本發(fā)明涉及沼氣提純設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種高壓水洗沼氣脫碳工藝中的能量綜合利用系統(tǒng)。
（二）
背景技術(shù)：
沼氣的主要成分是甲烷和CO2，通過脫除沼氣中的CO2能夠有效提高沼氣的熱值從而拓展沼氣的應(yīng)用范圍。
常規(guī)的沼氣提純脫碳的方法有：壓力水洗、有機(jī)胺吸收，PSA，膜分離等方法，現(xiàn)有的技術(shù)主要是在降低運(yùn)行成本方面進(jìn)行突破。
從脫碳的工藝來講，各種方法均可以將沼氣中的CO2 脫除達(dá)到國家天然氣的標(biāo)準(zhǔn)，但是目前各種脫碳工藝的技術(shù)先進(jìn)性主要是從設(shè)備投資和運(yùn)行能耗方面來比較。高壓水洗沼氣脫碳由于其安全環(huán)保，無腐蝕介質(zhì)，系統(tǒng)長期運(yùn)行性能可靠，工藝控制的魯棒性能優(yōu)越，在國外的沼氣工程中占據(jù)的很大的市場比重，我國由于近年開始推廣該工藝，但是單純從工藝實(shí)現(xiàn)角度來講，各個(gè)設(shè)備的孤立運(yùn)行能夠保證該工藝的運(yùn)行，但是相對裝機(jī)能耗和運(yùn)行能耗偏高。
（三）
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種能優(yōu)化實(shí)現(xiàn)沼氣脫碳過程中的綜合運(yùn)行能耗的高壓水洗沼氣脫碳工藝中的能量綜合利用系統(tǒng)。
本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種高壓水洗沼氣脫碳工藝中的能量綜合利用系統(tǒng)，其特征是，包括吸收塔、一級閃蒸罐、二級閃蒸罐、解吸塔、二氧化碳壓縮機(jī)、二氧化碳分子篩脫水裝置、二氧化碳精餾裝置，其中吸收塔的上端依次連接天然氣分子篩和天然氣壓縮機(jī)，吸收塔的下部連接通過沼氣入口依次連接沼氣壓縮機(jī)、脫硫裝置和沼氣羅茨風(fēng)機(jī)，吸收塔的下端通過管路連接一級閃蒸罐的上部，在其管路上設(shè)置第一水輪機(jī)；一級閃蒸罐的上端通過管路連接至沼氣入口處；一級閃蒸罐下端的循環(huán)水出口通過管路連接二級閃蒸罐上部的入水口，在其管路上連接第二水輪機(jī)；二級閃蒸罐的下端連接解吸塔的上部，解吸塔的下部連接進(jìn)氣管，解吸塔的下端通過循環(huán)泵連接到吸收塔的上部，解吸塔的上端設(shè)置放空管，所述二級閃蒸罐的上端的氣體出口連接至二氧化碳壓縮機(jī)入口，二氧化碳壓縮機(jī)出口連接至二氧化碳分子篩脫水裝置入口，二氧化碳分子篩脫水裝置的出口連接至二氧化碳精餾裝置，二氧化碳精餾裝置頂端的氣體出口通過管路連接至沼氣入口處，二氧化碳精餾裝置的下部連接液態(tài)二氧化碳出口，所述沼氣羅茨風(fēng)機(jī)、沼氣壓縮機(jī)、天然氣分子篩、天然氣壓縮機(jī)、二氧化碳壓縮機(jī)、二氧化碳分子篩脫水裝置分別通過一個(gè)水泵連接水源熱泵。
所述二級閃蒸罐為真空閃蒸罐或常壓閃蒸罐。
本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明將該工藝中的動(dòng)設(shè)備，如沼氣羅茨風(fēng)機(jī)，沼氣壓縮機(jī)，天然氣脫水裝置，天然氣壓縮機(jī)，CO2 壓縮機(jī)， CO2脫水裝置的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的熱量通過循環(huán)冷卻水進(jìn)行降溫，將熱量暫存在冷卻循環(huán)水中，通過水源熱泵的方式將冷卻循環(huán)水溫度降低從而用于動(dòng)設(shè)備的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，而高壓水洗工藝中冷卻循環(huán)水的熱量通過水源熱泵的換熱工質(zhì)，經(jīng)過再次換熱可得到溫度較高的熱水，從而用于厭氧發(fā)酵其他工段的具有熱量需求的操作單元，如厭氧發(fā)酵罐的保溫及有機(jī)肥加工過程的干化，從而降低整個(gè)系統(tǒng)的能耗。
在本發(fā)明中，在工藝循環(huán)水逐級降壓再生過程中，高壓水洗過程中吸收塔和一級閃蒸罐之間，一級閃蒸罐和二級閃蒸罐之間的工藝循環(huán)水，均具有一定的壓差，可通過水輪機(jī)回收能量，回收的能量利用方式可以與其他的動(dòng)設(shè)備如水泵進(jìn)行耦合，降低整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行能耗，或者通過水輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電，帶動(dòng)小功率的動(dòng)設(shè)備。
本發(fā)明通過對高壓水洗沼氣脫碳的余熱余壓能量的綜合回收降低整個(gè)沼氣工程的運(yùn)行能耗，從而提升沼氣工程的經(jīng)濟(jì)性。
（四）附圖說明
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明：
圖1為本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，1脫硫裝置，2沼氣入口，3吸收塔，4天然氣分子篩，5一級閃蒸罐，6二級閃蒸罐，7二氧化碳壓縮機(jī)，8二氧化碳分子篩脫水裝置，9二氧化碳精餾裝置，10沼氣壓縮機(jī)，11沼氣羅茨風(fēng)機(jī)，12第一水輪機(jī)，13進(jìn)氣管，14液態(tài)二氧化碳出口，15解吸塔,16放空管，17循環(huán)泵，18第二水輪機(jī)，19天然氣壓縮機(jī)，20水泵，21水源熱泵，22有機(jī)肥干燥，23厭氧發(fā)酵罐。
（五）具體實(shí)施方式
附圖為本發(fā)明的具體實(shí)施例。如圖1所示，該種高壓水洗沼氣脫碳工藝中的能量綜合利用系統(tǒng)，包括吸收塔3、一級閃蒸罐5、二級閃蒸罐6、解吸塔15、二氧化碳壓縮機(jī)7、二氧化碳分子篩脫水裝置8、二氧化碳精餾裝置9、沼氣壓縮機(jī)10、沼氣羅茨風(fēng)機(jī)11，其中吸收塔3的上端依次連接天然氣分子篩4和天然氣壓縮機(jī)19，吸收塔3的下部通過沼氣入口2依次連接沼氣壓縮機(jī)10、脫硫裝置1和沼氣羅茨風(fēng)機(jī)11，吸收塔3的下端通過管路連接一級閃蒸罐5的上部，該管路上設(shè)置第一水輪機(jī)12；一級閃蒸罐5的上端通過管路連接至沼氣入口2處，一級閃蒸罐5下端的循環(huán)水出口通過管路連接二級閃蒸罐6上部的入水口，該管路上設(shè)置第二水輪機(jī)18，二級閃蒸罐6的下端連接解吸塔15的上部，解吸塔15的下部連接進(jìn)氣管13，解吸塔15的下端通過循環(huán)泵17連接到吸收塔3的上部，解吸塔15的上端設(shè)置放空管16，二級閃蒸罐6的上端的氣體出口連接至二氧化碳壓縮機(jī)7入口，二氧化碳壓縮機(jī)7出口連接至二氧化碳分子篩脫水裝置8入口，二氧化碳分子篩脫水裝置8的出口連接至二氧化碳精餾裝置9，二氧化碳精餾裝置9的下部連接液態(tài)二氧化碳出口14；沼氣羅茨風(fēng)機(jī)11、沼氣壓縮機(jī)10、天然氣分子篩4、天然氣壓縮機(jī)19、二氧化碳壓縮機(jī)7、二氧化碳分子篩脫水裝置8分別通過一個(gè)水泵20連接水源熱泵21；水源熱泵21可以為有機(jī)肥干燥22和厭氧發(fā)酵罐23提供熱量；其中，二級閃蒸罐6為真空閃蒸罐或常壓閃蒸罐，也可以二者聯(lián)合使用，如果僅設(shè)置常壓閃蒸罐，一般可將沼氣中大約65%左右的CO2回收液化，如果增加真空解吸，沼氣中大約80%左右的CO2回收液化，常壓閃蒸罐和真空解吸罐可以單獨(dú)設(shè)置，也可合并為一個(gè)裝置，均能夠滿足工藝要求。
本發(fā)明將該工藝中的動(dòng)設(shè)備，如沼氣羅茨風(fēng)機(jī)，沼氣壓縮機(jī)，天然氣脫水裝置，天然氣壓縮機(jī)，CO2 壓縮機(jī)， CO2脫水裝置的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的熱量通過循環(huán)冷卻水進(jìn)行降溫，將熱量暫存在冷卻循環(huán)水中，通過水源熱泵的方式將冷卻循環(huán)水溫度降低從而用于動(dòng)設(shè)備的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，而高壓水洗工藝中冷卻循環(huán)水的熱量通過水源熱泵的換熱工質(zhì)，經(jīng)過再次換熱可得到溫度較高的熱水，從而用于厭氧發(fā)酵其他工段的具有熱量需求的操作單元，如厭氧發(fā)酵罐的保溫及有機(jī)肥加工過程的干化，從而降低整個(gè)系統(tǒng)的能耗。
在本發(fā)明中，在工藝循環(huán)水逐級降壓再生過程中，高壓水洗過程中吸收塔和一級閃蒸罐之間，一級閃蒸罐和二級閃蒸罐之間的工藝循環(huán)水，均具有一定的壓差，可通過水輪機(jī)回收能量，回收的能量利用方式可以與其他的動(dòng)設(shè)備如水泵進(jìn)行耦合，降低整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行能耗，或者通過水輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電，帶動(dòng)小功率的動(dòng)設(shè)備。
本發(fā)明通過對高壓水洗沼氣脫碳的余熱余壓能量的綜合回收降低整個(gè)沼氣工程的運(yùn)行能耗，從而提升沼氣工程的經(jīng)濟(jì)性。
除說明書所述技術(shù)特征外，其余技術(shù)特征均為本領(lǐng)域技術(shù)人員已知技術(shù)。