農(nóng)村生物質(zhì)能綜合利用系統(tǒng)及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種農(nóng)村生物質(zhì)能綜合利用系統(tǒng)及其方法。它包括順次相連的沼氣發(fā)生器、預(yù)處理設(shè)備、液化設(shè)備、液化天然氣儲(chǔ)罐、液化天然氣汽化器、燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)；所述預(yù)處理設(shè)備為制冷設(shè)備、吸附器或反應(yīng)器；所述反應(yīng)器為含有堿性溶液和金屬氧化物，去除沼氣中的二氧化碳和硫化氫的反應(yīng)器；所述液化設(shè)備為制冷設(shè)備或低溫流體提供冷量的換熱器。本發(fā)明在傳統(tǒng)生物質(zhì)能利用技術(shù)的基礎(chǔ)上引入了低溫液化工藝和設(shè)備，將含約50-70%甲烷的沼氣提純并轉(zhuǎn)化為高純度的液化天然氣，提高了生物沼氣的應(yīng)用價(jià)值，拓展了其應(yīng)用領(lǐng)域，為生物質(zhì)利用領(lǐng)域提供了一種熱、電、冷等多元產(chǎn)出的新方法。
【專利說明】農(nóng)村生物質(zhì)能綜合利用系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及能源生產(chǎn)和高效利用領(lǐng)域，尤其涉及一種農(nóng)村生物質(zhì)能綜合利用系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]農(nóng)村經(jīng)濟(jì)中，動(dòng)物糞便等養(yǎng)殖廢棄物、木屑等加工廢棄物、秸桿等農(nóng)田廢棄物，都可以作為沼氣發(fā)生器的原料，制造沼氣?，F(xiàn)有的沼氣利用技術(shù)一般為直接作為廚房燃燒能源或利用燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電并同時(shí)產(chǎn)生熱水。由于沼氣僅含約50-70%的甲烷，其純度不高，導(dǎo)致能源利用效率較低，所含的雜質(zhì)氣體也易影響燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的工作穩(wěn)定，并在燃燒后產(chǎn)生有害廢氣。純凈的甲烷具有很高的能源利用效率，對沼氣進(jìn)行提純后再利用，提高了生物沼氣的品質(zhì)價(jià)值，也提供了更為多元化的高附加值應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種農(nóng)村生物質(zhì)能綜合利用系統(tǒng)及其方法。
[0004]農(nóng)村生物質(zhì)能綜合利用系統(tǒng)包括順次相連的沼氣發(fā)生器、預(yù)處理設(shè)備、液化設(shè)備、液化天然氣儲(chǔ)罐、液化天然氣汽化器、燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)；所述預(yù)處理設(shè)備為制冷設(shè)備、吸附器或反應(yīng)器；所述反應(yīng)器為含有堿性溶液和金屬氧化物，去除沼氣中的二氧化碳和硫化氫的反應(yīng)器；所述液化設(shè)備為 制冷設(shè)備或低溫流體提供冷量的換熱器。
[0005]所述的液化設(shè)備進(jìn)氣口與液化天然氣儲(chǔ)罐出氣口相連。所述的液化天然氣汽化器熱流體端與冷庫相連。所述的液化天然氣儲(chǔ)罐與液化天然氣汽化器之間通過槽車運(yùn)輸連接。
[0006]農(nóng)村生物質(zhì)能綜合利用方法的步驟如下:
O沼氣發(fā)生器生成沼氣；
2)將沼氣通入預(yù)處理設(shè)備，將甲烷之外的雜質(zhì)氣體以冷凝、凝華、吸附或化學(xué)反應(yīng)的方式分離，留下甲烷氣體；
3)將甲烷氣體通入液化設(shè)備，甲烷氣體釋放熱量冷凝為液體甲烷；
4)液體甲烷通入液化天然氣儲(chǔ)罐；
5)液化天然氣儲(chǔ)罐將液體甲烷輸入到液化天然氣汽化器中汽化形成氣體甲烷；
6)氣體甲烷再進(jìn)入燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)燃燒，提供動(dòng)力，廢熱用于生產(chǎn)熱水。
[0007]步驟4)所述的液體甲烷通入液化天然氣儲(chǔ)罐后，液體甲烷蒸發(fā)汽從液化天然氣儲(chǔ)罐出氣口輸送至液化設(shè)備進(jìn)氣口，使蒸發(fā)汽再次液化。步驟5)所述的液化天然氣汽化器熱流體端從冷庫吸收熱量使液體甲烷汽化。
[0008]本發(fā)明在傳統(tǒng)生物質(zhì)能利用技術(shù)的基礎(chǔ)上引入了低溫液化工藝和設(shè)備，將含約50-70%甲烷的沼氣提純并轉(zhuǎn)化為高純度的液化天然氣，提高了生物沼氣的應(yīng)用價(jià)值，拓展了其應(yīng)用領(lǐng)域，為生物質(zhì)利用領(lǐng)域提供了一種熱、電、冷等多元產(chǎn)出的新方法。【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為農(nóng)村生物質(zhì)能綜合利用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不意圖；
圖2為含再冷凝環(huán)路的農(nóng)村生物質(zhì)能綜合利用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為含冷庫的農(nóng)村生物質(zhì)能綜合利用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為含再冷凝環(huán)路和冷庫的農(nóng)村生物質(zhì)能綜合利用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中，沼氣發(fā)生器1、預(yù)處理設(shè)備2、液化設(shè)備3、液化天然氣儲(chǔ)罐4、液化天然氣汽化器
5、燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)6、冷庫7。
【具體實(shí)施方式】
[0010]如圖1所示，農(nóng)村生物質(zhì)能綜合利用系統(tǒng)包括順次相連的沼氣發(fā)生器1、預(yù)處理設(shè)備2、液化設(shè)備3、液化天然氣儲(chǔ)罐4、液化天然氣汽化器5、燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)6。預(yù)處理設(shè)備2為采用堿性溶液和金屬氧化物去除沼氣中的二氧化碳和硫化氫的反應(yīng)器；液化設(shè)備3采用斯特林制冷機(jī)；燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)6采用濰柴高壓直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0011]如圖2所示，農(nóng)村生物質(zhì)能綜合利用系統(tǒng)包括順次相連的沼氣發(fā)生器1、預(yù)處理設(shè)備2、液化設(shè)備3、液化天然氣儲(chǔ)罐4、液化天然氣汽化器5、燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)6。液化天然氣儲(chǔ)罐4的氣體出口與液化設(shè)備3第二入口相連；預(yù)處理設(shè)備2為采用堿性溶液和金屬氧化物去除沼氣中的二氧化碳和硫化氫的反應(yīng)器；液化設(shè)備3采用斯特林制冷機(jī)；燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)6為上柴T系列天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)。所述的液化設(shè)備3進(jìn)氣口與液化天然氣儲(chǔ)罐4出氣口相連。
[0012]如圖3所示，農(nóng)村生物質(zhì)能綜合利用系統(tǒng)包括順次相連的沼氣發(fā)生器1、預(yù)處理設(shè)備2、液化設(shè)備3、液化天然氣儲(chǔ)罐4、液化天然氣汽化器5、燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)6，液化天然氣汽化器5熱流體端與冷庫7相連。預(yù)處理設(shè)備2為采用堿性溶液和金屬氧化物去除沼氣中的二氧化碳和硫化氫的反應(yīng)器；液化設(shè)備3采用斯特林制冷機(jī)；燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)6為一汽錫柴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0013]如圖4所示，農(nóng)村生物質(zhì)能綜合利用系統(tǒng)包括順次相連的沼氣發(fā)生器1、預(yù)處理設(shè)備2、液化設(shè)備3、液化天然氣儲(chǔ)罐4、液化天然氣汽化器5、燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)6，液化天然氣儲(chǔ)罐4的氣體出口與液化設(shè)備3入口相連，液化天然氣汽化器5熱流體端與冷庫7相連；預(yù)處理設(shè)備2為采用堿性溶液和金屬氧化物去除沼氣中的二氧化碳和硫化氫的反應(yīng)器；液化設(shè)備3采用斯特林制冷機(jī)；燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)6為玉柴渦輪增壓天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0014]本發(fā)明所述的液化天然氣儲(chǔ)罐4與液化天然氣汽化器5之間可通過槽車運(yùn)輸連接。
[0015]農(nóng)村生物質(zhì)能綜合利用方法的步驟如下:
1)沼氣發(fā)生器(I)生成沼氣；
2)將沼氣通入預(yù)處理設(shè)備(2)，將甲烷之外的雜質(zhì)氣體以冷凝、凝華、吸附或化學(xué)反應(yīng)的方式分離，留 下甲烷氣體；
3)將甲烷氣體通入液化設(shè)備(3)，甲烷氣體釋放熱量冷凝為液體甲烷；
4)液體甲烷通入液化天然氣儲(chǔ)罐(4)；
5)液化天然氣儲(chǔ)罐(4)將液體甲烷輸入到液化天然氣汽化器(5)中汽化形成氣體甲
燒;6)氣體甲烷再進(jìn)入燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)(6)燃燒，提供動(dòng)力，廢熱用于生產(chǎn)熱水。
[0016]步驟4)所述的液體甲烷通入液化天然氣儲(chǔ)罐(4)后，液體甲烷蒸發(fā)汽從液化天然氣儲(chǔ)罐(4)出氣口輸送至液化設(shè)備(3)進(jìn)氣口，使蒸發(fā)汽再次液化。
[0017]步驟5)所述的液化天然氣汽化器(5)熱流體端從冷庫(7)吸收熱量使液體甲烷汽化。
[0018]本發(fā)明的工作過程如下:
沼氣發(fā)生器內(nèi)的沼氣輸送至預(yù)處理設(shè)備，用冷凝、凝華、吸附或化學(xué)反應(yīng)等過程除去二氧化碳等雜質(zhì)氣體，留下高純度的甲烷，即天然氣。再將甲烷輸送至液化設(shè)備，使其放出熱量變成液體甲烷，即液化天然氣。液化天然氣流入液化天然氣儲(chǔ)罐儲(chǔ)存。需要進(jìn)行使用時(shí)，液化天然氣儲(chǔ)罐將液化天然氣輸出至液化天然氣汽化器進(jìn)行汽化，變成天然氣氣體。天然氣氣體輸送至燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)燃 燒發(fā)電，燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱可以生產(chǎn)熱水。由于液化天然氣儲(chǔ)罐會(huì)產(chǎn)生少量蒸發(fā)氣，根據(jù)實(shí)際需要可增加回路，將蒸發(fā)氣輸送回液化設(shè)備再次液化冷凝。液化天然氣在液化天然氣汽化器中進(jìn)行汽化時(shí)，會(huì)吸收熱量，可以將冷庫作為熱量來源，吸收冷庫內(nèi)的熱量，在保持冷庫的低溫環(huán)境同時(shí)，降低相應(yīng)冷庫制冷機(jī)的耗電量。
[0019]本發(fā)明在傳統(tǒng)生物質(zhì)能利用技術(shù)的基礎(chǔ)上引入了低溫液化工藝和設(shè)備，將含約50-70%甲烷的沼氣提純并轉(zhuǎn)化為高純度的液化天然氣，提高了生物沼氣的應(yīng)用價(jià)值，拓展了其應(yīng)用領(lǐng)域，為生物質(zhì)利用領(lǐng)域提供了一種熱、電、冷等多元產(chǎn)出的新方法。
【權(quán)利要求】
1.一種農(nóng)村生物質(zhì)能綜合利用系統(tǒng)，其特征在于包括順次相連的沼氣發(fā)生器(I)、預(yù)處理設(shè)備(2)、液化設(shè)備(3)、液化天然氣儲(chǔ)罐(4)、液化天然氣汽化器(5)、燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)(6)；所述預(yù)處理設(shè)備(2)為制冷設(shè)備、吸附器或反應(yīng)器；所述反應(yīng)器為含有堿性溶液和金屬氧化物，去除沼氣中的二氧化碳和硫化氫的反應(yīng)器；所述液化設(shè)備(3)為制冷設(shè)備或低溫流體提供冷量的換熱器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)村生物質(zhì)能綜合利用系統(tǒng)，其特征在于所述的液化設(shè)備(3)進(jìn)氣口與液化天然氣儲(chǔ)罐(4)出氣口相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種農(nóng)村生物質(zhì)能綜合利用系統(tǒng)，其特征在于所述的液化天然氣汽化器(5)熱流體端與冷庫(7)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)村生物質(zhì)能綜合利用系統(tǒng)，其特征在于所述的液化天然氣儲(chǔ)罐(4)與液化天然氣汽化器(5)之間通過槽車運(yùn)輸連接。
5.一種使用如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的農(nóng)村生物質(zhì)能綜合利用方法，其特征在于，它的步驟如下: 1)沼氣發(fā)生器(I)生成沼氣； 2)將沼氣通入預(yù)處理設(shè)備(2)，將甲烷之外的雜質(zhì)氣體以冷凝、凝華、吸附或化學(xué)反應(yīng)的方式分離，留下甲烷氣體； 3)將甲烷氣體通入液化設(shè)備(3)，甲烷氣體釋放熱量冷凝為液體甲烷； 4)液體甲烷通入 液化天然氣儲(chǔ)罐(4)； 5)液化天然氣儲(chǔ)罐(4)將液體甲烷輸入到液化天然氣汽化器(5)中汽化形成氣體甲燒; 6)氣體甲烷再進(jìn)入燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)(6)燃燒，提供動(dòng)力，廢熱用于生產(chǎn)熱水。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種農(nóng)村生物質(zhì)能綜合利用方法，其特征在于，步驟4)所述的液體甲烷通入液化天然氣儲(chǔ)罐(4)后，液體甲烷蒸發(fā)汽從液化天然氣儲(chǔ)罐(4)出氣口輸送至液化設(shè)備(3)進(jìn)氣口，使蒸發(fā)汽再次液化。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的一種農(nóng)村生物質(zhì)能綜合利用方法，其特征在于，步驟5)所述的液化天然氣汽化器(5)熱流體端從冷庫(7)吸收熱量使液體甲烷汽化。
【文檔編號】F25J1/02GK103789058SQ201410017614
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月15日
【發(fā)明者】程章展 申請人:杭州克勞特低溫設(shè)備有限公司