具有高效純化功能的沼氣資源化處理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于沼氣處理設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有高效純化功能的沼氣資源化處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]進入20世紀70年代以來，隨著全球性石油危機的沖擊和環(huán)保意識的提高，世界各國越來越重視開發(fā)和高效轉(zhuǎn)換生物質(zhì)能源，紛紛制定了發(fā)展研宄計劃。美國的能源農(nóng)場、日本的陽光計劃，印度的綠色能源工程和巴西的酒精能源計劃都是針對生物質(zhì)研宄開發(fā)的專項支持，我國在2006年啟動了 “十一五”國家科技支撐計劃“農(nóng)林生物質(zhì)工程”重大項目。目前生物質(zhì)能源利用量占世界總能源的14%，相當于12.57億噸石油。據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署報道，世界上種植的各類谷物每年可以提供秸桿17億噸。2008年，我國年可收集農(nóng)作物秸桿資源量為6.87億噸，因此中國農(nóng)作物秸桿產(chǎn)天然氣的潛力巨大。
[0003]但現(xiàn)有技術(shù)在秸桿產(chǎn)沼氣過程中技術(shù)不成熟，普遍存在產(chǎn)氣量低，沼氣純度不高等問題，阻礙了秸桿產(chǎn)沼氣的資源化利用。
[0004]沼氣的成分一般有甲燒、二氧化碳、氧氣、氮氣、一氧化碳、氫氣、水和硫化氫等其它氣體組成。沼氣的純化工藝主要保留其可燃和助燃成分甲烷、氧氣、一氧化碳和氫氣，對沼氣中的H2S，H2O, 0)2和其它雜質(zhì)進行去除。
[0005]由于碳酸鈉溶液呈堿性，能吸收酸性氣體，而且由于弱酸性的緩沖作用，在吸收酸性氣體時，pH值不會很快發(fā)生變化，保證了系統(tǒng)的操作穩(wěn)定性。此溶液對H2S吸收的化學(xué)反應(yīng)方程式為:Na2C03+H2S = NaHC03+NaHSo在采用堿性溶液法去除H2S的工藝中，堿性溶液和H2S反應(yīng)，會降低堿性溶液的濃度，從而使吸收效率降低；工業(yè)中利用堿性溶液法去除H2S,一種是直接將氣體通入堿性溶液中，另一種是采用噴淋的方法，前一種方法浪費堿性溶液，而后一種方法普遍存在的問題是噴淋霧液與H2S氣體不能有效的充分接觸，導(dǎo)致脫硫率較低。
[0006]沼氣中的脫碳方法主要是液體吸收法和固體吸附法，液體吸收法分為兩大類:一類是物理吸收法，即利用CO2能溶于某些液體的這一特性將其從混合物中分離出來，不同的溶劑吸收CO2的能力不同，最終達到的純化度也不一樣，但一般都比化學(xué)吸收的純化度低。另一類是化學(xué)吸收法，根據(jù)CO2是酸性氣體的特性，利用堿性吸收劑與CO 2進行化學(xué)反應(yīng)來去除。化學(xué)吸收法在不太高的壓力下就可將氣體中的CO2精制到很高的程度。但當用化學(xué)吸收時，當化學(xué)吸收劑完全反應(yīng)完后就不再具有吸收CO2的特性，所以化學(xué)吸收劑的吸收能力是有限的。
[0007]在采用堿性溶液法去除0)2的工藝中，通常直接將氣體通入堿性溶液中，存在CO 2氣體不能有效的充分與堿性溶液接觸問題，導(dǎo)致脫硫率較低；同時，堿性溶液和CO2反應(yīng)，會降低堿性溶液的濃度，從而使吸收效率降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有高效純化功能的沼氣資源化處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)中的沼氣純化裝置可有效使噴淋堿性霧液與H2S氣體充分接觸，提高脫硫效率和脫硫溶液的利用率；同時，可有效使0)2氣體充分與堿性溶液相接觸，同時利用傳感器和電控閥實時提供新的堿性溶液，保證堿性溶液的濃度，以保證持續(xù)較高的脫碳效率。該系統(tǒng)生產(chǎn)方便、操作性強、有效的實現(xiàn)了秸桿的資源化利用，實現(xiàn)了變廢為寶，綠色循環(huán)經(jīng)濟。
[0009]本發(fā)明采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0010]一種具有高效純化功能的沼氣資源化處理系統(tǒng)，包括秸桿儲存?zhèn)}、快速降解罐、水解罐、獨立換熱器、CSTR—體化反應(yīng)器、沼氣純化裝置、葉面肥倉、沼液暫存池、固液分離器、有機肥倉；秸桿儲存?zhèn)}連接快速降解罐；快速降解罐通過管道與水解罐連接；水解罐通過管道與獨立換熱器連接；獨立換熱器分別通過管道與CSTR —體化反應(yīng)器和固液分離器連接；CSTR —體化反應(yīng)器通過管道與沼氣純化裝置連接；固液分離器通過管道與沼液暫存池連接；固液分離器通過管道與有機肥倉連接；沼液暫存池分別通過管道與水解罐和葉面肥倉連接；
[0011]所述沼氣純化裝置包括脫硫裝置、脫碳裝置、脫水裝置、壓縮機、儲氣罐，以及管道和閥門。
[0012]所述脫硫裝置包括脫硫塔以及閥門和管道。所述脫硫塔設(shè)置有脫硫塔進氣口、脫硫塔出氣口、脫硫塔進液口和脫硫塔出液口；所述脫硫塔進氣口設(shè)置在脫硫塔的底端，脫硫塔進氣口高出脫硫塔的底面，且脫硫塔進氣口的正上方設(shè)置有傘罩，以防止噴淋產(chǎn)生的液體進入脫硫塔進氣口 ；所述脫硫塔出氣口設(shè)置在脫硫塔的頂端，脫硫塔出氣口處設(shè)置有風(fēng)輪裝置，在脫硫塔出氣口處還設(shè)置有第一氣體檢測傳感器，用于檢測H2S氣體的濃度；所述脫硫塔進液口設(shè)置在脫硫塔的頂端；脫硫塔的底端設(shè)置有集液槽，脫硫塔出液口設(shè)置在集液槽的底端；在脫硫塔的內(nèi)部從下至上依次設(shè)置有氣體均勻分布器、第一級反應(yīng)板、第二級反應(yīng)板、液體均勻分布器和噴頭；所述噴頭設(shè)置在脫硫塔頂部的中心位置，噴頭通過管道與脫硫塔進液口相連通；所述氣體均勻分布器為平板結(jié)構(gòu)，其上均勻分布有第一通孔，通過第一通孔可以使脫硫塔進氣口進來的沼氣均勻擴散到脫硫塔內(nèi)部；所述液體均勻分布器為平板結(jié)構(gòu)，其上均勻分布有第二通孔，液體均勻分布器設(shè)置有圓形側(cè)壁，液體均勻分布器下表面為平面，液體均勻分布器上表面從中心向圓周具有一定斜度(斜度范圍為:與水平方向夾角10-25度)，堿性溶液從脫硫塔進液口進入，并通過噴頭噴淋液體，液體可從中心位置擴散至四周，并透過第二通孔，將液體均勻滴落至第二級反應(yīng)板和第一級反應(yīng)板，從而達到均勻擴散液體的目的。
[0013]所述脫碳裝置包括脫碳罐、堿性溶液罐、廢液收集罐，以及閥門和管道；脫碳罐設(shè)置有脫碳罐進氣口、脫碳罐出氣口、脫碳罐進液口和脫碳罐出液口 ；所述脫碳罐進氣口設(shè)置在脫碳罐的頂端，沼氣從脫碳罐進氣口進入脫碳罐內(nèi)部；所述脫碳罐出氣口設(shè)置在脫碳罐的頂端，在脫碳罐出氣口處設(shè)置有第二氣體檢測傳感器，用于檢測二氧化碳氣體的濃度；所述脫碳罐進液口通過管道與堿性溶液罐相聯(lián)通，在脫碳罐進液口與堿性溶液罐相聯(lián)通的管道上設(shè)置有第二閥門，用于控制調(diào)節(jié)堿性溶液的流量；所述脫碳罐出液口設(shè)置在脫碳罐的底端，脫碳罐出液口通過管道與廢液收集罐相連，在脫碳罐出液口與廢液收集罐相連的管道上設(shè)置有第六閥門；脫碳罐的內(nèi)部設(shè)置有氣體分散裝置，所述氣體分散裝置由氣體分散裝置主氣管和氣體分散裝置分氣管組成，氣體分散裝置分氣管呈圓形均勻分布且與氣體分散裝置主氣管相聯(lián)通，氣體分散裝置主氣管與脫碳罐進氣口相聯(lián)通，通過氣體分散裝置可以使從脫碳罐進氣口進來的沼氣均勻擴散到脫碳罐內(nèi)部的溶液中。
[0014]脫硫塔出氣口通過管道與脫碳罐進氣口聯(lián)通，在脫硫塔出氣口與脫碳罐進氣口聯(lián)通的管道上設(shè)置有第一閥門；脫碳罐出氣口通過管道與脫水裝置進氣口聯(lián)通，在脫碳罐出氣口與脫水裝置聯(lián)通的管道上設(shè)置有第三閥門；脫水裝置出氣口通過管道與壓縮機聯(lián)通，在脫水裝置出氣口與壓縮機聯(lián)通的管道上設(shè)置有第四閥門；壓縮機通過管道與儲氣罐聯(lián)通，在壓縮機與儲氣罐聯(lián)通的管道上設(shè)置有第五閥門。
[0015]在上述技術(shù)方案中，所述第一通孔的孔直徑為3-5mm，孔間距為5-10mm。所述第二通孔的孔直徑為5-8mm，孔間距為8--15mm。所述第一氣體檢測傳感器通過檢測H2S氣體的濃度，可實時調(diào)節(jié)閥門的流量以保證有適量的堿性溶液與H2S氣體充分反應(yīng)。所述風(fēng)輪裝置的作用為:由于沼氣從出氣口排出時，會夾雜水汽，通過風(fēng)輪裝置的風(fēng)輪可有效阻擋并甩掉沼氣中的水汽，同時風(fēng)輪裝置可以使沼氣產(chǎn)生上升氣流便于沼氣的流動排出。
[0016]在上述技術(shù)方案中，所述氣體分散裝置分氣管的孔直徑為3_5mm，氣體分散裝置分氣管的間距為8—15mm。所述氣體分散裝置分氣管的長度為100—200mm。所述第二氣體檢測傳感器通過檢測CO2氣體的濃度，可實時調(diào)節(jié)第二閥門和第六閥門的流量提供新的堿性溶液，以保證有適量濃度的堿性溶液與CO2氣體充分反應(yīng)，從而保證持續(xù)高效的脫碳效率。
[0017]該系統(tǒng)生產(chǎn)方便、操作性強、有效的實現(xiàn)了秸桿的資源化利用，實現(xiàn)了變廢為寶，綠色循環(huán)經(jīng)濟。尤其是利用該系統(tǒng)中的沼氣純化裝置可有效使噴淋堿性霧液與H2S氣體充分接觸，提高脫硫效率和脫硫溶液的利用率；同時，該裝置可有效使CO2氣體充分與堿性溶液相接觸，同時利用傳感器和電控閥實時提供新的堿性溶液，保證堿性溶液的濃度，以保證持續(xù)較高的脫碳效率。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明中的沼氣純化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0019]圖2是本發(fā)明的脫硫裝置中的液體均勻分布器的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0020]圖3是圖2的俯視圖，
[0021]圖4是本發(fā)明的脫硫裝置中的氣體均勻分布器的俯視圖，
[0022]圖5是本發(fā)明的脫碳裝置中的氣體分散裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0023]圖6是圖5的仰視圖，
[0024]圖7是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖中:a為稻桿儲存?zhèn)}，b為快速降解罐，c為水解罐，d為獨立換熱器，e為CSTR一體化反應(yīng)器，f為沼氣純化裝置，g為葉面肥倉，h為沼液暫存池，i為固液分離器，j為有機肥倉，I為脫硫塔出氣口，2為第一閥門，3為第一氣體檢測傳感器，4為堿性溶液罐，5為第二閥門，6為脫碳罐進氣口，7為脫碳罐出氣口，8為第二氣體檢測傳感器，9為脫水裝置進氣口，10為第三閥門，11為脫水裝置，12為儲氣罐，13為第五閥門，14為壓縮機，15為第四閥門，16為廢液收集罐，17為第六閥門，18為脫碳罐出液口，19為脫碳罐，20為氣體分散裝置，20-1為氣體分散裝置主氣管，20-2為氣體分散裝置分氣管，21為脫碳罐進液口，22為集液槽，23為脫硫塔出液口，24為第七閥門，25為第八閥門，26為脫硫塔進氣口，27為傘罩，28為氣體均勻分布器，28-1為第一通孔，29為第一級反應(yīng)板，30為第二級反應(yīng)板，31為液體均勻分布器，31-1為側(cè)壁，31-2為第二通孔，31-3為液體均勻分布器上表面，32為噴頭，33為脫硫塔進液口，34為風(fēng)輪裝置。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合具體實施例進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0027]如附圖7所示，一種具有高效脫硫脫碳功能的秸桿產(chǎn)沼氣資源化處理系統(tǒng)，包括秸桿儲存?zhèn)}a、快速降解罐b、水解罐C、獨立換熱器d、CSTR 一體化反應(yīng)器e、沼氣純化裝置f、