沼氣膜法提純加熱系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及沼氣提純【技術(shù)領(lǐng)域】的一種沼氣膜法提純加熱系統(tǒng)，包括熱量回收循環(huán)管路；所述熱量回收循環(huán)管路上設(shè)有熱水循環(huán)泵、設(shè)置在壓縮機(jī)冷卻系統(tǒng)上的壓縮機(jī)水冷裝置和用于加熱沼氣的換熱裝置。本實(shí)用新型通過(guò)將現(xiàn)有的壓縮沼氣而產(chǎn)生的熱能回收而對(duì)沼氣加熱，進(jìn)而減少沼氣膜法提純過(guò)程中的能源消耗，使能源利用率得以提高，使整個(gè)沼氣膜法提純預(yù)處理更加節(jié)能環(huán)保。
【專利說(shuō)明】沼氣膜法提純加熱系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及沼氣提純【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種沼氣膜法提純加熱系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]到2011年底，我國(guó)民用沼氣池達(dá)到3400多萬(wàn)口，污水處理廠、食品加工廠、酒廠等大中型沼氣工程達(dá)2500多處，年產(chǎn)沼氣總計(jì)超過(guò)180億m3，對(duì)比我國(guó)2011年天然氣用量1120億m3，這部分能源相當(dāng)可觀。然而，目前大量的沼氣利用還是以低品位的熱利用為主，主要利用方式有:①直接民用取暖、照明和炊事等；②直接燃燒產(chǎn)生蒸汽，用于工業(yè)供熱；③內(nèi)燃機(jī)發(fā)電上網(wǎng)等。在我國(guó)農(nóng)村，沼氣工程由于規(guī)模小、技術(shù)落后，基本以直接燃燒供暖、炊事等低端利用方式為主；而一般的大型污水處理廠和垃圾填埋廠等產(chǎn)生的沼氣，一般就地燃燒供熱或直接火炬燃燒。沼氣供應(yīng)具有非常強(qiáng)的區(qū)域性，輸送距離有限，實(shí)際利用效率較低；另外沼氣發(fā)電工程需額外負(fù)擔(dān)昂貴的上網(wǎng)費(fèi)用，再加上發(fā)電輸出效率較低，因此，我國(guó)一般的沼氣發(fā)電項(xiàng)目都很難單獨(dú)盈利。
[0003]而沼氣通過(guò)提純制取天然氣，不僅能提高燃?xì)獾臒嶂担€能減輕環(huán)境污染，是一種較好的沼氣利用方式。因此，沼氣提純技術(shù)在國(guó)內(nèi)悄然興起。近年來(lái)，化學(xué)吸收法、物理吸收法、變壓吸附法和膜分離法等技術(shù)均得到了應(yīng)用，而膜法分離技術(shù)更是因?yàn)槠渚哂衅渌夹g(shù)不可比擬的優(yōu)勢(shì)，而受到了廣大用戶的青睞。膜分離技術(shù)是一種利用薄膜材料對(duì)各種氣體的滲透率不同來(lái)實(shí)現(xiàn)氣體分離的技術(shù)，其主要驅(qū)動(dòng)力為截留側(cè)(中空纖維內(nèi)部)和滲透?jìng)蓛x中空纖維外部)中間的壓力差。然而，膜法分離技術(shù)需要在沼氣進(jìn)入膜組件之前進(jìn)行預(yù)處理，即先對(duì)沼氣進(jìn)行冷卻，以去除沼氣中的水分以及其它可冷凝下來(lái)的氣體，然后再進(jìn)行加熱，使氣體的溫度高于氣體露點(diǎn)一定的溫度，以確保在膜組件中不會(huì)有氣體冷凝下來(lái)，進(jìn)而影響膜分離的效果及膜材的使用壽命。
[0004]目前，沼氣膜法提純的加熱方法一般采用外加熱源進(jìn)行。如圖1所示的沼氣膜法提純預(yù)處理管路，沼氣通過(guò)壓縮機(jī)壓縮后溫度升高，為了保護(hù)壓縮機(jī)，并滿足后續(xù)工藝的要求，需要通過(guò)循環(huán)水對(duì)氣體進(jìn)行冷卻，經(jīng)壓縮機(jī)冷卻系統(tǒng)I冷卻后，形成潮濕的冷沼氣，再通過(guò)冷干機(jī)2進(jìn)行干燥，形成的干燥冷沼氣通過(guò)加裝防爆的承壓電加熱器3加熱，完成膜法沼氣提純過(guò)程的沼氣預(yù)處理工序。由于是帶壓操作，并且是易燃易爆氣體，大多外加熱源需要采用承壓防爆電加熱器，設(shè)備投資相對(duì)于一般的加熱器來(lái)講要大，而且由于需要耗費(fèi)電能，會(huì)提高整個(gè)沼氣預(yù)處理系統(tǒng)的能耗。與此同時(shí)，氣體壓縮過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，而這部分熱能往往得不到利用，只能通過(guò)冷卻塔散失掉，造成了能量的浪費(fèi)。在散熱量較大的情況下，也會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的熱污染。
[0005]為了解決以上問(wèn)題，本實(shí)用新型做了有益改進(jìn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006](一)要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0007]本實(shí)用新型的目的是提供一種節(jié)能環(huán)保的沼氣膜法提純加熱系統(tǒng)。[0008](二)技術(shù)方案
[0009]本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種沼氣膜法提純加熱系統(tǒng)，包括熱量回收循環(huán)管路；所述熱量回收循環(huán)管路上設(shè)有熱水循環(huán)泵、設(shè)置在壓縮機(jī)冷卻系統(tǒng)上的壓縮機(jī)水冷裝置和用于加熱沼氣的換熱裝置。
[0010]其中，所述熱量回收循環(huán)管路分為熱回收管路和水循環(huán)回路；所述熱回收管路將所述壓縮機(jī)水冷裝置中的熱水輸送至所述換熱裝置中；所述水循環(huán)回路將通過(guò)所述換熱裝置排出的水輸送至所述壓縮機(jī)水冷裝置；所述水循環(huán)回路上設(shè)有冷卻塔；所述熱水循環(huán)泵設(shè)置在所述熱回收管路上或所述水循環(huán)回路上。
[0011]優(yōu)選地，所述換熱裝置包括儲(chǔ)熱水箱。
[0012]進(jìn)一步，所述換熱裝置還包括設(shè)在所述儲(chǔ)熱水箱內(nèi)部的內(nèi)翅片管；沼氣通過(guò)所述內(nèi)翅片管與所述儲(chǔ)熱水箱中的熱水逆流換熱。
[0013]再進(jìn)一步，所述儲(chǔ)熱水箱內(nèi)設(shè)置有外加熱源裝置。
[0014]其中，所述熱回收管路包括進(jìn)水支路和節(jié)流支路；所述進(jìn)水支路與所述換熱裝置連接，所述節(jié)流支路與所述冷卻塔連接；所述進(jìn)水支路上設(shè)有第一流量調(diào)節(jié)閥。
[0015]進(jìn)一步，所述節(jié)流支路上設(shè)有第二流量調(diào)節(jié)閥。
[0016]其中，所述換熱裝置的沼氣出口處設(shè)有第一溫度傳感器。
[0017]進(jìn)一步，所述換熱裝置的出水口處設(shè)有第二溫度傳感器。
[0018]其中，該沼氣膜法提純加熱系統(tǒng)還包括控制單元，所述控制單元上設(shè)有可編程邏輯控制器；所述控制單元分別與第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第一流量調(diào)節(jié)閥、第二流量調(diào)節(jié)閥、熱水循環(huán)泵和電加熱棒連接。
[0019](三)有益效果
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)和產(chǎn)品相比，本實(shí)用新型有如下優(yōu)點(diǎn):
[0021]1、本實(shí)用新型通過(guò)將現(xiàn)有的壓縮沼氣而產(chǎn)生的熱能回收而對(duì)沼氣加熱，進(jìn)而減少沼氣膜法提純過(guò)程中的能源消耗，使能源利用率得以提高，使整個(gè)沼氣膜法提純預(yù)處理更加節(jié)能環(huán)保。
[0022]2、本實(shí)用新型通過(guò)控制單元精確監(jiān)控?zé)崃炕厥昭h(huán)管路的運(yùn)行，對(duì)沼氣溫度進(jìn)行精確控制，保證了沼氣膜法提純加熱系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
[0023]3、本實(shí)用新型提供的沼氣膜法提純加熱系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，制造成本低，具有廣泛的市場(chǎng)前景。
[0024]4、本實(shí)用新型通過(guò)改變加熱方式，成功將直接對(duì)易燃易爆氣體進(jìn)行電加熱，轉(zhuǎn)換成用熱水對(duì)氣體換熱，進(jìn)而強(qiáng)化了整個(gè)系統(tǒng)的安全性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是現(xiàn)有的沼氣膜法提純預(yù)處理管路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的組件列表如下:
[0028]1-壓縮機(jī)冷卻系統(tǒng)；2_冷干機(jī)；3_承壓電加熱裝置；4_第一溫度傳感器；5_儲(chǔ)熱水箱；6_第二溫度傳感器；7_冷卻塔；8_水循環(huán)回路；9_熱水循環(huán)泵；10_壓縮機(jī)水冷裝置；11_熱回收管路；12_進(jìn)水支路；13_節(jié)流支路；14_第一流量調(diào)節(jié)閥；15_第二流量調(diào)節(jié)閥；16-加熱棒。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】做一個(gè)詳細(xì)的說(shuō)明。
[0030]如圖2所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種沼氣膜法提純加熱系統(tǒng)，其可在沼氣膜法提純的預(yù)處理過(guò)程中對(duì)沼氣膜法提純管路中的沼氣進(jìn)行加熱。該沼氣膜法提純加熱系統(tǒng)包括熱量回收循環(huán)管路，該熱量回收循環(huán)管路上設(shè)有熱水循環(huán)泵9、設(shè)置在壓縮機(jī)冷卻系統(tǒng)I上的壓縮機(jī)水冷裝置10和用于加熱沼氣提純管路中沼氣的換熱裝置。沼氣經(jīng)所述壓縮機(jī)冷卻系統(tǒng)I冷卻時(shí)，去除沼氣中的水分以及其它可冷凝下來(lái)的氣體。壓縮過(guò)程中產(chǎn)生的大量熱能被流通過(guò)壓縮機(jī)水冷裝置10中的水所收集。收集熱能后的熱水通過(guò)熱量回收循環(huán)管路流至換熱裝置。沼氣流經(jīng)換熱裝置時(shí)，通過(guò)熱水與沼氣的交換熱量來(lái)加熱沼氣，使沼氣氣體的溫度高于氣體露點(diǎn)一定的溫度，以確保在膜組件中不會(huì)有氣體冷凝下來(lái)，從而完成了沼氣膜法提純預(yù)處理過(guò)程中的沼氣加熱。所述沼氣膜法提純加熱系統(tǒng)將現(xiàn)有的壓縮氣體產(chǎn)生的熱能回收而對(duì)沼氣加熱，進(jìn)而減少沼氣膜法提純過(guò)程中的能源消耗，使能源利用率得以提高，使整個(gè)沼氣膜法提純預(yù)處理過(guò)程更加節(jié)能環(huán)保。
[0031]具體地，所述熱量回收循環(huán)管路分為熱回收管路11和水循環(huán)回路8 ;所述熱回收管路11將所述壓縮機(jī)水冷裝置10中的熱水輸送至所述換熱裝置中；所述水循環(huán)回路8將所述換熱裝置輸出的水輸送至所述壓縮機(jī)水冷裝置10 ;所述水循環(huán)回路8上設(shè)有冷卻塔7，冷卻塔7對(duì)換熱裝置輸出的水進(jìn)行冷卻處理，進(jìn)一步提高其通過(guò)壓縮機(jī)水冷裝置10時(shí)對(duì)沼氣的冷卻效果，使沼氣中的水分能夠被充分冷凝；熱水循環(huán)泵9用于對(duì)熱量回收循環(huán)管路提供驅(qū)動(dòng)力，其設(shè)置在所述熱回收管路11上或所述水循環(huán)回路8上均可。
[0032]其中，換熱裝置包括儲(chǔ)熱水箱5。采用儲(chǔ)熱水箱5能夠?qū)峄厥展苈?1中的熱水的熱量進(jìn)行儲(chǔ)存，避免熱量的流失而造成能源的浪費(fèi)。
[0033]進(jìn)一步，所述換熱裝置還包括設(shè)在所述儲(chǔ)熱水箱5內(nèi)部的內(nèi)翅片管(圖中未顯示)；沼氣通過(guò)所述內(nèi)翅片管與所述儲(chǔ)熱水箱5中的熱水逆流換熱，保證了沼氣與熱水的換熱效
果O
[0034]再進(jìn)一步，所述儲(chǔ)熱水箱5內(nèi)設(shè)置有外加熱源裝置。外加熱源裝置只在極端氣候條件下對(duì)整個(gè)加熱過(guò)程進(jìn)行輔助加熱，大多數(shù)情況下無(wú)需開啟。優(yōu)選地，該外加熱源裝置可采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便且成本低廉的電加熱棒16。
[0035]具體地，所述熱回收管路11包括進(jìn)水支路12和節(jié)流支路13 ;所述進(jìn)水支路12與所述換熱裝置連接，所述節(jié)流支路13與所述冷卻塔7連接；所述進(jìn)水支路12上設(shè)有第一流量調(diào)節(jié)閥14。進(jìn)一步，還可在節(jié)流支路上設(shè)有第二流量調(diào)節(jié)閥15。第一、第二流量調(diào)節(jié)閥可分別采用電磁流量調(diào)節(jié)閥。當(dāng)沼氣經(jīng)過(guò)加熱溫度達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，通過(guò)減小第一流量調(diào)節(jié)閥14的開度的方法，減少進(jìn)水支路12的熱水流量，并且加大第二流量調(diào)節(jié)閥15的開度，增大節(jié)流支路13的流量，使更多熱水直接進(jìn)入冷卻塔7進(jìn)行冷卻；當(dāng)沼氣溫度降低時(shí)，則重新調(diào)整第一流量調(diào)節(jié)閥14和第二流量調(diào)節(jié)閥15的開度，使得更多熱水供應(yīng)至儲(chǔ)熱水箱5中。通過(guò)上述進(jìn)水支路12和節(jié)流支路13的調(diào)節(jié)，確保了沼氣加熱溫度的恒定，從而確保沼氣進(jìn)入膜材料后，不會(huì)有氣體因溫度低而冷凝下來(lái)。
[0036]為了及時(shí)準(zhǔn)確地對(duì)沼氣溫度和水循環(huán)回路中水溫進(jìn)行監(jiān)控，換熱裝置的沼氣出口處設(shè)有第一溫度傳感器4 ;換熱裝置的出水口處設(shè)有第二溫度傳感器6。
[0037]所述沼氣膜法提純加熱系統(tǒng)還包括控制單元(圖中未顯示)?？刂茊卧显O(shè)有可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller, PLC);所述控制單元分別與第一溫度傳感器4、第二溫度傳感器6、第一流量調(diào)節(jié)閥14、第二流量調(diào)節(jié)閥15、熱水循環(huán)泵9和電加熱棒16連接。控制單元是整個(gè)加熱系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的核心，它對(duì)整個(gè)加熱過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。當(dāng)沼氣的溫度達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，即減小進(jìn)水支路12上第一流量調(diào)節(jié)閥14的開度，增大第二流量調(diào)節(jié)閥15的開度，使得大多數(shù)熱水通過(guò)節(jié)流支路13直接進(jìn)入冷卻塔7進(jìn)行冷卻；而當(dāng)沼氣溫度降低時(shí)，則重新調(diào)整第一、第二流量調(diào)節(jié)閥的開度，使得熱水重新供應(yīng)到蓄熱水箱5，從而保證沼氣加熱溫度的恒定。在極端的氣候條件下，如果所有熱水都進(jìn)入蓄熱水箱5依然不能滿足沼氣加熱需要，則PLC (Programmable Logic Controller, PLC)反饋信號(hào)，開啟安裝在蓄熱水箱5內(nèi)的電加熱棒16，提高熱水溫度，以確保沼氣的溫度能夠達(dá)到工藝要求。該沼氣膜法提純加熱系統(tǒng)由熱水循環(huán)泵9提供熱水循環(huán)的動(dòng)力，由壓縮機(jī)提供氣體循環(huán)的動(dòng)力。當(dāng)沼氣溫度比預(yù)定值低時(shí)，也可通過(guò)加大熱水循環(huán)泵9的功率，加大熱量回收循環(huán)管路中水的流量，為儲(chǔ)熱水箱提供更多熱量。整個(gè)加熱系統(tǒng)由PLC自動(dòng)控制，保證控制的精度以及操作的簡(jiǎn)便易行。它能夠控制并保證沼氣的溫度滿足工藝的要求，同時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)整個(gè)系統(tǒng)的啟動(dòng)停止、閥門開度等，減少人為操作和干預(yù)，確保不會(huì)增加操作的難度。
[0038]以上實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型，而并非對(duì)本實(shí)用新型的限制，有關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本實(shí)用新型的范疇，本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
【權(quán)利要求】
1.一種沼氣膜法提純加熱系統(tǒng)，其特征在于，包括熱量回收循環(huán)管路；所述熱量回收循環(huán)管路上設(shè)有熱水循環(huán)泵、設(shè)置在壓縮機(jī)冷卻系統(tǒng)上的壓縮機(jī)水冷裝置和用于加熱沼氣的換熱裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沼氣膜法提純加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述熱量回收循環(huán)管路分為熱回收管路和水循環(huán)回路；所述熱回收管路將所述壓縮機(jī)水冷裝置中的熱水輸送至所述換熱裝置中；所述水循環(huán)回路將通過(guò)所述換熱裝置排出的水輸送至所述壓縮機(jī)水冷裝置；所述水循環(huán)回路上設(shè)有冷卻塔；所述熱水循環(huán)泵設(shè)置在所述熱回收管路上或所述水循環(huán)回路上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的沼氣膜法提純加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述換熱裝置包括儲(chǔ)熱水箱。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的沼氣膜法提純加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述換熱裝置還包括設(shè)在所述儲(chǔ)熱水箱內(nèi)部的內(nèi)翅片管；沼氣通過(guò)所述內(nèi)翅片管與所述儲(chǔ)熱水箱中的熱水逆流換熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的沼氣膜法提純加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述儲(chǔ)熱水箱內(nèi)設(shè)置有外加熱源裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的沼氣膜法提純加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述熱回收管路包括進(jìn)水支路和節(jié)流支路；所述進(jìn)水支路與所述換熱裝置連接，所述節(jié)流支路與所述冷卻塔連接；所述進(jìn)水支路上設(shè)有第一流量調(diào)節(jié)閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的沼氣膜法提純加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述節(jié)流支路上設(shè)有第二流量調(diào)節(jié)閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的沼氣膜法提純加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述換熱裝置的沼氣出口處設(shè)有第一溫度傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的沼氣膜法提純加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述換熱裝置的出水口處設(shè)有第二溫度傳感器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的沼氣膜法提純加熱系統(tǒng)，其特征在于，還包括控制單元，所述控制單元上設(shè)有可編程邏輯控制器；所述控制單元分別與第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第一流量調(diào)節(jié)閥、第二流量調(diào)節(jié)閥、熱水循環(huán)泵和電加熱棒連接。
【文檔編號(hào)】C10L3/10GK203794855SQ201420136390
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年3月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月24日
【發(fā)明者】宋麗, 楊慧云, 符立偉, 時(shí)軍 申請(qǐng)人:北京三益能源環(huán)保發(fā)展股份有限公司