具有高效脫硫脫碳功能的秸稈產(chǎn)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脫硫脫碳功能的秸桿產(chǎn)沼氣資源化處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]進(jìn)入20世紀(jì)70年代以來，隨著全球性石油危機(jī)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(xiàng)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(xiàng)目。目前生物質(zhì)能源利用量占世界總能源的14%，相當(dāng)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?dú)狻⒁谎趸?、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(jìn)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(fèi)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(dá)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(jìn)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(dāng)用化學(xué)吸收時，當(dāng)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，提供一種具有高效脫硫脫碳功能的秸桿產(chǎn)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C02氣體充分與堿性溶液相接觸，同時利用傳感器和電控閥實(shí)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(qiáng)、有效的實(shí)現(xiàn)了秸桿的資源化利用，實(shí)現(xiàn)了變廢為寶，綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)。
[0009]本發(fā)明采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0010]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)}、快速降解罐、水解罐、獨(dú)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(jī)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(dú)立換熱器連接；獨(dú)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(jī)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(jī)、儲氣罐，以及管道和閥門。
[0012]所述脫硫裝置包括脫硫塔、第一堿性溶液罐、以及電控閥和管道；脫硫塔設(shè)置有脫硫塔進(jìn)氣口、脫硫塔出氣口、脫硫塔進(jìn)液口和脫硫塔出液口；所述脫硫塔進(jìn)氣口設(shè)置在脫硫塔的底端，脫硫塔進(jìn)氣口設(shè)置有第五閥門，脫硫塔進(jìn)氣口高出脫硫塔的底面，且脫硫塔進(jìn)氣口的正上方設(shè)置有傘罩，以防止噴淋產(chǎn)生的液體進(jìn)入進(jìn)氣口 ；所述脫硫塔出氣口設(shè)置在脫硫塔的頂端，在脫硫塔出氣口處設(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(jìn)液口設(shè)置在脫硫塔的頂端，脫硫塔進(jìn)液口處設(shè)置有噴頭，噴頭通過管道與第一堿性溶液罐相聯(lián)通，在噴頭與第一堿性溶液罐相聯(lián)通的管道上設(shè)置有第一電控閥，用于控制調(diào)節(jié)堿性溶液的流量；所述脫硫塔出液口設(shè)置在脫硫塔的底端，脫硫塔出液口設(shè)置有第四電控閥；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)板和液體均勻分布器；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進(jìn)氣口進(jìn)來的沼氣均勻擴(kuò)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)，噴淋液體時，液體可從中心位置擴(kuò)散至四周，并透過第二通孔，從而達(dá)到均勻擴(kuò)散液體的目的。
[0013]所述脫碳裝置包括脫碳罐、第二堿性溶液罐、廢液收集罐，以及電控閥和管道；脫碳罐的罐體直徑從下至上為漸擴(kuò)結(jié)構(gòu)，脫碳罐設(shè)置有脫碳罐進(jìn)氣口、脫碳罐出氣口、脫碳罐進(jìn)液口和脫碳罐出液口 ；所述脫碳罐進(jìn)氣口設(shè)置在脫碳罐的頂端，沼氣從脫碳罐進(jìn)氣口進(jìn)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?xì)怏w的濃度；所述脫碳罐進(jìn)液口通過管道與第二堿性溶液罐相聯(lián)通，在脫碳罐進(jìn)液口與第二堿性溶液罐相聯(lián)通的管道上設(shè)置有第二電控閥，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)置有第三電控閥；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(jìn)氣口相聯(lián)通，通過氣體分散裝置可以使從脫碳罐進(jìn)氣口進(jìn)來的沼氣均勻擴(kuò)散到脫碳罐內(nèi)部的溶液中；脫碳罐的內(nèi)部還設(shè)置有攪拌裝置，攪拌裝置由轉(zhuǎn)軸和攪拌槳葉組成，通過攪拌裝置可進(jìn)一步細(xì)化溶液中的沼氣氣泡，使沼氣中的CO2氣體充分與堿性溶液相接觸。
[0014]脫硫塔出氣口通過管道與脫碳罐進(jìn)氣口聯(lián)通，在脫硫塔出氣口與脫碳罐進(jìn)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(jìn)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)置有第二閥門；脫水裝置出氣口通過管道