CN105132053A - 沼气利用设备 - Google Patents
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Abstract
沼气利用设备，包括脱硫净化罐、缓冲罐、增压风机和燃气发电机，脱硫净化罐被中隔板分成上部的净化脱水室和下部的脱硫室；净化脱水室内设有多个竖向弯曲的净化管，净化管两端开口并穿过中隔板与下隔板，净化脱水室的两侧分别设有进风口和出风口，进风口通过管道连接冷却风机，出风口与排风管连通；脱硫净化罐的顶部设有沼气出口，净化脱水室下方的脱硫净化罐上开有沼气进口；净化管内设有多个径向的柱体，其伸出中隔板的上端安装有喷气管，喷气管的上端密封，其管壁开有喷气口；喷气管外周填充有固体脱硫剂。它对沼气具有较好的脱水净化及硫化氢去除效率，避免固体脱硫剂被堵塞，从而可提高沼气品质，提高发电效率，保证设备的安全使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种沼气利用装置，尤其涉及一种沼气脱水脱硫净化后用于发电的沼气利用设备。
背景技术
沼气是一种非常好的可燃气体，其燃烧热值约为5000～5500kcal/m3，其主要由60％～70％的甲烷、25％～40％的二氧化碳和少量的氮硫化物和硫化氢组成。我国有着广阔的沼气产生气源，包括污水处理、生物发酵以及生物质能源d等方式制取，对产生的沼气进行利用，可以达到节约能耗、降低运行成本的目的。同时，空气中沼气含量达到一定浓度会具有毒性，其中所含有的H2S气体更是有剧毒。沼气与空气以1∶(8.6～20.8)(体积比)混合时，如遇明火会引起爆炸。因此，沼气回收利用有着重要的意义。
现有的污水处理及生物质发酵制取沼气的利用系统中，如中国专利(申请号：200720025359.X、授权公告日2008-09-24)公开了一种“工业沼气燃烧利用设备”，包括分离收集的沼气用管道6经过开关电磁阀1连接到脱硫塔2的入口，脱硫塔2出口用管道6和过滤器3的入口相接，过滤器3的出口用管道6和增压风机5的入口相连，在增压风机5入口前的管道6上装有压力传感器4，增压风机5的出口用管道6依次经过阻火器、逆止阀、蝶阀、膜盒压力表、减压阀、关断阀接到燃气燃烧器12的沼气入口，燃气燃烧器12的空气入口接送风机10的空气出口，在燃气燃烧器12的沼气入口前管道上装有压力传感器9，压力传感器9的输出端接变频器13的输入端，其输出端接送风机10的信号输入端。该设备以应用在酿造、食品等行业中，具有沼气利用率高，投资小、安全性好的特点。但对硫化氢气体去除及杂质净化的效果较差，使用一段时间后容易因为沼气中含有的水分、杂质等将脱硫剂间隙堵塞，增大了增压风机的电耗；另外被分离的杂质被附着在脱硫剂表面，在脱硫剂被氧化还原后也不容易分离，影响脱硫剂的二次利用率；其次也因为脱硫剂间隙被堵塞后，使得脱硫剂和硫化氢气体的接触面变小，降低了脱硫效率，因而极易造成后续的利用部件，包括风机、管道等的腐蚀，增加了运行和维护费用。
发明内容
本发明提供一种沼气利用设备，用于解决现有技术中沼气脱硫及脱水净化效果较差的缺陷。
为了实现本发明的目的，采用以下技术方案：
沼气利用设备，包括脱硫净化罐、缓冲罐、增压风机和燃气发电机，所述脱硫净化罐被中隔板分成净化脱水室和脱硫室，净化脱水室设在脱硫室的下方，所述净化脱水室底部设有下隔板，中隔板和下隔板均与脱硫净化罐内壁密封固定；所述净化脱水室内设有多个竖向弯曲的净化管，净化管两端开口并穿过中隔板与下隔板，所述净化脱水室的两侧分别设有进风口和出风口，进风口通过管道连接有冷却风机，出风口与排风管连通；所述脱硫净化罐的顶部设有沼气出口，沼气出口和脱硫室连通，所述净化脱水室下方的脱硫净化罐上开有沼气进口，沼气进口与净化口下端连通；所述净化管内设有多个径向的柱体，其伸出中隔板的上端安装有喷气管，所述喷气管的上端密封，其管壁开有多个条形的喷气口；所述喷气管外周与脱硫净化罐的内壁之间填充有固体脱硫剂，所述固体脱硫剂填充的高度大于喷气管最高处的喷气口位置。
为了进一步实现本发明的目的，还可以采用以下技术方案：
所述净化管由弧形的上段和下段构成S形结构，上段的弯曲半径小于下段的弯曲半径。所述喷气口在喷气管外周沿轴向均匀开设有多行，相邻行的喷气口错列设置。所述固体脱硫剂为纤维和氧化铁粉末制成的条状颗粒物。所述喷气口的水平截面为具有向外扩口的扇形。所述沼气进口前侧设置有水封，所述脱硫净化罐的底部设有排水口，排水口的外部设有自动疏水阀。所述脱硫净化罐位于脱硫室的侧壁开有人孔，人孔上安装人孔盖，所述人孔盖和脱硫净化罐之间设置有密封垫。
本发明的有益效果：
1、本发明的脱硫净化罐中设有净化脱水室和脱硫室，在净化脱水室内设有弯曲的净化管，净化管内壁设有多个径向的柱体。当沼气从脱硫净化罐的沼气进口经过净化管时，在净化脱水室的两侧分别设有进风口、出风口，利用冷却风机可以降低净化管内沼气气流的温度，将沼气中含有的水分析出；同时，利用在净化管内设置的柱体，使沼气气流在经过时，能够将气流中含有的杂质和水进一步去除，并随着净化管弯曲的内壁被排至底部，通过自动或手动方式排至脱硫净化罐外。沼气经过净化脱水后从净化管上端进入喷气管，然后从喷气口流出和固体脱硫剂进行反应，因为此时，沼气气流中的水和杂质被较好的预先除去，因而在和固体脱硫剂反应去除硫化氢气体时，不会发生固体脱硫剂潮湿堆积从而将间隙堵塞的问题，进而能保证较好的硫化氢去除效率，也方便固体脱硫剂失效进行氧化还原后进行再利用，同时，固体脱硫剂中不含杂质，方便回收脱硫剂还原时析出的硫单质。
2、喷气口设置为条形，其水平截面具有扇形结构，条形的喷气口在沼气流出喷气管和固体脱硫剂反应时，能够实现更大的接触面，另外采用扇形结构，能够吹走堵在喷气口外侧的固体脱硫剂颗粒，防止喷气口被堵塞，降低沼气流速，保证沼气气流经过固体脱硫剂时有较长的吸收反应时间。
3、净化管采用弯曲的结构，可保证杂质和水在重力的作用下从管壁向下流动排除，在同样的空间内，还可以延长沼气经过净化管的路径，提高沼气脱水净化的效果。沼气走净化管内，冷却风从管外流动，上隔板、下隔板均与脱硫净化管内壁密封固定，可以较好的保证不易出现泄露，导致沼气和空气串流，带来不安全隐患。
4、本发明工艺简单、操作使用方便，提高了沼气脱水净化的效果，有利于保证较好的硫化氢除去效率，从而保护系统的安全使用和部件的质量。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中所述脱硫净化罐的结构示意图。
图3是图2的A-A向剖视图。
图4是图2中所述净化管的放大截面示意图。
图5是图4的B–B向剖视图(图中未示出柱体)。
图6是图5的C–C向剖视图。
附图标记：1-脱硫净化罐，2-缓冲罐，3-增压风机，4-燃气发电机，5-中隔板，6-净化脱水室，7-脱硫室，8-下隔板，9-净化管，10-进风口，11-出风口，12-冷却风机，13-沼气出口，14-沼气进口，15-柱体，16-喷气管，17-喷气口，18-水封。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-6所示，本实施例一种沼气利用设备，包括脱硫净化罐1、缓冲罐2、增压风机3和燃气发电机4，所述脱硫净化罐1通过中隔板5分成净化脱水室6和脱硫室7，净化脱水室6设在脱硫室7的下方，所述净化脱水室6底部设有下隔板8，中隔板5和下隔板8均与脱硫净化罐1内壁密封固定；所述净化脱水室6内设有多个竖向弯曲的净化管9，净化管9两端开口并穿过中隔板5与下隔板8，所述净化脱水室6的两侧分别设有进风口10和出风口11，进风口10通过管道连接有冷却风机12，出风口11与排风管连通；所述脱硫净化罐1的顶部设有沼气出口13，沼气出口13和脱硫室7连通，所述净化脱水室6下方的脱硫净化罐1上开有沼气进口14，沼气进口14与净化口下端连通；所述净化管9内设有多个径向的柱体15，其伸出中隔板5的上端安装有喷气管16，所述喷气管16的上端密封，其管壁开有多个条形的喷气口17；所述喷气管外周与脱硫净化罐1的内壁之间填充有固体脱硫剂，所述固体脱硫剂填充的高度大于喷气管16上最高处的喷气口17位置。
具体而言，本实施例公开的一种沼气利用设备，沼气从污水处理或生物质发酵等产气装置引出后，首先经过脱硫净化罐1，然后再依次经过缓冲罐2稳定压力和流速，再经过增压风机3，提高到合适的燃气压力送入燃气发电机4的燃烧器进行燃烧，将热能转化未机械能对外输出电力。在脱硫净化罐1中设有净化脱水室6和脱硫室7，在净化脱水室6内设有弯曲的净化管9，净化管9内壁设有多个径向的柱体15。当沼气从脱硫净化罐1的沼气进口14经过净化管9时，在净化脱水室6的两侧分别设有进风口10、出风口11，利用冷却风机12可以降低净化管9内沼气气流的温度，将沼气中含有的水分析出，同时，利用在净化管9内设置的柱体15，使沼气气流在经过时，能够将沼气内含有的杂质和水进一步去除，并随着净化管9弯曲的内壁被排除到脱硫净化罐1的底部，通过自动或手动方式排至罐体外。沼气经过净化脱水后从净化管9上端进入喷气管16，然后从喷气口17流出和固体脱硫剂进行反应，因为此时，沼气气流中的水和杂质被较好的预先除去，因而在和固体脱硫剂反应去除硫化氢气体时，不会发生固体脱硫剂潮湿堆积从而将间隙堵塞的问题，进而能保证较好的硫化氢去除效率，也方便固体脱硫剂失效进行氧化还原后进行再利用，同时，固体脱硫剂中不含杂质，方便回收固体脱硫剂还原时析出的硫单质。另外，为了防止沼气从喷气口流出时，不经过固体脱硫剂脱硫而直接从沼气出口引出，将固体脱硫剂填充的高度大于喷气管最高处的喷气口位置，即喷气管上最上端的喷气口位置也小于固体脱硫剂填充的高度，因此，不会有未经过脱硫的沼气被后续设备使用。实际使用中，可以将喷气管全部埋覆在填充的固体脱硫剂中，并保持喷气管上最上端的喷气口位置与固体脱硫剂填充的高度差在300-500mm之间较为合适。沼气走净化管9内，冷却风从管外流动，上隔板、下隔板8均与脱硫净化罐9内壁密封固定，可以较好的保证不出现泄露，避免沼气和空气串流所带来不安全隐患。
其中，脱硫净化罐1、缓冲罐2的大小可以根据产气的速率进行设置，缓冲罐2的设置主要用于稳定压力，便于燃气发电机4控制，因为不设置较大的沼气储存装置，因而本发明安全性好，可节约较大的投资。通常缓冲罐2的体积大小能保证燃气发电机4稳定使用时的5-10分钟流量即可，以保证系统抗沼气产量波动带来的不稳定性。
如图2所示，本实施例的所述净化管9由弧形的上段和下段构成S形结构，上段的弯曲半径小于下段的弯曲半径。净化管9采用弯曲的结构，可保证杂质和水在重力的作用下从管壁向下流动被排出，在同样的空间内，还可以延长沼气经过净化管9的路径，提高沼气脱水净化的效果。进一步的为了简化净化管9的制作工艺和步骤，将净化管9采用上段和下端拼接成S形结构，将下段的弯曲半径设置较大，可以使杂质和水的流出时阻力小、更顺畅。
如图5所示，本实施例的所述喷气口17在喷气管外周沿轴向均匀开设有多行，相邻行的喷气口17错列设置。喷气口17在喷气管16上开有多个，可以提高沼气的处理效率，在沼气处理量一定的情况下，可以将喷气口17的宽度设置更小，以获得更大的沼气和固体脱硫剂的接触面积。
为了方便固体脱硫剂的更换和通入氧气还原，本实施例在所述脱硫净化罐1位于脱硫室7的侧壁开有人孔，人孔上安装人孔盖，人孔盖和脱硫净化罐1之间设置有密封垫。其中，所使用的固体脱硫剂采用纤维和氧化铁粉末经过压制后形成条状的颗粒物，其直径优选在10-15mm之间时，能够增大固体脱硫剂的比表面积；另外，采用纤维和氧化铁粉末混合压制，使得固体脱硫剂具有较好的透孔率，并具有较好的硬度，不易被折碎成粉末，保证固体脱硫剂对硫化氢气体的去除效率。
如图5、图6所示，本实施例所述喷气口17的水平截面为具有向外扩口的扇形。喷气口17设置为条形，其水平截面具有扇形结构，喷气口17在沼气流出喷气管和固体脱硫剂反应时，能够实现更大的接触面，另外采用扇形结构，能够吹走堵在喷气口17外侧的固体脱硫剂颗粒，防止喷气口17被堵塞，同时可降低沼气流速，保证沼气气流经过固体脱硫剂时有较长的吸收反应时间。
为了保证脱硫净化罐1的使用安全，避免沼气利用设备与沼气产生装置之间的不安全隐患相互影响，如图1、图2所示，本实施例在所述沼气进口14前侧设置有水封18，所述脱硫净化罐1的底部设有排水口，排水口的外部设有自动疏水阀。采用自动疏水阀可以定时排除脱硫净化罐1底部分离的水和杂质，减轻劳动强度，避免积聚过多时，被沼气气流重新携带。
本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。
Claims (7)
1.沼气利用设备，包括脱硫净化罐、缓冲罐、增压风机和燃气发电机，其特征在于，所述脱硫净化罐被中隔板分成净化脱水室和脱硫室，净化脱水室设在脱硫室的下方，所述净化脱水室底部设有下隔板，中隔板和下隔板均与脱硫净化罐内壁密封固定；所述净化脱水室内设有多个竖向弯曲的净化管，净化管两端开口并穿过中隔板与下隔板，所述净化脱水室的两侧分别设有进风口和出风口，进风口通过管道连接有冷却风机，出风口与排风管连通；所述脱硫净化罐的顶部设有沼气出口，沼气出口和脱硫室连通，所述净化脱水室下方的脱硫净化罐上开有沼气进口，沼气进口与净化口下端连通；所述净化管内设有多个径向的柱体，其伸出中隔板的上端安装有喷气管，所述喷气管的上端密封，其管壁开有多个条形的喷气口；所述喷气管外周与脱硫净化罐的内壁之间填充有固体脱硫剂，所述固体脱硫剂填充的高度大于喷气管最高处的喷气口位置。
2.根据权利要求1所述的沼气利用设备，其特征在于，所述净化管由弧形的上段和下段构成S形结构，上段的弯曲半径小于下段的弯曲半径。
3.根据权利要求1所述的沼气利用设备，其特征在于，所述喷气口在喷气管外周沿轴向均匀开设有多行，相邻行的喷气口错列设置。
4.根据权利要求1所述的沼气利用设备，其特征在于，所述固体脱硫剂为纤维和氧化铁粉末制成的条状颗粒物。
5.根据权利要求1所述的沼气利用设备，其特征在于，所述喷气口的水平截面为具有向外扩口的扇形。
6.根据权利要求1所述的沼气利用设备，其特征在于，所述沼气进口前侧设置有水封，所述脱硫净化罐的底部设有排水口，排水口的外部设有自动疏水阀。
7.根据权利要求1所述的沼气利用设备，其特征在于，所述脱硫净化罐位于脱硫室的侧壁开有人孔，人孔上安装人孔盖，所述人孔盖和脱硫净化罐之间设置有密封垫。
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