專利名稱：沼氣甲烷化生產(chǎn)農(nóng)用機械動力燃料的系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及農(nóng)用車輛、農(nóng)用機具使用的動力燃料的生產(chǎn)系統(tǒng)，特別涉及利用 沼氣資源，為農(nóng)用機具、農(nóng)用車及其它車輛生產(chǎn)動力燃料的系統(tǒng)。
背景技術：
目前，農(nóng)用車輛、農(nóng)用機具大多使用汽油或柴油作為動力燃料，也有部分農(nóng)用車 輛、農(nóng)用機具使用天然氣作為動力燃料，但是，汽油、柴油、天然氣都是一次能源，不可再生， 價格昂貴，而且會污染環(huán)境。世界上很多國家都面臨著經(jīng)濟增長和環(huán)境保護的雙重壓力，尋求替代能源，改變 傳統(tǒng)化石能源生產(chǎn)和消費方式，開發(fā)利用生物質(zhì)能等可再生的清潔能源對可持續(xù)性的發(fā)展 和環(huán)境保護都具有重大意義。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，生物質(zhì)能原料相當豐富，生物質(zhì)能的回收途徑雖然很多，但 從能量轉(zhuǎn)移、物質(zhì)循環(huán)和生態(tài)平衡三個方面進行綜合分析對比可知，沼氣發(fā)酵是生物質(zhì)能 利用最合理、最經(jīng)濟、最高效的方式。農(nóng)作物秸稈、禽畜糞便、有機廢料、城市垃圾等生物質(zhì)原料都可以制取沼氣。沼氣 是生物質(zhì)原料在隔絕空氣的條件下，經(jīng)過沼氣發(fā)酵微生物的作用產(chǎn)生的一種可燃燒氣體。 沼氣發(fā)酵微生物是一個統(tǒng)稱，包括發(fā)酵性細菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌、耗氫產(chǎn)乙酸菌、食氫產(chǎn)甲烷 菌、食乙酸產(chǎn)甲烷菌五大類群。五大類群細菌構成一條食物鏈，從各群細菌的生理代謝產(chǎn)物 或它們的活動對發(fā)酵液PH值的影響來看，沼氣發(fā)酵過程可分為水解、產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷三個階 段。然而，沼氣作為一種產(chǎn)品，其品質(zhì)水平很低，僅能用于農(nóng)用炊事燃料等用途，如果 不作純化加工處理，沼氣不能直接供農(nóng)用車輛、農(nóng)用機具作為燃料使用，沼氣的主要成分雖 然是甲烷，但是也含有一些雜質(zhì)，如水分、硫化氫、二氧化碳，硫化氫對管道閥門及應用設備 有較強的腐蝕作用。沼氣中的水分與硫化氫共同作用，能加速管道及閥門、流量計的腐蝕， 硫化氫還會對大氣造成污染，沼氣中二氧化碳的含量很大，會降低燃料的品質(zhì)，還會使得運 輸、儲運成本增大?，F(xiàn)有的用生物質(zhì)生產(chǎn)沼氣的設備都是獨立的，功能單一，生產(chǎn)效率低，能耗高，沒 有形成工業(yè)化、集約化生產(chǎn)系統(tǒng)，不能對沼氣做后續(xù)處理，不能去除沼氣中的水分、硫化氫、 二氧化碳等雜質(zhì)，使沼氣凈化、純化、甲烷化，無法直接供農(nóng)用車輛、農(nóng)用機具作為燃料使用。

實用新型內(nèi)容為解決上述問題，本實用新型的目的是提供一種沼氣甲烷化生產(chǎn)農(nóng)用機械動力燃 料的系統(tǒng)，集沼氣生產(chǎn)、儲存、壓縮、凈化為一體，實現(xiàn)沼氣脫硫、脫碳、脫水，從而使沼氣成 為可直接用于農(nóng)用車輛、農(nóng)用機具的氣體燃料。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術方案[0010]一種沼氣甲烷化生產(chǎn)農(nóng)用機械動力燃料的系統(tǒng)，由上料裝置、發(fā)酵罐、儲氣罐、脫 硫裝置、氣體壓縮機、脫水裝置、脫碳塔、脫碳液再生塔、脫水劑再生裝置、熱水鍋爐、換熱器 組成，其特征是上料裝置的出料口經(jīng)過一號料液管道與發(fā)酵罐上部的進料口連接，發(fā)酵 罐頂部的出氣口經(jīng)過沼氣管道與儲氣罐中部的進氣口連接，發(fā)酵罐底部的出液口經(jīng)過沼液 回流管道與上料裝置的進液口連通，儲氣罐頂部的出氣口與脫硫上行管道連接，脫硫裝置 由一號、二號脫硫罐并聯(lián)組成，一號、二號脫硫罐的頂部分別設置有一號、二脫硫進氣口，一 號、二號脫硫罐的底部分別設置有一號、二脫硫出氣口，一號、二脫硫進氣口分別經(jīng)過一號、 二號脫硫進氣管道與脫硫上行管道連接，一號、二脫硫出氣口分別經(jīng)過一號、二號脫硫出氣 管道與脫硫下行管道連接，一號脫硫出氣口經(jīng)過一號旁通管道與二號脫硫進氣口連通，二 號脫硫出氣口經(jīng)過二號旁通管道與一號脫硫進氣口連通，脫硫下行管道與氣體壓縮機的進 氣口連接，脫硫下行管道還經(jīng)過三號旁通管道與熱水鍋爐的燃氣進口連接，氣體壓縮機的 出氣口經(jīng)過沼氣承壓管道與脫碳下行管道連接，脫碳下行管道與脫碳塔的進氣口連接，脫 碳塔的出氣口與脫碳上行管道連接，脫碳上行管道與脫水上行管道連接，脫水裝置由一號、 二號脫水罐并聯(lián)組成，一號、二號脫水罐的頂部分別設置有一號、二號脫水進氣口，一號、二 號脫水罐的底部分別設置有一號、二號脫水出氣口，一號、二號脫水進氣口分別經(jīng)過一號、 二號脫水進氣管道與脫水上行管道連接，一號、二號脫水出氣口分別經(jīng)過一號、二號脫水出 氣管道與脫水下行管道連接，脫水劑再生裝置由空氣冷卻器、汽水分離器、循環(huán)風機和電加 熱器組成，空氣冷卻器的出氣口與汽水分離器的進氣口連通，汽水分離器的出氣口與循環(huán) 管道連接，循環(huán)管道與再生氣上行管道連接，循環(huán)風機設置在循環(huán)管道上，電加熱器設置在 再生氣上行管道上，一號、二號脫水進氣口分別經(jīng)過四號、五號旁通管道與再生氣下行管道 連接，一號、二號脫水出氣口分別經(jīng)過六號、七號旁通管道與再生氣上行管道連接，再生氣 下行管道一路與空氣冷卻器的進氣口連通，另一路與尾氣管道連通，再一路與回流管道連 通，尾氣管道與熱水鍋爐的燃氣進口連通，回流管道與氣體壓縮機的進氣口連通，熱水鍋爐 的熱水出口經(jīng)過熱水管道與換熱器的管程入口連通，換熱器的管程出口經(jīng)過回水管道與熱 水鍋爐的回水口連通，換熱器的殼程出口經(jīng)過二號料液管道與發(fā)酵罐的進料口連通，換熱 器的殼程入口經(jīng)過三號料液管道與上料裝置的出料口連通，脫碳塔的貧液進口經(jīng)過貧液管 道與脫碳液再生塔的貧液出口連通，貧液管道上設置有貧液泵，脫碳液再生塔的富液進口 經(jīng)過富液管道與脫碳塔的富液出口連通。本實用新型有以下積極有益效果1.本實用新型采用秸稈沼氣，將植物秸稈(新鮮秸稈、干秸稈均可)收集后粉碎到 l-2cm、密封堆慪儲存。將堆慪好的秸稈原料(堆慪時間30天以上)投入沼氣發(fā)酵罐，經(jīng)產(chǎn) 酸菌、甲烷菌作用，發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，其甲烷含量50-70 %，儲存于沼氣儲罐中。農(nóng)作物秸稈制取沼氣具有許多優(yōu)點秸稈分布廣泛，原料充足，可徹底解決沼氣生 產(chǎn)原料問題；產(chǎn)生的沼渣呈固態(tài)，可直接作為有機肥料使用，沼液可用于下個批次發(fā)酵料的 水分調(diào)節(jié)，沒有沼液的排放，符合循環(huán)經(jīng)濟要求；秸稈可長期貯存，運輸方便，價格較便宜； 可在常溫、中溫下發(fā)酵，能源投入產(chǎn)出效益高，便于生產(chǎn)管理，更適于實際生產(chǎn)應用；秸稈沼 氣的產(chǎn)物是清潔能源——沼氣和有機肥料，不產(chǎn)生有害副產(chǎn)品，可實現(xiàn)廢棄物的零排放、秸 稈的完全資源化轉(zhuǎn)化和資源的高效利用。因此，利用秸稈為原料生產(chǎn)沼氣是實現(xiàn)秸稈高效、 清潔利用的有效途徑，
4[oo14] 沼氣經(jīng)過脫硫1脫水后即可在家用燃料1沼氣發(fā)電等方面使用；經(jīng)加壓，灌裝到氣罐1氣囊內(nèi)，可提供給固定作業(yè)短距離作業(yè)的農(nóng)機具使用。[oo15] 2．本實用新型采用干式脫硫法，脫硫的方法有濕法脫硫1干法脫硫1生物脫硫等方法。干法脫除沼氣中硫化氫是利用氧使硫化氫(H，S)氧化成硫，即在一個容器內(nèi)放入脫硫劑，氣體以低流速從一端經(jīng)過容器內(nèi)的脫硫劑填料層，硫化氫氧化成硫或硫氧化物后，駐留在填料層中，淨化后氣體從容器另一端排出。[oo16] 干法脫硫具有工藝簡單，成熟可靠1造價低等優(yōu)點，并能達到較好的交貨程度。干法脫硫劑有活性炭1氧化鋅1氧化錳及氧化鐵等。活性炭是一種多孔性物質(zhì)，它比表面大1吸附性強，能脫硫1脫苯1脫臭1脫色，還能選擇性地脫除氣相中某些化學雜質(zhì)，本實用新型采用活性炭做脫硫劑。[oo17] 3．從發(fā)酵裝置出來的沼氣含有飽和水蒸氣，可用冷分離法1溶劑吸收法1固體物理吸水法等方法將其去除。本實用新型采用氯化鈣作為脫水劑對沼氣進行脫水，氯化鈣價格低1干燥能力強1干燥速度快，能再生，可重復使用。[oo18] 4．常用的脫碳方法有PSA干法脫碳1水洗法1碳酸丙烯酯法1MDEA法1NHD法濕法脫碳等。本實用新型采用NHD法濕法脫碳，NHD是一種新型溶劑，其主要成份是聚乙二醇二甲醚，分子式為CH一。一(CH—CLL一。一)nCH，其中n一2—8，是醇醚的混合物，NHD具有優(yōu)良的化學性質(zhì)及熱穩(wěn)定性，蒸氣壓低，揮發(fā)損失極少，在使用條件下不發(fā)生降解1聚合，與空氣接觸不發(fā)生氧化，無毒，可被其它生物降解，因此，既使發(fā)生大量跑液事故也不會污染環(huán)境。它本身無腐蝕性，屬有機溶劑，有一定的潤滑性，對運轉(zhuǎn)設備有潤滑保護作用，NHD凝固點較低，能在較低溫度保證其正常使用?？蓪⒄託庵械腖LS1C。，等酸性氣體的物理脫除。本實用新型采用NHD脫碳技術。沼氣經(jīng)進一步脫碳淨化，可制得甲烷含量>90％1熱值>33．4MJm‘(8000kCal／m‘)的精制沼氣，經(jīng)壓縮機壓縮1灌裝到沼氣儲罐，提供給農(nóng)用機具1農(nóng)用車輛及其它車輛使用。


[oo19] 圖l是本實用新型的系統(tǒng)原理結(jié)構示意圖。[0020] 圖2是發(fā)酵罐的內(nèi)部結(jié)構示意圖。[0021] 圖3是儲氣罐的內(nèi)部結(jié)構示意圖。[0022] 圖4是脫硫罐的內(nèi)部結(jié)構示意圖。[0023] 圖5是脫水罐的內(nèi)部結(jié)構示意圖。[0024] 圖6是脫碳塔的內(nèi)部結(jié)構示意圖。[0025] 圖7是脫碳液再生塔的內(nèi)部結(jié)構示意圖。
具體實施方式
[0026] 圖中標號[0027] l上料裝置lol進料口102出料口103進液口[0028] 2發(fā)酵罐20l進料口202出氣口[0029] 203出渣口204出液口205儲氣區(qū)206發(fā)酵區(qū)[0030] 207沼渣區(qū)208沼液區(qū)209分布器[00313儲氣罐301進氣口302出氣口303排液口[00324脫硫罐[0033401脫硫進氣口402脫硫出氣口403罐體[0034404封頭405卸料孔406篦子407活性炭[00355脫硫罐[0036501脫硫進氣口502脫硫出氣口[00376脫水罐601脫水進氣口(再生氣出口)[0038602脫水出氣口(再生氣進口)[0039603罐體604封頭605卸料孔606篦子[0040607無水氯化鈣608外保溫[00417脫水罐701脫水進氣口702脫水出氣口[00428脫碳塔801進氣口802出氣口[0043803貧液進口804富液出口805主體[0044806人孔807篦子808填料環(huán)[0045809噴淋口810富液811外保溫層[00469脫碳液再生塔[0047901富液進口902貧液出口903空氣進口904排放口[0048905主體906人孔907篦子908填料環(huán)[0049909噴淋口910貧液911外保溫層[005011空氣冷卻器111再生氣進口112再生氣出口[005112汽水分離器121再生氣進口122再生氣出口123排液口[005213循環(huán)風機[005314電加熱器141再生氣進口142再生氣出口[005415沼液回流管道16出渣管道17風機18貧液泵[005519熱水鍋爐191燃氣進口192熱水出口193回水口[005620料液管道[005721氣體壓縮機211進氣口212出氣口[005822換熱器221殼程入口222殼程出口[0059223管程進口224管程出口[006023料液管道24沼氣管道[006125脫硫上行管道26脫硫下行管道[006227沼氣承壓管道28脫碳下行管道29脫碳上行1f道[006330脫水上行管道31脫水下行管道[006432料液管道33旁通管道34旁通管道[006535再生氣下行管道36再生氣上行管道[006638再生氣補充管道39尾氣管道40回流管道[006741脫硫進氣管道42脫硫出氣管道[006843放空管道44貧液管道45富液管道[006946空氣管道47排液管道48循環(huán)管道[0070]51脫硫進氣;管道52脫硫出氣1f道[0071]57沼氣管道58熱水管道59回水管道[0072]60排液管道61脫水進氣1f道62脫水出氣[0073]63旁通管道64旁通管道[0074]71脫水進氣;管道72脫水出氣1f道[0075]73旁通管道74旁通管道[0076]請參照圖1、15 2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖’7，本實用新型是一:
用機械動力燃料的系統(tǒng)，由上料裝置1、發(fā)酵罐2、儲氣罐3、脫硫裝置、氣體壓縮機21、脫水 裝置、脫碳塔8、脫碳液再生塔9、脫水劑再生裝置、熱水鍋爐19、換熱器22組成，其特征是上料裝置1的出料口 102經(jīng)過一號料液管道23與發(fā)酵罐2上部的進料口 201連 接，發(fā)酵罐2頂部的出氣口 202經(jīng)過沼氣管道24與儲氣罐3中部的進氣口 301連接，發(fā)酵 罐2底部的出液口 204經(jīng)過沼液回流管道15與上料裝置1的進液口 103連通，儲氣罐3頂 部的出氣口 302與脫硫上行管道25連接，脫硫裝置由一號、二號脫硫罐4、5并聯(lián)組成，一號、二號脫硫罐4、5的頂部分別設 置有一號、二脫硫進氣口 401、501，一號、二號脫硫罐4、5的底部分別設置有一號、二脫硫出 氣口 402,502,一號、二脫硫進氣口 401、501分別經(jīng)過一號、二號脫硫進氣管道41、51與脫硫上行 管道25連接，一號、二脫硫出氣口 402、502分別經(jīng)過一號、二號脫硫出氣管道42、52與脫硫下行 管道26連接，一號脫硫出氣口 402經(jīng)過一號旁通管道33與二號脫硫進氣口 501連通，二號脫硫出氣口 502經(jīng)過二號旁通管道34與一號脫硫進氣口 401連通，脫硫下行管道26與氣體壓縮機21的進氣口 211連接，脫硫下行管道26還經(jīng)過三 號旁通管道57與熱水鍋爐19的燃氣進口 191連接，氣體壓縮機21的出氣口 212經(jīng)過沼氣承壓管道27與脫碳下行管道28連接，脫碳 下行管道28與脫碳塔8的進氣口 801連接，脫碳塔8的出氣口 802與脫碳上行管道29連 接，脫碳上行管道29與脫水上行管道30連接，脫水裝置由一號、二號脫水罐6、7并聯(lián)組成，一號、二號脫水罐6、7的頂部分別設 置有一號、二號脫水進氣口 601、701，一號、二號脫水罐6、7的底部分別設置有一號、二號脫 水出氣口 602,702,一號、二號脫水進氣口 601、701分別經(jīng)過一號、二號脫水進氣管道61、71與脫水上 行管道30連接，一號、二號脫水出氣口 602、702分別經(jīng)過一號、二號脫水出氣管道62、72與脫水下 行管道31連接，脫水劑再生裝置由空氣冷卻器11、汽水分離器12、循環(huán)風機13和電加熱器14組 成，空氣冷卻器11的出氣口 112與汽水分離器12的進氣口 121連通，汽水分離器12的出 氣口 122與循環(huán)管道48連接，循環(huán)管道48與再生氣上行管道36連接，循環(huán)風機13設置在 循環(huán)管道48上，電加熱器14設置在再生氣上行管道36上，
7[0090]一號、二號脫水進氣口 601、701 (再生氣出口)分別經(jīng)過四號、五號旁通管道63、73 與再生氣下行管道35連接，一號、二號脫水出氣口 602、702(再生氣進口)分別經(jīng)過六號、七號旁通管道64、74 與再生氣上行管道36連接，再生氣下行管道35—路與空氣冷卻器11的進氣口 111連通，另一路與尾氣管道 39連通，再一路與回流管道40連通，尾氣管道39與熱水鍋爐19的燃氣進口 191連通，回流管道40與氣體壓縮機21 的進氣口 211連通，熱水鍋爐19的熱水出口 192經(jīng)過熱水管道58與換熱器22的管程入口 223連通，換熱器22的管程出口 224經(jīng)過回水管道59與熱水鍋爐19的回水口 193連通，換熱器22的殼程出口 222經(jīng)過二號料液管道32與發(fā)酵罐2的進料口 201連通，換熱器22的殼程入口 221經(jīng)過三號料液管道20與上料裝置1的出料口 102連通，脫碳塔8的貧液進口 803經(jīng)過貧液管道44與脫碳液再生塔9的貧液出口 902連 通，貧液管道44上設置有貧液泵18，脫碳液再生塔9的富液進口 901經(jīng)過富液管道45與脫 碳塔8的富液出口 804連通。本實用新型的工作原理如下粉碎、堆慪好的秸稈物料經(jīng)進料口 101加入上料裝置1中，經(jīng)出料口 102、料液管 道23，由進料口 201加入內(nèi)部裝有沼氣發(fā)酵菌的發(fā)酵罐2中，請參照圖2、圖3，經(jīng)發(fā)酵菌作 用在發(fā)酵罐中部發(fā)酵區(qū)206產(chǎn)生沼氣并集中于發(fā)酵罐2上部的儲氣區(qū)205，經(jīng)出氣口 202、 沼氣管道24，從儲氣罐進氣口 301進入儲氣罐3中儲存；產(chǎn)生的沼渣富集于發(fā)酵罐下部沼 渣區(qū)207，經(jīng)出渣口 203、出渣管道16排出，作為肥料外售；沼液富集于發(fā)酵罐2底部沼液區(qū) 208，經(jīng)出液口 204、沼液回流管道15、由沼液進口 103自壓回流到上料裝置1中循環(huán)使用。沼氣發(fā)酵罐2為鋼制容器，發(fā)酵溫度為40-50 V，自身的發(fā)酵壓力為 0. 06-0. 08MPa，視罐體大小不同，進料口 201可為3-5個或更多，分別與罐體內(nèi)的分布器209 相連，分布器209起均勻布料作用；根據(jù)罐內(nèi)發(fā)酵情況開啟不同的進料管線，強制循環(huán)；防 止結(jié)殼；根據(jù)罐內(nèi)溫度情況進行局部或整體加熱，保持發(fā)酵溫度。分布器209為圓環(huán)狀鋼管，管上開有多個出料孔，以達到料液均勻分布的效果。儲氣罐3為干式、定容式鋼制容器，使用壓力為0. 06-0. 08MPa，依靠壓力變化儲存 沼氣。容器底部設有排液口 303，起排放沼氣內(nèi)的游離水的作用。在寒冷天氣使用本系統(tǒng)生產(chǎn)沼氣時，發(fā)酵時自身產(chǎn)熱不能保證發(fā)酵溫度要求，需 進行加熱，上料裝置1中的料液經(jīng)出料口 102、料液管道20，由殼程入口 221進入料液換熱 器22中進行加熱，再由殼程出口 222、料液管道32進入到發(fā)酵罐2中。沼氣加熱由熱水鍋爐19提供，熱水鍋爐19使用自產(chǎn)沼氣作為燃料，熱水經(jīng)熱水出 口 192、熱水管道58，由換熱器22的管程進口 223進入換熱器加熱后，經(jīng)管程出口 224、回水 管道59，由回水口 193返回熱水鍋爐19中。儲存的沼氣經(jīng)儲氣罐3的出氣口 302、脫硫上行管道25，由脫硫罐4 (或5)的脫硫 進氣口 401(或501)進入內(nèi)部裝有活性炭407的脫硫罐4(或5)中，活性炭407作為脫硫 劑使用，在活性炭的催化作用下，沼氣中的硫化氫被氧化生成硫元素，留存于脫硫罐4(或 5)內(nèi)，從而達到脫硫的目的。[0107]活性炭的吸附作用是一個催化反應，活性炭作為催化劑，使硫化氫被活性炭上儲 存的氧氣氧化，生成的硫元素被吸附到活性炭上(每Ig活性炭的儲氧能力約為600mg)。使用活性炭床吸附硫化氫，可選用單床或雙床系統(tǒng)。雙床活性炭系統(tǒng)的優(yōu)點是兩 個吸附床串聯(lián)工作，第一個吸附床吸附硫化氫時，第二個吸附床并不起作用。當?shù)谝粋€吸附 床吸附飽和時，硫化氫會穿過第一個吸附床，在進入第二個吸附床時被吸附。當?shù)谝粋€吸附 床進出口的硫化氫含量相同時，更換第一個吸附床(脫硫罐4)的活性炭。請參照圖4，更換方法為打開脫硫罐封頭404、打開卸料孔405，由卸料孔405將 吸附飽和的活性炭407卸出并清理干凈，封閉卸料孔405，將新的活性炭407均勻裝在位于 罐體403下部的篦子406上，封閉封頭404，完成更換。更換后，新的吸附床作為第二個吸附 床工作。為了能夠最大限度地利用活性炭進行吸附，本實用新型選用雙床系統(tǒng)，雙床系統(tǒng) 工作方式為通過閥門控制，沼氣由第一脫硫進氣口 401進入第一脫硫罐4，經(jīng)第一脫硫出 氣口 402、旁通管道33，由第二脫硫進氣口 501進入第二脫硫罐5，經(jīng)第二脫硫出氣口 502， 由脫硫下行管道26外送；更換活性炭后，沼氣輸送線路為脫硫上行管道25、第二脫硫進氣 口 501、第二脫硫罐5、第二脫硫出氣口 502、旁通管道34、第一脫硫進氣口 401、第一脫硫罐 4、第一脫硫出氣口 402、脫硫下行管道26。脫硫后的沼氣根據(jù)需要不同，在用于產(chǎn)地附近、作業(yè)活動范圍不大的農(nóng)機具時，只 需對沼氣進行脫水處理即可。沼氣經(jīng)脫硫罐4或5的第二脫硫出氣口 502 (或第一脫硫出 氣口 402)進入脫硫下行管道26，由壓縮機21的進氣口 211進入壓縮機21加壓后，經(jīng)壓縮 機出氣口 212、沼氣承壓管道27進入第一脫水罐6的第一脫水進氣口 601或第二脫水罐7 的第二脫水進氣口 701中。第一脫水罐6和第二脫水罐7內(nèi)部結(jié)構相同，請參照圖5，第一脫水罐6內(nèi)部裝有 脫水劑，脫水劑為氯化鈣607，由氯化鈣607吸附沼氣中的水以達到脫水的目的，脫水后的 沼氣經(jīng)第一脫水出氣口 602、脫水下行管道31充入沼氣氣罐或氣囊，供沼氣農(nóng)機具使用。請參照圖5，無水氯化鈣裝填方法是打開脫水罐封頭604、打開卸料孔605，由卸 料孔605清理出廢舊的氯化鈣以及罐內(nèi)雜質(zhì)后，封閉卸料孔605，由罐體603上部將新的無 水氯化鈣607均勻裝在位于罐體603下部的篦子606上，封閉封頭604，完成裝填。氯化鈣的再生在200°C左右進行，因此，脫水罐6、7以及再生氣上行、下行管道需 增加外保溫層608。首先，將干燥過的沼氣經(jīng)過脫水再生氣補充管道38、由電加熱器14的進口送入電 加熱器14中進行加熱，加熱后的再生氣經(jīng)再生氣上行管道36，旁通管道64、74，由脫水罐6或7的脫水出 氣口 602或702進入脫水罐6或7中，對其內(nèi)部的脫水劑進行加熱再生，再生后的氣體經(jīng)脫 水進氣口 601或701排出，經(jīng)過旁通管道63、73進入再生氣下行管道35中，然后通過空氣 冷卻器11進行冷卻，汽水分離器12進行氣液分離，分離后的冷卻水由排液口 123、排液管 道60排放，氣體再生氣經(jīng)再生氣出口 122進入循環(huán)管道48中，由循環(huán)風機13加壓，循環(huán)使 用，直到再生完成，從而使氯化鈣重復使用。再生完成后，再生氣經(jīng)尾氣管道39進入熱水鍋 爐19的燃氣進口 191作為燃氣使用，熱水鍋爐19停用時，尾氣可通過回流管道40返回氣 體壓縮機21繼續(xù)利用，熱水鍋爐19用氣量加大時，可通過脫硫下行管道26、旁通管道57以
9及尾氣管道39向熱水鍋爐19補充沼氣。當應用于距離較遠、活動范圍較大的農(nóng)機具或農(nóng)用車輛時，應對沼氣進一步進行 脫碳處理，以利于壓縮、輸送以及攜帶方便。加壓后的沼氣經(jīng)沼氣承壓管道27、脫碳下行管道28、由脫碳塔8的進氣口 801進 入脫碳塔8中，與再生好的NHD脫碳液(貧液)逆流接觸，二氧化碳被吸收在液相內(nèi)以達到 脫碳的目的。脫碳后的沼氣出氣口 802、脫碳上行管道29、脫水上行管道30進入脫水系統(tǒng)進 行脫水。經(jīng)過脫硫、脫碳、脫水的精制沼氣中的甲烷含量可達90%以上、熱值> 33.4MJ/ m3 (8000kcal/m3)。充入沼氣氣罐等設施，供沼氣農(nóng)機具及其它車輛使用。請參照圖6、圖7，NHD脫碳液的再生由脫碳液再生塔9完成，空氣經(jīng)風機17加壓， 經(jīng)空氣管道46，由位于脫碳液再生塔9下部的空氣進口 903進入脫碳液再生塔9 ；吸收了二 氧化碳的脫碳液(富液)810經(jīng)脫碳塔8底部的富液出口 804、富液管道45，由位于脫碳液 再生塔上部的富液進口 901進入脫碳液再生塔9，通過富液噴淋口 909噴淋到填料908上， 與下部進入的空氣逆流接觸，二氧化碳被解吸，經(jīng)排放口 904、放空管道43回收或排放。解 吸后的脫碳液(貧液)910集中于再生塔底部，經(jīng)貧液出口 902、貧液管道44，由貧液泵18 加壓，加壓后由脫碳塔8貧液進口 803進入脫碳塔8，通過噴淋口 809噴淋到填料808上，吸 附二氧化碳，完成循環(huán)。請參照圖6，脫碳塔8為鋼制填料塔，整塔由主體805、進氣口 801、出氣口 802、貧 液進口 803、噴淋口 809、富液出口 804、篦子807組成，脫碳塔8內(nèi)裝有填料環(huán)808，主體805 上設有人孔2個(或多個)，起進塔檢修、裝卸填料的作用，主體外部設有外保溫層811。填 料環(huán)808為填料塔內(nèi)裝填的填料，起增加氣液接觸、提高傳質(zhì)效果等作用，填料環(huán)采用現(xiàn)有 技術，可以是拉西環(huán)、階梯環(huán)、矩鞍環(huán)、鮑爾環(huán)、海爾環(huán)中的一種。其中，塑料海爾環(huán)填料是注 塑成型的一種新型開孔填料，它不僅具有通量大，壓降低，耐腐蝕及抗撞擊性能好等優(yōu)點， 還具有填料間不會嵌套，壁流效應小和氣液分布均勻等優(yōu)點。適用于氣體吸收及脫吸、冷卻 及氣體凈化等過程。請參照圖7，脫碳液再生塔9為鋼制填料塔，整塔由主體905、富液進口 901、貧液出 口 902、空氣進口 903、排放口 904、噴淋口 909、篦子907組成，脫碳液再生塔9內(nèi)裝有填料 環(huán)908，主體905上設有人孔2個(或多個)，起進塔檢修、裝卸填料的作用，主體905外部 設有外保溫層911。填料環(huán)908為填料塔內(nèi)裝填的填料，起增加氣液接觸、提高傳質(zhì)效果等 作用。
權利要求一種沼氣甲烷化生產(chǎn)農(nóng)用機械動力燃料的系統(tǒng)，由上料裝置、發(fā)酵罐、儲氣罐、脫硫裝置、氣體壓縮機、脫水裝置、脫碳塔、脫碳液再生塔、脫水劑再生裝置、熱水鍋爐、換熱器組成，其特征是上料裝置的出料口經(jīng)過一號料液管道與發(fā)酵罐上部的進料口連接，發(fā)酵罐頂部的出氣口經(jīng)過沼氣管道與儲氣罐中部的進氣口連接，發(fā)酵罐底部的出液口經(jīng)過沼液回流管道與上料裝置的進液口連通，儲氣罐頂部的出氣口與脫硫上行管道連接，脫硫裝置由一號、二號脫硫罐并聯(lián)組成，一號、二號脫硫罐的頂部分別設置有一號、二脫硫進氣口，一號、二號脫硫罐的底部分別設置有一號、二脫硫出氣口，一號、二脫硫進氣口分別經(jīng)過一號、二號脫硫進氣管道與脫硫上行管道連接，一號、二脫硫出氣口分別經(jīng)過一號、二號脫硫出氣管道與脫硫下行管道連接，一號脫硫出氣口經(jīng)過一號旁通管道與二號脫硫進氣口連通，二號脫硫出氣口經(jīng)過二號旁通管道與一號脫硫進氣口連通，脫硫下行管道與氣體壓縮機的進氣口連接，脫硫下行管道還經(jīng)過三號旁通管道與熱水鍋爐的燃氣進口連接，氣體壓縮機的出氣口經(jīng)過沼氣承壓管道與脫碳下行管道連接，脫碳下行管道與脫碳塔的進氣口連接，脫碳塔的出氣口與脫碳上行管道連接，脫碳上行管道與脫水上行管道連接，脫水裝置由一號、二號脫水罐并聯(lián)組成，一號、二號脫水罐的頂部分別設置有一號、二號脫水進氣口，一號、二號脫水罐的底部分別設置有一號、二號脫水出氣口，一號、二號脫水進氣口分別經(jīng)過一號、二號脫水進氣管道與脫水上行管道連接，一號、二號脫水出氣口分別經(jīng)過一號、二號脫水出氣管道與脫水下行管道連接，脫水劑再生裝置由空氣冷卻器、汽水分離器、循環(huán)風機和電加熱器組成，空氣冷卻器的出氣口與汽水分離器的進氣口連通，汽水分離器的出氣口與循環(huán)管道連接，循環(huán)管道與再生氣上行管道連接，循環(huán)風機設置在循環(huán)管道上，電加熱器設置在再生氣上行管道上，一號、二號脫水進氣口分別經(jīng)過四號、五號旁通管道與再生氣下行管道連接，一號、二號脫水出氣口分別經(jīng)過六號、七號旁通管道與再生氣上行管道連接，再生氣下行管道一路與空氣冷卻器的進氣口連通，另一路與尾氣管道連通，再一路與回流管道連通，尾氣管道與熱水鍋爐的燃氣進口連通，回流管道與氣體壓縮機的進氣口連通，熱水鍋爐的熱水出口經(jīng)過熱水管道與換熱器的管程入口連通，換熱器的管程出口經(jīng)過回水管道與熱水鍋爐的回水口連通，換熱器的殼程出口經(jīng)過二號料液管道與發(fā)酵罐的進料口連通，換熱器的殼程入口經(jīng)過三號料液管道與上料裝置的出料口連通，脫碳塔的貧液進口經(jīng)過貧液管道與脫碳液再生塔的貧液出口連通，貧液管道上設置有貧液泵，脫碳液再生塔的富液進口經(jīng)過富液管道與脫碳塔的富液出口連通。
專利摘要一種沼氣甲烷化生產(chǎn)農(nóng)用機械動力燃料的系統(tǒng)，由上料裝置、發(fā)酵罐、儲氣罐、脫硫裝置、氣體壓縮機、脫水裝置、脫碳塔、脫碳液再生塔、脫水劑再生裝置、熱水鍋爐、換熱器組成，脫水劑再生裝置由空氣冷卻器、汽水分離器、循環(huán)風機和電加熱器組成，電加熱器設置在再生氣上行管道上，再生氣下行管道一路與空氣冷卻器連通，另一路與尾氣管道連通，再一路與回流管道連通，尾氣管道與熱水鍋爐的燃氣進口連通，熱水鍋爐的熱水出口經(jīng)過熱水管道與換熱器的連通，換熱器與發(fā)酵罐的進料口連通，脫碳塔的貧液進口經(jīng)過貧液管道與脫碳液再生塔的貧液出口連通，本系統(tǒng)集沼氣生產(chǎn)、儲存、壓縮、凈化為一體，使沼氣成為可直接用于農(nóng)用車輛、農(nóng)用機具的氣體燃料。
文檔編號C10L3/10GK201722354SQ20102023101
公開日2011年1月26日 申請日期2010年6月21日 優(yōu)先權日2010年6月21日
發(fā)明者于志彥, 孫河忠, 曹國順, 董利霞 申請人:霸州市利華燃氣儲運有限公司