一種生物質(zhì)氣中硅氧烷脫除裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種生物質(zhì)氣中硅氧烷脫除裝置，包括制冷循環(huán)單元、載冷劑循環(huán)單元和生物質(zhì)氣硅氧烷脫除單元；設(shè)置蓄冷罐用于載冷劑蓄冷，兩臺(tái)脫除硅氧烷的換熱器交替工作，來(lái)流生物質(zhì)氣體被與生物質(zhì)氣換熱后的載冷劑和脫除硅氧烷后的生物質(zhì)氣預(yù)冷。本發(fā)明能夠適應(yīng)不同的工況，適合在實(shí)際操作中用于脫除生物質(zhì)氣中的硅氧烷類氣體，確保生物質(zhì)氣得以高效應(yīng)用。
【專利說(shuō)明】
_種生物質(zhì)氣中娃氧焼脫除裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于生物質(zhì)氣體成分分離脫除領(lǐng)域，涉及一種可燃生物質(zhì)氣體中雜質(zhì)脫除裝置，用來(lái)去除可燃生物質(zhì)氣體中的硅氧烷和水分等雜質(zhì)。
【背景技術(shù)】
[0002]垃圾填埋氣、沼氣和石油伴生氣等生物質(zhì)氣體的主要成分是甲烷，是一種可再生能源。甲烷是一種溫室氣體，其產(chǎn)生的溫室效應(yīng)約為二氧化碳的21倍，同時(shí)純甲烷有很高的熱值，為35.87MJ/m3;生物質(zhì)氣經(jīng)簡(jiǎn)單凈化處理可以直接用于燃?xì)廨啓C(jī)和內(nèi)燃機(jī)燃燒發(fā)電。
[0003]生物質(zhì)氣中含有一種微量物質(zhì)一一硅氧烷，燃燒時(shí)會(huì)影響燃?xì)廨啓C(jī)的動(dòng)平衡，在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)表面會(huì)生成二氧化硅層，縮短發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命，并被迫提高更換氣缸蓋和火花塞的頻率，降低設(shè)備的安全性。生物質(zhì)氣中水蒸汽多為飽和，直接用于燃燒發(fā)電會(huì)對(duì)設(shè)備造成腐蝕，降低燃燒換熱效率。
[0004]當(dāng)溫度降到-29°C時(shí)，垃圾填埋氣中的硅氧烷脫除率可達(dá)到80 %?90 % ;并且填埋氣中的水分以及部分重碳烴等溶于水的雜質(zhì)也可脫除。采用直接冷凍法可有效脫除生物質(zhì)氣中的硅氧烷物質(zhì)，但同時(shí)也存在著以下問(wèn)題:
[0005]1.來(lái)自不同地區(qū)的沼氣、填埋氣等生物質(zhì)氣體的組分、溫度、壓力等都存在著較大差異，直接冷凍氣體，沒(méi)有利用蓄冷來(lái)進(jìn)行緩沖，其適應(yīng)性較差，對(duì)換熱器的損害也較大；
[0006]2.在(TC以下，水蒸汽會(huì)在換熱器內(nèi)凝結(jié)成霜，造成換熱率下降甚至阻塞換熱管，需停機(jī)除霜以致工作中斷。
[0007]美國(guó)發(fā)明專利:硅氧烷去除系統(tǒng)(公開(kāi)號(hào):US2004/0045440 Al)，該專利中采用了配有兩個(gè)蒸發(fā)器的制冷系統(tǒng)，通過(guò)交替使用兩個(gè)蒸發(fā)器來(lái)達(dá)到連續(xù)工作的目的；除霜方式采用高溫制冷劑流經(jīng)結(jié)霜的蒸發(fā)器讓制冷劑過(guò)冷來(lái)除霜。經(jīng)試驗(yàn)，該系統(tǒng)存在以下幾個(gè)問(wèn)題:
[0008]1.預(yù)冷換熱器和蒸發(fā)器之間相互耦合作用和蒸發(fā)器自身熱惰性，導(dǎo)致系統(tǒng)從開(kāi)機(jī)到穩(wěn)定運(yùn)行需要約35分鐘的動(dòng)態(tài)緩沖期，緩沖期內(nèi)生物質(zhì)氣不能處理到規(guī)定溫度;不能實(shí)現(xiàn)對(duì)硅氧烷的脫除。
[0009]2.預(yù)冷換熱器冷源來(lái)自處理后的生物質(zhì)氣體，開(kāi)機(jī)緩沖段前期，預(yù)冷換熱器不能起到預(yù)冷作用，高溫高濕生物質(zhì)氣直接進(jìn)入蒸發(fā)器冷卻，導(dǎo)致蒸發(fā)器內(nèi)結(jié)霜量增大，縮短了除霜周期。
[0010]3、除霜切換時(shí)，會(huì)對(duì)制冷系統(tǒng)造成很大的壓力沖擊和熱沖擊;過(guò)冷除霜的方式，還會(huì)造成吸氣帶液，系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性下降;且生物質(zhì)氣回溫很高，再冷卻到設(shè)定溫度需一個(gè)穩(wěn)定過(guò)程，不能實(shí)現(xiàn)真正連續(xù)處理。
[0011]4、制冷劑的傳熱過(guò)程為相變過(guò)程，制冷劑與生物質(zhì)氣直接換熱時(shí)，因生物質(zhì)氣溫度、壓力、流量的變化而引起冷負(fù)荷發(fā)生較大波動(dòng)的情況下，易引起吸氣帶液，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性;或造成壓縮機(jī)吸氣過(guò)熱度太大，排氣溫度過(guò)高，壓縮機(jī)輸入功率增加。
[0012]5、兩個(gè)硅氧烷脫除換熱器一旦有其中一個(gè)發(fā)生故障，系統(tǒng)將無(wú)法真正進(jìn)入連續(xù)工作狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]技術(shù)問(wèn)題:本發(fā)明提出了一種能連續(xù)穩(wěn)定工作，縮短裝置開(kāi)機(jī)緩沖時(shí)間和除霜切換穩(wěn)定過(guò)程，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和硅氧烷脫除效率的生物質(zhì)氣中硅氧烷脫除蓄冷裝置。
[0014]技術(shù)方案:本發(fā)明的生物質(zhì)氣中硅氧烷脫除蓄冷裝置，包括制冷循環(huán)單元、載冷劑循環(huán)單元和生物質(zhì)氣娃氧燒脫除單元。制冷循環(huán)單元由沿制冷劑流動(dòng)方向依次連接的壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥、蓄冷罐、氣液分離器組成，所述氣液分離器的出氣端連接在壓縮機(jī)的進(jìn)氣端上，構(gòu)成循環(huán)回路，所述蓄冷罐上設(shè)置有載冷劑進(jìn)口、載冷劑出口、制冷劑進(jìn)口和制冷劑出口，蓄冷罐中設(shè)置有連通制冷劑進(jìn)口和制冷劑出口的蒸發(fā)盤(pán)管，蓄冷罐同時(shí)是載冷劑循環(huán)單元的組成部分。
[0015]載冷劑循環(huán)單元包括蓄冷罐、載冷劑循環(huán)栗和兩個(gè)并聯(lián)的硅氧烷脫除換熱器，所述蓄冷罐的載冷劑出口與載冷劑循環(huán)栗的進(jìn)口連接，載冷劑循環(huán)栗的出口分為兩路，分別對(duì)應(yīng)連接到一個(gè)硅氧烷脫除換熱器的載冷劑進(jìn)口上，兩個(gè)硅氧烷脫除換熱器的載冷劑出口匯總后與蓄冷罐的載冷劑進(jìn)口連接，所述的兩個(gè)個(gè)硅氧烷脫除換熱器同時(shí)是生物質(zhì)氣硅氧烷脫除單元的組成部分。
[0016]生物質(zhì)氣硅氧烷脫除單元包括用于對(duì)來(lái)流生物質(zhì)氣預(yù)冷的預(yù)冷管殼式換熱器、兩個(gè)硅氧烷脫除換熱器，所述預(yù)冷管殼式換熱器上設(shè)置有來(lái)流生物質(zhì)氣入口、來(lái)流生物質(zhì)氣出口、純凈生物質(zhì)氣入口和純凈生物質(zhì)氣出口，所述來(lái)流生物質(zhì)氣出口分為兩路，分別對(duì)應(yīng)連接到一個(gè)硅氧烷脫除換熱器的生物質(zhì)氣進(jìn)口上;兩個(gè)硅氧烷脫除換熱器的生物質(zhì)氣出口匯總后與純凈生物質(zhì)氣入口相連接。
[0017]進(jìn)一步的，本發(fā)明裝置中，載冷劑進(jìn)口開(kāi)在蓄冷罐上部1/6到1/4處，載冷劑出口開(kāi)在蓄冷罐下部1/10到1/6處，制冷劑進(jìn)口開(kāi)在蓄冷罐的上部2/5到3/5處;制冷劑出口開(kāi)在蓄冷罐的下部1/10到1/6處。
[0018]進(jìn)一步的，本發(fā)明裝置中，蒸發(fā)盤(pán)管沿著從制冷劑進(jìn)口向載冷劑出口的傾斜方向設(shè)置，蒸發(fā)盤(pán)管的每一圈管道與水平面呈4-8°夾角。
[0019]本發(fā)明中，制冷循環(huán)單元包括:壓縮機(jī)、冷凝器、干燥過(guò)濾器、視液鏡、膨脹閥、蒸發(fā)盤(pán)管、氣液分離器。壓縮機(jī)的出氣端連接冷凝器的進(jìn)氣端相，冷凝器出氣端連接膨脹閥的進(jìn)氣端，膨脹閥的出氣端連接蒸發(fā)盤(pán)管的進(jìn)氣端，蒸發(fā)盤(pán)管出氣端連接氣液分離器的進(jìn)氣端，氣液分離器的出氣端連接壓縮機(jī)的進(jìn)氣端。在冷凝器和膨脹閥之間依次設(shè)有干燥過(guò)濾器和視液鏡;各部件通過(guò)制冷劑管道連接。
[0020]本發(fā)明中載冷劑循環(huán)單元包括:蓄冷罐、載冷劑循環(huán)栗、第一脫除換熱器和第二脫除換熱器，所述蓄冷罐的載冷劑出口與載冷劑循環(huán)栗的進(jìn)口連接，載冷劑流經(jīng)載冷劑循環(huán)栗經(jīng)過(guò)載冷劑通過(guò)第二單向壓力水栗和第二三通閥后，分別經(jīng)過(guò)第三截止閥、第四截止閥連接到第一脫除換熱器的載冷劑進(jìn)口和第二脫除換熱器的載冷劑進(jìn)口上，兩個(gè)換熱器的載冷劑出口匯總后經(jīng)過(guò)第一三通閥和第一單向壓力水栗與蓄冷罐的載冷劑進(jìn)口連接。各部件通過(guò)載冷劑管道連接，且各部件間均設(shè)有控制閥門(mén)。
[0021]本發(fā)明中生物質(zhì)氣硅氧烷脫除單元包括:預(yù)冷管殼式換熱器、第一脫除換熱器、第二脫除換熱器、預(yù)冷管殼式換熱器排污裝置、第一脫除換熱器排污裝置、第二脫除換熱器排污裝置、第三三通閥和第四三通閥。預(yù)冷管殼式換熱器有四個(gè)開(kāi)口，分別為來(lái)流生物質(zhì)氣入口、來(lái)流生物質(zhì)氣出口、脫除硅氧烷后的純凈生物質(zhì)氣入口、脫除硅氧烷后的純凈生物質(zhì)氣出口。來(lái)流生物質(zhì)氣入口連接著送氣管道，脫除硅氧烷后的純凈生物質(zhì)氣出口連接著出氣管道。來(lái)流生物質(zhì)氣出口與第三三通閥的一個(gè)開(kāi)口相連接，第三三通閥的另外兩個(gè)開(kāi)口通過(guò)第五截止閥、第八截止閥分別連接第一脫除換熱器的生物質(zhì)氣進(jìn)口和第二脫除換熱器的生物質(zhì)氣進(jìn)口；第四三通閥的其中兩個(gè)開(kāi)口分別通過(guò)第七截止閥、第八截止閥分別連接第一脫除換熱器的生物質(zhì)氣出口和第二脫除換熱器的生物質(zhì)氣出口，第四三通閥的另一個(gè)出口與預(yù)冷管殼式換熱器脫除硅氧烷后的純凈生物質(zhì)氣入口相連接。各部件通過(guò)生物質(zhì)氣管道連接，且各部件間均設(shè)有控制閥門(mén)，預(yù)冷管殼式換熱器、第一脫除換熱器、第二脫除換熱器分別裝有預(yù)冷管殼式換熱器排污裝置和第一脫除換熱器排污裝置、第二脫除換熱器排污裝置，預(yù)冷管殼式換熱器上還裝有溫度與壓力探頭。
[0022]有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0023]本發(fā)明采用載冷劑循環(huán)單元利用載冷劑的中間換熱過(guò)程，制冷劑不直接與生物質(zhì)氣進(jìn)行換熱，避免了在生物質(zhì)氣溫度、壓力較大波動(dòng)的變工況運(yùn)行下，而造成吸氣帶液和過(guò)熱度太大等問(wèn)題；同時(shí)避免了除霜切換過(guò)程對(duì)制冷系統(tǒng)造成的熱沖擊和壓力沖擊;大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠度以及安全系數(shù)。
[0024]本發(fā)明通過(guò)對(duì)生物質(zhì)氣硅氧烷脫除單元以及載冷劑循環(huán)單元中兩個(gè)換熱器連接方式的改變和調(diào)節(jié)，可減少開(kāi)機(jī)過(guò)程和除霜過(guò)程的無(wú)效工作時(shí)間，延長(zhǎng)裝置的除霜周期，提高系統(tǒng)硅氧烷脫除效率，真正實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定不間斷工作。所述的裝置的載冷劑具有一定蓄冷作用，通過(guò)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)載冷劑的流量可適應(yīng)生物質(zhì)氣冷負(fù)荷的變化，在保證硅氧烷脫除率的如提下，可減少冷量損失，提尚系統(tǒng)能效。
[0025]本發(fā)明采用兩個(gè)脫除換熱器工作的另一個(gè)好處是由于其有效的制冷和脫除作用，幾乎不會(huì)產(chǎn)生含有硅氧烷的生物質(zhì)氣或者石油伴生氣的氣體進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)等，造成發(fā)動(dòng)機(jī)等的結(jié)構(gòu)，以致于無(wú)法正常工作。
[0026]本發(fā)明在脫除換熱器前增加了預(yù)冷管殼式換熱器，一方面起到對(duì)來(lái)流的流量不穩(wěn)定的生物質(zhì)氣起到一定的均流作用，另一方面由于增加了傳熱面積，更加便于脫除來(lái)流生物質(zhì)氣中的水蒸汽以及部分雜質(zhì)，起到有效的預(yù)冷作用，同時(shí)以避免在0°C以下，水蒸汽會(huì)在有效換熱器內(nèi)凝結(jié)，使得換熱效果變差甚至堵塞換熱管，造成有害影響的情況出現(xiàn)。
[0027]本發(fā)明中采用的預(yù)冷管殼式換熱器，可以使來(lái)流生物質(zhì)氣與脫除裝置中流出的低溫純凈生物質(zhì)氣進(jìn)行充分的熱交換，從而做到能量的回收循環(huán)利用，預(yù)冷來(lái)流生物質(zhì)氣，而且可以盡量減少預(yù)冷管殼式換熱器的體積，便于安裝，節(jié)約成本。
[0028]本發(fā)明中在載冷劑冷卻和制冷劑循環(huán)中增加了蓄冷罐，蓄冷罐可以根據(jù)來(lái)流氣體的硅氧烷含量、壓力、溫度的不同進(jìn)行載冷劑流量的控制，通過(guò)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)載冷劑的流量可適應(yīng)生物質(zhì)氣冷負(fù)荷的變化，從而避免能量浪費(fèi)。蓄冷罐具有四個(gè)開(kāi)口，載冷劑進(jìn)口開(kāi)在蓄冷罐的上部1/6到1/4處，進(jìn)入蓄冷罐內(nèi)的載冷劑管道開(kāi)有密集小孔，方便載冷劑與管內(nèi)制冷劑管道能夠進(jìn)行充分地?zé)峤粨Q;載冷劑出口開(kāi)在蓄冷罐的下部1/10到1/6處，在得到較好換熱效果的同時(shí)，可以防止由于開(kāi)口過(guò)低而導(dǎo)致安裝不便;蒸發(fā)盤(pán)管的制冷劑進(jìn)口開(kāi)在蓄冷罐的上部2/5到3/5處;蒸發(fā)盤(pán)管的制冷劑出口開(kāi)在蓄冷罐的下部1/10到1/6處。
[0029]本發(fā)明中蓄冷罐內(nèi)部載冷劑與管內(nèi)制冷劑的熱交換采用順流和交叉流的混合方式，整體偏向于順流，能夠使得載冷劑在蓄冷罐內(nèi)得到較為均衡的低溫，不會(huì)由于溫度過(guò)低而造成能量浪費(fèi)。
[0030]本發(fā)明中蓄冷罐內(nèi)部設(shè)有蒸發(fā)盤(pán)管，蒸發(fā)盤(pán)管從制冷劑進(jìn)口側(cè)向制冷劑出口側(cè)下傾，每一圈盤(pán)管與水平面呈一個(gè)4?8°的夾角。這樣布置不僅可以保證制冷劑進(jìn)口在蒸發(fā)盤(pán)管的最高處，制冷劑出口在蒸發(fā)盤(pán)管的最低處，并且從制冷劑進(jìn)口到制冷劑出口的沿程總是下降的，以保證蓄冷罐內(nèi)處于順流與交叉流的狀態(tài)；同時(shí)，在初次運(yùn)行時(shí)便于排盡氣體，以免影響換熱效果;在檢修時(shí)也便于排出制冷劑，以便于維修人員操作。
[0031]本發(fā)明在不降低硅氧烷脫除率的情況下，同時(shí)還可脫除生物質(zhì)氣中水蒸汽、重碳烴等雜質(zhì)。
【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖2是蓄冷器開(kāi)口的示意圖。
[0034]圖3是蓄冷器中蒸發(fā)盤(pán)管示意圖。
[0035]圖中有:I壓縮機(jī)、2冷凝器、3干燥過(guò)濾器、4視液鏡、5膨脹閥、6蒸發(fā)盤(pán)管、7氣液分離器、8蓄冷罐、9第一單向壓力水栗、10第二單向壓力水栗、11第一三通閥、12第一截止閥、14第二截止閥、15第三截止閥、17第四截止閥、18第二三通閥、19第一脫除換熱器、19a第一脫除換熱器的生物質(zhì)氣進(jìn)口、19b第一脫除換熱器的生物質(zhì)氣出口、19c第一脫除換熱器換熱器的載冷劑出口、19d第一脫除換熱器的載冷劑進(jìn)口、20預(yù)冷管殼式換熱器、20a預(yù)冷管殼式換熱器的來(lái)流生物質(zhì)氣進(jìn)口、20c預(yù)冷管殼式換熱器的來(lái)流生物質(zhì)氣出口、20d預(yù)冷管殼式換熱器脫出硅氧烷后的純凈生物質(zhì)氣進(jìn)口、20b預(yù)冷管殼式換熱器脫出硅氧烷的純凈生物質(zhì)氣出口、21第二脫除換熱器、21a第二脫除換熱器的生物質(zhì)氣進(jìn)口、21b第二脫除換熱器的生物質(zhì)氣出口、21c第二脫除換熱器換熱器的載冷劑出口、21d第二脫除換熱器的載冷劑進(jìn)口、22第一脫除換熱器排污裝置、23預(yù)冷管殼式換熱器排污裝置、24第二脫除換熱器排污裝置、27第三單向壓力水栗、28第四單向壓力水栗、29第三三通閥、30第五截止閥、32第六截止閥、33第七截止閥、35第八截止閥、36第四三通閥、38干燥器、39預(yù)冷管殼式換熱器溫度與壓力探頭、47載冷劑循環(huán)栗、48蓄冷罐溫度與壓力探頭、52第九截止閥、53第五單向壓力水栗、55第六單向壓力水栗、81載冷劑進(jìn)口、8 2載冷劑出口、8 3制冷劑進(jìn)口、84制冷劑出口、8 5水平面。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0037]本發(fā)明的生物質(zhì)氣中硅氧烷脫除蓄冷裝置包括制冷循環(huán)單元，載冷劑循環(huán)單元和生物質(zhì)氣硅氧烷脫除循環(huán)單元。本發(fā)明中包括三種物質(zhì)的管道，分別為制冷劑管道、載冷劑管道和生物質(zhì)氣管道。工作原理如下:制冷循環(huán)單元是一個(gè)簡(jiǎn)單的制冷系統(tǒng)，通過(guò)蒸發(fā)盤(pán)管對(duì)其外部的載冷劑釋放冷量，載冷劑吸收蒸發(fā)盤(pán)管釋放的冷量后通過(guò)載冷劑循環(huán)單元對(duì)進(jìn)入硅氧烷脫除循環(huán)單元的來(lái)流氣體進(jìn)行降溫脫除，硅氧烷脫除循環(huán)單元其內(nèi)部首先完成的是在蛇形盤(pán)管中對(duì)來(lái)流的流量不穩(wěn)定的生物質(zhì)氣進(jìn)行預(yù)冷與均流，使來(lái)流的生物質(zhì)氣與脫出硅氧烷后低溫的生物質(zhì)氣進(jìn)行充分的熱交換，便于脫除來(lái)流生物質(zhì)氣中的水蒸汽以及部分雜質(zhì)，進(jìn)行預(yù)冷后的生物質(zhì)氣進(jìn)入三個(gè)硅氧烷脫出裝置中與載冷劑進(jìn)行充分的熱交換，生物質(zhì)氣中的硅氧烷在溫度降低后凝結(jié)為液體通過(guò)排污裝置排出，完成了對(duì)生物質(zhì)氣中硅氧烷的脫除，脫出硅氧烷后的生物質(zhì)氣通過(guò)干燥器流出。
[0038]本發(fā)明中制冷循環(huán)單元中包括:壓縮機(jī)1、冷凝器2、干燥過(guò)濾器3、視液鏡4、膨脹閥5、蒸發(fā)盤(pán)管6、氣液分離器7。壓縮機(jī)的出氣端連接冷凝器的進(jìn)氣端相連接，冷凝器出氣端連接膨脹閥的進(jìn)氣端，膨脹閥的出氣端連接蒸發(fā)盤(pán)管的進(jìn)氣端，蒸發(fā)盤(pán)管出氣端連接氣液分離器的進(jìn)氣端，氣液分離器的出氣端連接壓縮機(jī)的進(jìn)氣端。在冷凝器和膨脹閥之間依次設(shè)有干燥過(guò)濾器3和視液鏡4;各部件通過(guò)制冷劑管道連接。
[0039]本發(fā)明中載冷劑循環(huán)單元包括:蓄冷罐8、載冷劑循環(huán)栗47和第一脫除換熱器19、第二脫除換熱器20以及第三脫除換熱器21，所述蓄冷罐8的載冷劑出口與載冷劑循環(huán)栗47的進(jìn)口連接，載冷劑流經(jīng)載冷劑循環(huán)栗47，通過(guò)第二單向壓力水栗10和第二三通閥18后，分別經(jīng)過(guò)第三截止閥15、第四截止閥17、連接到第一脫除換熱器換熱器的載冷劑進(jìn)口 19d和第二脫除換熱器換熱器的載冷劑進(jìn)口 21d上，兩個(gè)換熱器的載冷劑出口 19c和21(:匯總后經(jīng)過(guò)第一三通閥11和第一單向壓力水栗9與蓄冷罐8的載冷劑進(jìn)口連接。其中載冷劑通過(guò)81進(jìn)入到蓄冷罐內(nèi)部的管道開(kāi)有密集小孔，通過(guò)噴淋方式與蒸發(fā)盤(pán)管進(jìn)行熱交換，各部件通過(guò)載冷劑管道連接，且各部件間均設(shè)有控制閥門(mén)。
[0040]本發(fā)明中生物質(zhì)氣硅氧烷脫除單元包括:預(yù)冷管殼式換熱器20、第一脫除換熱器19和第二脫除換熱器21、預(yù)冷管殼式換熱器排污裝置23、第一脫除換熱器排污裝置22、第二脫除換熱器排污裝置24、第三三通閥29和第四三通閥36。預(yù)冷管殼式換熱器20有四個(gè)開(kāi)口，分別為來(lái)流生物質(zhì)氣入口 20a、來(lái)流生物質(zhì)氣出口 20c、脫除硅氧烷后的純凈生物質(zhì)氣入口20d、脫除硅氧烷后的純凈生物質(zhì)氣出口 20b ο來(lái)流生物質(zhì)氣入口 25a連接著送氣管道，脫除硅氧烷后的純凈生物質(zhì)氣出口 25b連接著出氣管道。來(lái)流生物質(zhì)氣出口 25c與第三三通閥29的一個(gè)開(kāi)口相連接，第三三通閥29的另外兩個(gè)開(kāi)口通過(guò)第五截止閥30、第六截止閥32分別連接第一脫除換熱器的生物質(zhì)氣進(jìn)口 19a和第二脫除換熱器的生物質(zhì)氣進(jìn)口 21a;第四三通閥36的其中兩個(gè)進(jìn)口分別通過(guò)第七截止閥33和第八截止閥35分別連接第一脫除換熱器的生物質(zhì)氣出口 19b和第二脫除換熱器的生物質(zhì)氣出口 21b，第四三通閥36的另一個(gè)出口與預(yù)冷管殼式換熱器20脫除硅氧烷后的純凈生物質(zhì)氣入口 20c相連接。各部件通過(guò)生物質(zhì)氣管道連接，且各部件間均設(shè)有控制閥門(mén)，預(yù)冷管殼式換熱器20、第一脫除換熱器19、第二脫除換熱器21分別裝有預(yù)冷管殼式換熱器排污裝置23和第一脫除換熱器排污裝置22、第二脫除換熱器排污裝置24，預(yù)冷管殼式換熱器20上還裝有溫度與壓力探頭39。
[0041]本發(fā)明的實(shí)施例一，一備一用的運(yùn)行工況由兩臺(tái)并聯(lián)的換熱器構(gòu)成。以第一脫除換熱器19除霜，第二脫除換熱器21制冷為例，首先關(guān)閉第七截止閥33、第九截止閥52、第一截止閥12和第三截止閥15，高溫高濕的生物質(zhì)氣在所述預(yù)冷管殼式換熱器20先和已經(jīng)脫除了硅氧烷的低溫生物質(zhì)氣進(jìn)行熱交換，然后經(jīng)過(guò)第三單向壓力水栗27與第三三通閥29的連接，分為兩路:第一路進(jìn)入第一脫除換熱器的生物質(zhì)氣進(jìn)口 19a，在第一脫除換熱器19內(nèi)由于沒(méi)有載冷劑，經(jīng)預(yù)冷后仍舊處于較高溫較高濕狀態(tài)的生物質(zhì)氣單向流動(dòng)，對(duì)第一脫除換熱器19進(jìn)行除霜，而后從第一脫除換熱器的生物質(zhì)氣出口 19b出來(lái)，經(jīng)過(guò)第五單向壓力水栗53和第十三截止閥50從第二脫除換熱器的生物質(zhì)氣進(jìn)口 21a進(jìn)入第二脫除換熱器21，與所述載冷劑進(jìn)行熱交換，放出熱量并且脫除水分和硅氧烷，而后，從第二脫除換熱器的生物質(zhì)氣出口 21b出來(lái);生物質(zhì)氣通過(guò)第四三通閥36處，經(jīng)過(guò)第四單向壓力水栗28后，流入預(yù)冷管殼式換熱器20與高溫高濕的新生物質(zhì)氣進(jìn)行熱交換，然后經(jīng)過(guò)干燥器38排出。在載冷劑循環(huán)單元部分關(guān)閉第一截止閥12和第三截止閥15，蓄冷罐8中的冷量，通過(guò)第二截止閥14控制開(kāi)度的大小來(lái)控制輸送的冷量，同時(shí)多余的冷量可以儲(chǔ)存在蓄冷罐中。第二脫除換熱器21除霜，第一脫除換熱器19制冷的情況與第一種情況相似。
[0042]本發(fā)明的實(shí)施例三，除了第十三截止閥50、第九截止閥52關(guān)閉，其他閥門(mén)都呈開(kāi)啟狀態(tài)，第一脫除換熱器19、第二脫除換熱器21呈并聯(lián)狀態(tài)，與載冷劑進(jìn)行熱交換，放出熱量并且脫除水分和硅氧烷，脫除的硅氧烷從第一脫除換熱器排污裝置22、第二脫除換熱器排污裝置24中脫離出來(lái)。如果其中有一個(gè)換熱器出現(xiàn)故障，也可以通過(guò)交替開(kāi)啟另一個(gè)換熱器來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)連續(xù)工作狀態(tài)。
[0043]所述裝置中，通過(guò)載冷劑流量調(diào)節(jié)以保證硅氧烷的脫除效率和提高能效。本發(fā)明中，在預(yù)冷管殼式換熱器20上設(shè)有溫度與壓力探頭39，可測(cè)定來(lái)流生物質(zhì)氣的溫度和壓力的變化;溫度與壓力探頭39將測(cè)定的值反饋到自動(dòng)控制系統(tǒng)中，經(jīng)計(jì)算得出生物質(zhì)氣的冷負(fù)荷，并通過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)度以控制載冷劑流量;在保證生物質(zhì)氣達(dá)到處理溫度要求的情況下，不會(huì)造成冷量的浪費(fèi)。蓄冷罐8中的載冷劑具有一定的蓄冷功能；當(dāng)生物質(zhì)氣冷負(fù)荷小于制冷循環(huán)單元對(duì)載冷劑所提供的冷量時(shí)，蓄冷罐8內(nèi)的載冷劑可儲(chǔ)存過(guò)剩冷量，當(dāng)生物質(zhì)氣冷負(fù)荷大于制冷循環(huán)單元對(duì)載冷劑所提供的冷量時(shí)，蓄冷罐8內(nèi)的載冷劑可釋放儲(chǔ)存冷量。通過(guò)對(duì)載冷劑的靈活調(diào)節(jié)，保證制冷循環(huán)單元的穩(wěn)定可靠地工作狀態(tài);亦可為生物質(zhì)氣提供適量充足的冷量。
[0044]本發(fā)明的實(shí)施例四，載冷劑進(jìn)口開(kāi)在蓄冷罐上部1/6處，高于1/6處時(shí)，由于開(kāi)口過(guò)高導(dǎo)致安裝不便;載冷劑出口開(kāi)在蓄冷罐下部1/10處，低于1/10處時(shí)，由于開(kāi)口過(guò)低導(dǎo)致安裝不便;制冷劑進(jìn)口開(kāi)在蓄冷罐的上部2/5處，能夠保證與載冷劑出口保持一定距離，使載冷劑噴灑下來(lái)與換熱盤(pán)管接觸時(shí)具有一定的速度，滿足換熱效果的要求;制冷劑出口開(kāi)在蓄冷罐的下部1/10處，低于1/10處時(shí)，由于開(kāi)口過(guò)低導(dǎo)致安裝不便。
[0045]本發(fā)明的實(shí)施例五，載冷劑進(jìn)口開(kāi)在蓄冷罐上部1/4處，保證了載冷劑噴灑下來(lái)具有一定的流速，換熱效果較好，低于1/4處時(shí)，換熱效果不佳;載冷劑出口開(kāi)在蓄冷罐下部I/6處，高于1/6處時(shí)，載冷劑不能與換熱盤(pán)管充分換熱，換熱效果不佳;制冷劑進(jìn)口開(kāi)在蓄冷罐的上部3/5處，低于3/5處時(shí)，無(wú)法滿足換熱盤(pán)管的長(zhǎng)度，導(dǎo)致?lián)Q熱效果不佳;制冷劑出口開(kāi)在蓄冷罐的下部1/6處，高于1/6處時(shí)，換熱效果不佳。
[0046]本發(fā)明的優(yōu)選方案中，載冷劑進(jìn)口開(kāi)在蓄冷罐上部1/5處;載冷劑出口開(kāi)在蓄冷罐下部1/10處;制冷劑進(jìn)口開(kāi)在蓄冷罐的上部1/2處;制冷劑出口開(kāi)在蓄冷罐的下部1/8處。既保證了載冷劑噴灑下來(lái)具有一定的流速，保證了換熱盤(pán)管具有一定長(zhǎng)度，保證了載冷劑與換熱盤(pán)管的充分換熱，達(dá)到了預(yù)期的換熱效果，又避免了由于開(kāi)口較高或較低而導(dǎo)致安裝不方便。
[0047]本發(fā)明的優(yōu)選方案中，蒸發(fā)盤(pán)管的每一圈管道平面與水平面呈4-8°左右?jiàn)A角，以利于其制冷劑的流動(dòng)，減少氣液分離所造成的一些不便之處，使制冷劑的流動(dòng)更為順暢，制冷效果更佳。
[0048]本發(fā)明的優(yōu)選方案中，蒸發(fā)盤(pán)管的管道以扁平為佳，同時(shí)具有一定高度的環(huán)形凸起，以利于制冷蒸發(fā)的冷熱交換。
[0049]本發(fā)明的優(yōu)選方案中，蓄冷罐內(nèi)部采用純順流噴灑的換熱方式。
[0050]本發(fā)明裝置可處理多工況狀態(tài)下的垃圾填埋氣、污泥沼氣、石油伴生氣等;所述裝置的制冷循環(huán)單元制冷劑工質(zhì)可采用R22、R410a、R407c等。
[0051]上述實(shí)施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和等同替換，這些對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求進(jìn)行改進(jìn)和等同替換后的技術(shù)方案，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種生物質(zhì)氣中硅氧烷脫除裝置，其特征在于，該裝置包括制冷循環(huán)單元、載冷劑循環(huán)單元和生物質(zhì)氣硅氧烷脫除單元； 所述制冷循環(huán)單元由沿制冷劑流動(dòng)方向依次連接的壓縮機(jī)(I)、冷凝器(2)、膨脹閥(5)、蓄冷罐(8)、氣液分離器(7)組成，所述氣液分離器(7)的出氣端連接在壓縮機(jī)(I)的進(jìn)氣端上，構(gòu)成循環(huán)回路，所述蓄冷罐(8)上設(shè)置有載冷劑進(jìn)口(81)、載冷劑出口(82)、制冷劑進(jìn)口(83)和制冷劑出口(84)，蓄冷罐(8)中設(shè)置有連通制冷劑進(jìn)口(83)和制冷劑出口(84)的蒸發(fā)盤(pán)管(6)，蓄冷罐(8)同時(shí)是載冷劑循環(huán)單元的組成部分； 所述載冷劑循環(huán)單元包括蓄冷罐(8)、載冷劑循環(huán)栗(47)和兩個(gè)并聯(lián)的硅氧烷脫除換熱器(19、21)，所述蓄冷罐(8)的載冷劑出口與載冷劑循環(huán)栗(47)的進(jìn)口連接，載冷劑循環(huán)栗(47)的出口分為兩路，分別對(duì)應(yīng)連接到一個(gè)硅氧烷脫除換熱器的載冷劑進(jìn)口上，兩個(gè)硅氧烷脫除換熱器的載冷劑出口匯總后與蓄冷罐(8)的載冷劑進(jìn)口連接，所述的兩個(gè)硅氧烷脫除換熱器同時(shí)是生物質(zhì)氣硅氧烷脫除單元的組成部分； 所述生物質(zhì)氣硅氧烷脫除單元包括用于對(duì)來(lái)流生物質(zhì)氣預(yù)冷的預(yù)冷管殼式換熱器(20)、兩個(gè)硅氧烷脫除換熱器(19、21)，所述預(yù)冷管殼式換熱器(20)上設(shè)置有來(lái)流生物質(zhì)氣入口(20a)、來(lái)流生物質(zhì)氣出口(20c)、純凈生物質(zhì)氣入口(20d)和純凈生物質(zhì)氣出口(20b)，所述來(lái)流生物質(zhì)氣出口(20c)分為兩路，分別對(duì)應(yīng)連接到一個(gè)硅氧烷脫除換熱器的生物質(zhì)氣進(jìn)口上;兩個(gè)硅氧烷脫除換熱器的生物質(zhì)氣出口匯總后與純凈生物質(zhì)氣入口(20d)相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)氣中硅氧烷脫除蓄冷裝置，其特征在于，所述載冷劑進(jìn)口(81)開(kāi)在蓄冷罐(8)上部1/6至1/4處，載冷劑出口(82)開(kāi)在蓄冷罐(8)下部1/10至1/6處，制冷劑進(jìn)口(83)開(kāi)在蓄冷罐(8)的上部2/5至3/5處;制冷劑出口(84)開(kāi)在蓄冷罐(8)的下部1/10 至 1/6 處。3.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的生物質(zhì)氣中硅氧烷脫除蓄冷裝置，其特征在于，所述蒸發(fā)盤(pán)管(6)沿著從制冷劑進(jìn)口(83)向載冷劑出口(82)的傾斜方向設(shè)置，蒸發(fā)盤(pán)管(6)的每一圈管道與水平面呈4-8°夾角。
【文檔編號(hào)】F25B41/00GK105910389SQ201610271036
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月27日
【發(fā)明人】王高偉, 黃虎, 張忠斌, 朱仕林, 蔡錦羽, 李雅清
【申請(qǐng)人】南京師范大學(xué)