 2015-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ "МЭИ") | Биогазовая установка с устройством регулирования выхода биогаза |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2018102493A1 (en) | 2018-06-07 |
PL3548885T3 (pl) | 2022-02-07 |
CA3044256C (en) | 2019-09-03 |
JP2020512423A (ja) | 2020-04-23 |
KR102308358B1 (ko) | 2021-10-01 |
EP3548885A4 (en) | 2020-08-12 |
AU2017368129B2 (en) | 2020-02-20 |
EP3548885A1 (en) | 2019-10-09 |
US20180155649A1 (en) | 2018-06-07 |
EP3548885B1 (en) | 2021-08-18 |
CA3044256A1 (en) | 2018-06-07 |
MX2019006258A (es) | 2019-08-01 |
AU2017368129A1 (en) | 2019-06-06 |
CN110023751A (zh) | 2019-07-16 |
JP6955562B2 (ja) | 2021-10-27 |
KR20190085978A (ko) | 2019-07-19 |
CO2019005531A2 (es) | 2019-08-20 |
US10214702B2 (en) | 2019-02-26 |
CL2019001345A1 (es) | 2019-08-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2722020C1 (ru) | Системы и способы смешивания и проверки биогаза | |
Chew et al. | A practical hybrid modelling approach for the prediction of potential fouling parameters in ultrafiltration membrane water treatment plant | |
KR102223988B1 (ko) | 저압 바이오가스 샘플의 채취 및 조절을 위한 시스템 | |
EP2075403A1 (en) | Real-time measurement of reservoir fluid properties | |
WO2014075031A1 (en) | Development of continuous online salt-in-crude analyzer | |
CN104977394A (zh) | 一种燃气组分和热值在线测量装置 | |
Schmidt et al. | Process monitoring and control for an anaerobic covered lagoon treating abattoir wastewater | |
CN108224097A (zh) | 一种天然气管道泄漏报警系统和检测方法 | |
EP2045507B1 (en) | Device for connecting a production facility for non-fossil natural gas to a gas distribution network, in particular a public gas distribution network | |
CN107957359B (zh) | 高压反应过程气体取样方法与装置 | |
Madsen et al. | On-line near infrared monitoring of ammonium and dry matter in bioslurry for robust biogas production: a full-scale feasibility study | |
CN112639464A (zh) | 对在高压仪表的绝缘介质中溶解的气体的分析 | |
US20020071786A1 (en) | Continuous emissions monitor for measuring organic constituents | |
CN102288706B (zh) | 乙烯裂解炉样品气在线预处理装置及其安装方法 | |
EP3463606B1 (en) | System and method for online measurement of vapor pressure in hydrocarbon process streams | |
CN203909002U (zh) | 在线色谱分析仪采样装置 | |
CN110133159A (zh) | 一种用于氢气提纯的膜管测试平台及其测试方法 | |
CN219830501U (zh) | 一种新型总烃在线检测报警仪器设备 | |
SG192851A1 (en) | Sample capture system and methods of use | |
CN103091427A (zh) | 一种色谱气样的在线预处理装置及其使用方法 | |
CN202083618U (zh) | 一种水质分析装置 | |
CN117848994A (zh) | 一种脱硫液中mdea组分在线分析方法及装置 | |
WO2024084328A1 (en) | Method for reducing continuous emissions in a gas chromatography analysis process | |
CN204461830U (zh) | 一种可检测气体流动的检测分析装置 | |
CN203587401U (zh) | 分析反应器色谱在线分析仪采样机构 |