專利名稱：沼氣脫水裝置及沼氣脫水工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種沼氣脫水裝置及一種沼氣脫水工藝。
背景技術(shù)：
為有效地應(yīng)對(duì)氣候變化、滿足日益增長(zhǎng)的能源需求，未來(lái)的能源結(jié)構(gòu)、利用方式正在產(chǎn)生深刻的變革。開(kāi)發(fā)清潔能源、提高能源效率，促進(jìn)節(jié)約能源、減少排放，正成為各國(guó)的新目標(biāo)。沼氣是有機(jī)物在厭氧條件下經(jīng)微生物的發(fā)酵作用而生成的一種可燃性氣體，與其他可燃?xì)怏w相比，沼氣具有良好的抗爆性與耐腐性。沼氣的熱值為5500-5800大卡/立方米，其主要可燃成份是甲烷CH4。沼氣是從水中分離出來(lái)的水蒸氣飽和氣體，所以它的含水率相對(duì)較高。例如在中溫35°C運(yùn)行的沼氣池，沼氣的含水量為40g/m3，當(dāng)冷卻到20°C時(shí)，沼氣中的含水量減少到19g/m3。也就是說(shuō)每立方米沼氣在從35°C冷卻到20°C的過(guò)程中會(huì)有 21g的冷凝水析出。冷凝水會(huì)造成管路堵塞等問(wèn)題，給用戶造成使用不便。因此，在應(yīng)用之前我們還必須對(duì)它進(jìn)行脫水處理。傳統(tǒng)的沼氣脫水普遍采用的是1、依靠管網(wǎng)對(duì)沼氣冷卻脫水；2、用自制或其它設(shè)備依靠氣溫的變化對(duì)沼氣冷卻脫水。這些措施往往導(dǎo)致系統(tǒng)或設(shè)備的脫水效果差，從而又導(dǎo)致沼氣應(yīng)用設(shè)備的效率下降。為此，中國(guó)實(shí)用新型專利申請(qǐng)ZL200920088326. 9提出了一種保溫型沼氣脫水器， 其中在罐體內(nèi)裝填濾網(wǎng)，增加沼氣通過(guò)時(shí)的接觸面積，從而使水汽冷凝析出，達(dá)到沼氣與水汽分離的目的。但是該沼氣脫水裝置只是在常溫下對(duì)沼氣進(jìn)行脫水處理，沒(méi)有充分利用水蒸氣遇冷析出的特性，不能在最大程度上實(shí)現(xiàn)了氣水的分離。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種沼氣脫水裝置，該沼氣脫水裝置具有兩級(jí)脫水的功能，在最大程度上使沼氣與水蒸氣分離，達(dá)到良好的脫水效果。本發(fā)明的另一目的在于提出一種具有兩級(jí)脫水步驟的沼氣脫水工藝。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面實(shí)施例的沼氣脫水裝置，包括冷凝器，疏水器，和氣水分離
ο所述冷凝器具有冷凝器入口和冷凝器出口 ；所述疏水器具有疏水器進(jìn)口、疏水器出水口和疏水器出氣口，其中所述疏水器進(jìn)口與所述冷凝器出口相連；所述氣水分離器具有分離器入口、沼氣出口和分離器出水口，其中所述分離器入口與所述疏水器出氣口相連。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的沼氣脫水裝置，含有飽和水蒸氣的沼氣進(jìn)入冷凝器內(nèi)，飽和水蒸氣遇冷后冷凝析出，經(jīng)疏水器分離后，液態(tài)水被排出，實(shí)現(xiàn)了一級(jí)脫水；然后沼氣進(jìn)入氣水分離器，霧狀水粒在氣水分離器的內(nèi)壁上形成液流下落，與沼氣分離，實(shí)現(xiàn)二級(jí)脫水。 本裝置在最大程度上實(shí)現(xiàn)的氣水分離，可滿足各種沼氣應(yīng)用設(shè)備的使用。
另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的沼氣脫水裝置還可以具有如下附加的技術(shù)特征根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的沼氣脫水裝置進(jìn)一步包括制冷器，溫度檢測(cè)件，和控制器。所述制冷器與所述冷凝器相連用于對(duì)所述冷凝器進(jìn)行制冷；所述溫度檢測(cè)件與所述冷凝器相連用于檢測(cè)所述冷凝器內(nèi)溫度；所述控制器分別與所述溫度控制件和所述制冷器相連用于根據(jù)所述溫度檢測(cè)件檢測(cè)的溫度控制所述制冷器對(duì)所述冷凝器的制冷。由此， 可以實(shí)現(xiàn)對(duì)冷凝器的自動(dòng)控制，使冷凝器內(nèi)的溫度可以保持在某個(gè)設(shè)定的值。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的沼氣脫水裝置進(jìn)一步包括排水器，所述排水器分別與所述疏水器出水口和所述分離器出水口相連。更具體地，所述疏水器為疏水閥。由此，能及時(shí)排出裝置處理過(guò)程中產(chǎn)生的液態(tài)水。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述氣水分離器為離心式氣水分離器。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述氣水分離器為圓錐形容器，所述分離器入口與所述氣水分離器的內(nèi)壁相切。由此，更有利于沼氣與氣水分離器的內(nèi)壁接觸，形成液流。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在所述疏水器出氣口與所述分離器入口之間設(shè)有增壓泵。由此，增加了沼氣進(jìn)入汽水分離器時(shí)的射流速度。根據(jù)本發(fā)明另一方面實(shí)施例的沼氣脫水工藝，包括以下步驟利用冷凝器對(duì)所述沼氣進(jìn)行降溫以使沼氣中的蒸汽變?yōu)槔淠?；使沼氣與冷凝水通過(guò)疏水器進(jìn)行一級(jí)脫水以分離沼氣和冷凝水；利用氣水分離器對(duì)與冷凝水分離后的沼氣進(jìn)行二級(jí)脫水以進(jìn)一步分離出沼氣中的蒸汽。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種沼氣脫水工藝，具有兩級(jí)脫水步驟，在最大程度上使沼氣與水蒸氣分離，達(dá)到良好的脫水效果。優(yōu)選的，可將與冷凝水分離后的沼氣進(jìn)行增壓后送入氣水分離器進(jìn)行二級(jí)脫水。 由此，可以提高二級(jí)脫水的效率。另外，控制所述冷凝器內(nèi)的溫度以使從冷凝器出來(lái)的沼氣溫度恒定。由此，可以鞏固一級(jí)脫水的效果。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的沼氣脫水裝置的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的沼氣脫水工藝的流程圖；和圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在恒溫條件下的沼氣脫水工藝的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、 “后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附
圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，一體地連接，也可以是可拆卸連接；可以是機(jī)械連接或電連接，也可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)的具體含義。此外，需要理解的是，在本發(fā)明的描述中，諸如冷凝器入口、冷凝器出口、分離器入口、沼氣出口等的開(kāi)口應(yīng)做廣義理解，例如也可以是指一段管。下面參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的沼氣脫水裝置。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的沼氣脫水裝置，包括冷凝器1，疏水器2，和氣水分離器3。冷凝器1具有冷凝器入口 11和冷凝器出口 12。疏水器2具有疏水器進(jìn)口 21、疏水器出水口 22和疏水器出氣口 23，其中疏水器進(jìn)口 21與冷凝器出口 12相連。氣水分離器3具有分離器入口 31、沼氣出口 32和分離器出水口 33，其中分離器入口 31與疏水器出氣口 23相連。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的沼氣脫水裝置，在對(duì)含水沼氣進(jìn)行脫水作業(yè)時(shí)，含有飽和水蒸氣的沼氣從冷凝器入口 11進(jìn)入冷凝器1內(nèi)，飽和水蒸氣遇冷后從氣態(tài)冷凝為液態(tài)，形成霧狀水粒或凝結(jié)為液流，然后沼氣和液態(tài)水從冷凝器出口 12離開(kāi)冷凝器1，經(jīng)疏水器進(jìn)口 21進(jìn)入疏水器2，經(jīng)疏水器2進(jìn)行氣水分離，液態(tài)水從疏水器出水口 22流出，沼氣從疏水器出氣口 23流出，實(shí)現(xiàn)一級(jí)脫水。而后，沼氣經(jīng)氣水分離器入口 31進(jìn)入氣水分離器3內(nèi)，沼氣在氣水分離器3內(nèi)形成氣旋，密度較大的霧狀水粒在氣水分離器3的內(nèi)壁上形成液流，液流從氣水分離器出水口 33流出，沼氣從沼氣出口 32排出，實(shí)現(xiàn)二級(jí)脫水。經(jīng)以上兩級(jí)脫水處理，含水沼氣達(dá)到了令人滿意的脫水效果。優(yōu)選的，疏水器5可以為疏水閥。如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的沼氣脫水裝置還進(jìn)一步包括制冷器41，溫度檢測(cè)件42，和控制器43。制冷器41與冷凝器1相連用于對(duì)冷凝器1進(jìn)行制冷。溫度檢測(cè)件42與冷凝器1 相連用于檢測(cè)冷凝器1內(nèi)溫度?？刂破?3分別與溫度控制件42和制冷器41相連用于根據(jù)溫度檢測(cè)件42檢測(cè)的溫度控制制冷器41對(duì)冷凝器1的制冷。由此，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)冷凝器 1的自動(dòng)控制，使冷凝器1內(nèi)的溫度可以保持在某個(gè)設(shè)定的值。例如，可以使冷凝器內(nèi)的溫度保持在4°C。下面簡(jiǎn)單描述對(duì)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的沼氣脫水裝置的冷凝器進(jìn)行自動(dòng)控制的過(guò)程。由溫度檢測(cè)件42對(duì)冷凝器1內(nèi)的溫度進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)冷凝器1內(nèi)的溫度高于設(shè)定值時(shí)，溫度檢測(cè)件42向控制器43發(fā)出啟動(dòng)指令，控制器43控制制冷器41啟動(dòng)對(duì)冷凝器1制冷。當(dāng)溫度檢測(cè)件42檢測(cè)到冷凝器1內(nèi)低于設(shè)定值時(shí)，溫度檢測(cè)件42向控制器43發(fā)出停止指令，控制器43控制制冷器41停止對(duì)冷凝器1制冷。重復(fù)前述過(guò)程。這樣就能使冷凝器1內(nèi)保持相對(duì)恒定的較低溫度，達(dá)到節(jié)省能耗的目的。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的沼氣脫水裝置還進(jìn)一步包括排水器5，排水器5 分別與疏水器出水口 22和分離器出水口 33相連，用于及時(shí)排出脫水作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的冷凝水。 優(yōu)選的，排水器5可以為排水閥。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，氣水分離器3可以為離心式氣水分離器。這樣，就可以使沼氣在所述氣水分離器3內(nèi)更容易地形成氣旋，增加了沼氣接觸氣水分離器3內(nèi)壁的機(jī)會(huì)，使殘留的霧狀水粒在內(nèi)壁上形成液流。優(yōu)選的，氣水分離器3為圓錐形容器，分離器入口 31與氣水分離器的內(nèi)壁相切。在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，在疏水器出氣口 23與分離器入口 31之間設(shè)有增壓泵6，由此就可以增加沼氣進(jìn)入汽水分離器3時(shí)的射流速度，可以使產(chǎn)生的氣旋更為強(qiáng)烈。下面簡(jiǎn)單描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的沼氣脫水裝置的操作。含水沼氣從冷凝器入口 11進(jìn)入冷凝器1內(nèi)，飽和水蒸氣遇冷后冷凝析出，沼氣和冷凝水從冷凝器出口 12離開(kāi)冷凝器1，由疏水器進(jìn)口 21進(jìn)入疏水器2，經(jīng)疏水器2進(jìn)行氣水分離，液態(tài)水從疏水器出水口 22流出，沼氣從疏水器出氣口 23流出；沼氣經(jīng)增壓泵6增壓后由氣水分離器入口 31沿內(nèi)壁切向位置進(jìn)入氣水分離器3內(nèi)，形成強(qiáng)烈氣旋，殘留的霧狀水粒與汽水分離器3的內(nèi)壁接觸后形成液流，液態(tài)水從氣水分離器出水口 33流出，沼氣從沼氣出口 32排出，供沼氣發(fā)電機(jī)等應(yīng)用設(shè)備使用。下面參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的沼氣脫水工藝。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的沼氣脫水工藝，包括以下步驟首先，利用冷凝器對(duì)所述沼氣進(jìn)行降溫以使沼氣中的蒸汽變?yōu)槔淠?。接下?lái)，使沼氣與冷凝水通過(guò)疏水器進(jìn)行一級(jí)脫水以分離沼氣和冷凝水。最后，利用氣水分離器對(duì)與冷凝水分離后的沼氣進(jìn)行二級(jí)脫水以進(jìn)一步分離出沼氣中的蒸汽。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的沼氣脫水工藝，具有兩級(jí)脫水步驟，即一級(jí)冷凝脫水步驟，二級(jí)離心脫水步驟，通過(guò)兩級(jí)脫水步驟，在最大程度上實(shí)現(xiàn)了氣水的分離，達(dá)到良好的脫水效^ ο在進(jìn)行二級(jí)脫水前，優(yōu)選的，可將與冷凝水分離后的沼氣進(jìn)行增壓后送入氣水分離器進(jìn)行二級(jí)脫水。如圖2所示，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，可采用一個(gè)控制單元來(lái)控制所述冷凝器內(nèi)的溫度以使從冷凝器出來(lái)的沼氣溫度恒定，這樣可以使沼氣保持較低溫度，鞏固一級(jí)脫水的效果。優(yōu)選的，所述冷凝器內(nèi)的溫度保持在4°C。在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種沼氣脫水裝置，其特征在于，包括冷凝器，所述冷凝器具有冷凝器入口和冷凝器出口；疏水器，所述疏水器具有疏水器進(jìn)口、疏水器出水口和疏水器出氣口，其中所述疏水器進(jìn)口與所述冷凝器出口相連；和氣水分離器，所述氣水分離器具有分離器入口、沼氣出口和分離器出水口，其中所述分離器入口與所述疏水器出氣口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沼氣脫水裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括 制冷器，所述制冷器與所述冷凝器相連用于對(duì)所述冷凝器進(jìn)行制冷；溫度檢測(cè)件，所述溫度檢測(cè)件與所述冷凝器相連用于檢測(cè)所述冷凝器內(nèi)溫度；和控制器，所述控制器分別與所述溫度控制件和所述制冷器相連用于根據(jù)所述溫度檢測(cè)件檢測(cè)的溫度控制所述制冷器對(duì)所述冷凝器的制冷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沼氣脫水裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括排水器，所述排水器分別與所述疏水器出水口和所述分離器出水口相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的沼氣脫水裝置，其特征在于，所述疏水器為疏水閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的沼氣脫水裝置，其特征在于，所述氣水分離器為離心式氣水分罔器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的沼氣脫水裝置，其特征在于，所述氣水分離器為圓錐形容器， 所述分離器入口與所述氣水分離器的內(nèi)壁相切。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的沼氣脫水裝置，其特征在于，在所述疏水器出氣口與所述分離器入口之間設(shè)有增壓泵。
8.一種沼氣脫水工藝，其特征在于，包括以下步驟利用冷凝器對(duì)所述沼氣進(jìn)行降溫以使沼氣中的蒸汽變?yōu)槔淠?使沼氣與冷凝水通過(guò)疏水器進(jìn)行一級(jí)脫水以分離沼氣和冷凝水； 利用氣水分離器對(duì)與冷凝水分離后的沼氣進(jìn)行二級(jí)脫水以進(jìn)一步分離出沼氣中的蒸汽。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的沼氣脫水工藝，其特征在于，將與冷凝水分離后的沼氣進(jìn)行增壓后送入氣水分離器進(jìn)行二級(jí)脫水。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的沼氣脫水工藝，其特征在于，控制所述冷凝器內(nèi)的溫度以使從冷凝器出來(lái)的沼氣溫度恒定。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種沼氣脫水裝置，包括冷凝器，所述冷凝器具有冷凝器入口和冷凝器出口；疏水器，所述疏水器具有疏水器進(jìn)口、疏水器出水口和疏水器出氣口，其中所述疏水器進(jìn)口與所述冷凝器出口相連；和氣水分離器，所述氣水分離器具有入口、沼氣出口和出水口，其中所述分離器入口與所述疏水器出氣口相連。本發(fā)明還公開(kāi)一種沼氣脫水工藝，包括以下步驟利用冷凝器對(duì)所述沼氣進(jìn)行降溫以使沼氣中的蒸汽變?yōu)槔淠?；使沼氣與冷凝水通過(guò)疏水器進(jìn)行一級(jí)脫水以分離沼氣和冷凝水；利用氣水分離器對(duì)與冷凝水分離后的沼氣進(jìn)行二級(jí)脫水以進(jìn)一步分離出沼氣中的蒸汽。本發(fā)明通過(guò)對(duì)沼氣進(jìn)行兩級(jí)脫水，即一級(jí)冷凝脫水和二級(jí)離心脫水，達(dá)到良好脫水效果。
文檔編號(hào)C10L3/10GK102206522SQ20111014156
公開(kāi)日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者單明煥, 王志璽, 王艷民, 趙曉琳, 郭棟, 馬雙華, 魏曉東 申請(qǐng)人:安陽(yáng)艾爾旺新能源環(huán)境有限公司