本發(fā)明涉及一種脫硫裝置，特別是一種水平式脫硫裝置，本發(fā)明的脫硫裝置尤其適用于沼氣脫硫。本發(fā)明還涉及一種脫硫方法，特別是使用本發(fā)明所述的水平式脫硫裝置進行沼氣脫硫的方法。

背景技術(shù)：

沼氣作為一種新興能源其應(yīng)用越來越廣泛。沼氣在發(fā)酵時會產(chǎn)生一定的有害氣體，如硫化氫(H₂S)氣體，硫化氫氣體與沼氣中的水共同作用，加速了設(shè)備的腐蝕和堵塞，另外，硫化氫在燃燒中會生成酸性物質(zhì)二氧化硫(SO₂)，與燃燒產(chǎn)物中的水蒸氣結(jié)合成亞硫酸，使設(shè)備的金屬表面產(chǎn)生腐蝕，并且還會造成對大氣環(huán)境的污染，影響人體健康。在我國環(huán)保標準中嚴格規(guī)定，利用沼氣能源時，沼氣氣體中硫化氫含量不得超過20mg/m³。因此，無論在工業(yè)或民用氣體中，在使用沼氣之前，必須脫除其中的硫化氫。

現(xiàn)有技術(shù)中，典型的脫硫裝置是脫硫塔(例如，可參考圖1)。從圖1中可以看出，該脫硫塔是豎式的，即，該脫硫塔由支架支撐豎直地放置于地面。所述脫硫塔主體主要包括筒體、進氣管和出氣管、進料口和出料口，還包括其他部件，如排氣管、上濾網(wǎng)板、下濾網(wǎng)板、氣流分配板、提手和壓力表等等。當需要更換填料時，將廢棄的填料從下方的出料口排出，并通過上方的進料口將新的脫硫劑填料投入脫硫塔筒體中。

使用脫硫塔脫硫時，含有硫化氫的沼氣由脫硫塔底部的進氣管進入脫硫塔，穿過筒體中的脫硫劑填料到達脫硫塔頂端，在此過程中，硫化氫被氧化成硫或硫氧化物留在填料層中，凈化后的氣體則通過上方的出氣管排出。

該典型的脫硫塔有兩大缺陷。其一，沼氣從底部進入脫硫塔，因而通常情況下，下層的脫硫劑相比上層的脫硫劑使用率較高，導致下層的脫硫劑失效需要替換時，上層的脫硫劑仍可以使用，且由于氣體流動的不均勻，相對于中心區(qū)域的脫硫劑填料，外圍的脫硫劑填料的利用率也較低，因而造成脫硫劑的浪費。其二，因為通常脫硫塔都比較高，而進料口又設(shè)置在脫硫塔的頂端，因而添加新的脫硫劑會比較麻煩。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服上述兩個問題。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)。

本發(fā)明包括多種實施方式，其中包括一種脫硫裝置，所述脫硫裝置是水平式的，包括：外殼部分，所述外殼部分包括筒體，所述筒體的一端具有進氣管，另一端具有可開啟的外蓋，所述外蓋上具有密封墊；出氣管設(shè)置在所述筒體靠近所述可開啟的外蓋的外側(cè)；放水管設(shè)置在所述筒體靠近所述進氣管的外側(cè)。所述脫硫裝置還包括濾芯部分，其包括：濾芯，所述濾芯的一端封閉，另一端開放，所述濾芯具有內(nèi)壁和外壁，分別形成內(nèi)、外兩個同軸的圓柱形筒體，其中內(nèi)圓柱形筒體在靠近所述濾芯的開放端處封閉，外圓柱形筒體在濾芯的封閉端開口，所述內(nèi)壁和外壁上均勻地設(shè)置有多個小孔；所述封閉端上設(shè)置有密封墊；腔體蓋，其上設(shè)有把手，所述腔體蓋可被緊固于所述濾芯的開放端；和限位碼，所述限位碼設(shè)置在所述濾芯的外側(cè)，并對稱地布置在所述濾芯的兩端。所述裝置還包括壓緊機構(gòu)，其可拆卸地布置在所述筒體內(nèi)側(cè)，位于所述外蓋與所述腔體蓋之間，以在所述脫硫裝置工作時將所述濾芯向所述筒體壓緊。

本發(fā)明還包括其他方面，其中包括一種脫硫方法，該方法使用如上所述的脫硫裝置，所述方法包括：所述濾芯的內(nèi)圓柱形筒體在所述脫硫裝置的所述筒體內(nèi)部形成進氣通道，氣體通過進氣管進入所述進氣通道；氣體通過所述進氣通道上的多個小孔進入濾芯；氣體與所述濾芯中的脫硫劑發(fā)生反應(yīng)并被凈化；凈化后的氣體通過所述小孔進入所述濾芯的外壁與所述筒體之間的導向通道；凈化后的氣體通過所述導向通道被導入出氣管并被排出所述脫硫裝置。

本發(fā)明還包括其他方面，其中還包括一種替換如上所述的脫硫裝置中的濾芯的方法，所述方法包括：打開所述外蓋；釋放所述壓緊機構(gòu)；握住所述腔體蓋上的所述把手將所述濾芯拉出；將新的濾芯塞入所述筒體中，閉合壓緊機構(gòu)并關(guān)閉外蓋。

本發(fā)明還包括其他方面，其中還包括一種系統(tǒng)，其包括多個如上所述的脫硫裝置的組合，所述多個脫硫裝置彼此連接，氣體從該系統(tǒng)的第一個脫硫裝置進入，在該系統(tǒng)內(nèi)經(jīng)過多個脫硫裝置進行脫硫，通過所述系統(tǒng)的最后一個脫硫裝置排出。

本發(fā)明的這些和其他特征將結(jié)合附圖在下面的說明中更詳細地描述。

附圖說明

本發(fā)明通過附圖中的圖以舉例而不是限制的方式示出，并且在附圖中，相似的附圖標記指代相似的部件，并且其中：

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的一種脫硫塔的示意圖；

圖2是本發(fā)明脫硫裝置的一個實施方式的剖面示意圖；

圖3a-3c是本發(fā)明脫硫裝置的另一個實施方式中的濾芯的立體圖；

圖4是本發(fā)明脫硫裝置中的外蓋的平面示意圖；

圖5-7是本發(fā)明脫硫裝置中的偏心鎖塊處于三種工作狀態(tài)時的平面示意圖；

圖8-9是本發(fā)明的脫硫裝置的安裝示意圖。

具體實施方式

現(xiàn)在將參考附圖中所示的一些實施方式詳細描述本發(fā)明。在以下的說明中，將闡述具體的細節(jié)以提供對本發(fā)明的透徹理解。然而，本發(fā)明可以在沒有其中的一些或全部這些具體細節(jié)的情況下實施，并且本公開包括可以按照本技術(shù)領(lǐng)域中一般可用的知識作出的修改。公知的工藝步驟和/或結(jié)構(gòu)沒有被詳細描述以免不必要地模糊本發(fā)明公開。

現(xiàn)在參照圖2，示出了本發(fā)明的脫硫裝置的一個優(yōu)選實施方式。本發(fā)明的脫硫裝置是水平式的，其安裝示意圖可參見圖8和圖9。該脫硫裝置1主要包括外殼部分和濾芯部分，其中外殼部分包括筒體10，筒體10的一端具有進氣管20，另一端具有可開啟的外蓋11。出氣管22設(shè)置在靠近外蓋所在的一端的筒體外側(cè)，從圖8和9中可看出，脫硫裝置安裝和使用時，出氣管垂直于地面向上布置；在靠近進氣管所在的一端的筒體外側(cè)上還連接有放水管24，使用時所述放水管24垂直于地面向下布置。

多個手輪13設(shè)置在外蓋所在的一端的筒體上，外蓋11與多個手輪13配合來密封和打開所述筒體10。詳細地可結(jié)合圖4來看，圖4示出了外蓋11的平面示意圖，其中虛線14表示外蓋上的密封墊。外蓋上設(shè)置凹槽和/或孔，使所述外蓋可嵌入手輪的螺栓中，然后旋轉(zhuǎn)閉合手輪，外蓋隨之被扣緊在筒體的端部。圖4中顯示了4個凹槽(孔)，即本實施方式中的外蓋與四個手輪相配合，但在其他實施方式中，外蓋也可設(shè)置為與其他數(shù)量的手輪相配合。其中，任意數(shù)量的凹槽(孔)中必須有一個是孔，以保證當所有手輪松開后，外蓋可垂掛在一個手輪上而不會掉在地上，同時密封筒體的一端被打開。

濾芯部分包括濾芯30，其由多孔板卷管一體成型。所述濾芯的一端封閉，另一端開放，優(yōu)選地，所述濾芯的外輪廓大體上是圓柱形，在圖2所示的實施方式中，所述濾芯的封閉端是錐形；圖3a～3c示出了另一個實施方式中的濾芯的立體圖，其中濾芯的封閉端是圓柱形。除了封閉端的形狀不同之外，這兩個實施方式中的濾芯的其他構(gòu)造完全一樣，因而可參考圖3a～3c進行詳細說明。

由圖2(以及參考圖3a～3c)可知，濾芯具有內(nèi)壁和外壁，分別形成內(nèi)、外兩個同軸的圓柱形筒體，其中內(nèi)圓柱形筒體在靠近濾芯的開放端處封閉，外圓柱形筒體在濾芯的封閉端開口。其中，形成所述內(nèi)壁和外壁的多孔板卷管上均勻地設(shè)置有多個小孔34，以使氣體通過。所述濾芯部分還包括腔體蓋31，其上具有把手35和多個螺栓(圖3a～3c優(yōu)選地示出了六個)，所述腔體蓋31的直徑略大于所述濾芯的外徑，因而其可蓋在所述濾芯的開放端，并通過所述多個螺栓固定在所述開放端上。

由于濾芯30的外徑小于筒體10的直徑，因而在靠近濾芯30的兩端的外側(cè)上對稱地設(shè)置有多個限位碼32(圖5中優(yōu)選地示出了三個)，使得當濾芯在所述脫硫裝置的筒體內(nèi)部時，所述限位碼可以支撐所述濾芯。

偏心鎖塊15，其上具有至少一個把手17(圖2中示出了兩個)，用于旋轉(zhuǎn)所述偏心鎖塊。參見圖6和7(為了更清楚地顯示，圖中略去了把手17)，所述偏心鎖塊15優(yōu)選是梅花形，中間具有通孔，使得在操作時，所述腔體蓋的把手35可以從所述通孔中伸出。為了配合偏心鎖塊，在筒體內(nèi)側(cè)靠近外蓋的地方設(shè)置多個限位塊16。偏心鎖塊與限位塊配合以壓緊濾芯的操作將在下文中詳細闡述。

另外，參見圖2、8和9，多個耳板12對稱地布置在所述筒體10的兩側(cè)，耳板的數(shù)量應(yīng)根據(jù)筒體的長度決定，在本實施方式中，優(yōu)選地使用四個耳板。耳板可通過焊接等本領(lǐng)域的公知技術(shù)連接到筒體上。脫硫裝置通過這些固定耳板被固定到支撐架上，參見圖8和9。

進氣管/出氣管的一端與筒體一體成型，另一端具有法蘭凸緣盤，通過該法蘭凸緣盤可將所述脫硫裝置與另一個脫硫裝置連接在一起、或者與其他管道或設(shè)備連接。

下面結(jié)合附圖，詳細地描述使用上述水平式脫硫裝置進行沼氣脫硫的過程。

將脫硫劑填料33從濾芯30的開放端填入濾芯中，蓋上腔體蓋31并用螺絲擰緊。握住腔體蓋上的把手35將濾芯塞入筒體10內(nèi)部，其中為了密封濾芯30的封閉端與筒體之間的縫隙，在濾芯的封閉端外部設(shè)置有密封墊37(見圖2)。

圖5～7分別示出了偏心鎖塊工作的三個階段，其中圖5示出的是偏心鎖塊還未放上去時，脫硫裝置從外蓋所在的開口處向內(nèi)看的側(cè)視圖，其中限位碼32的布置如圖所示，其中一個限位碼必須位于最下方、在垂直于地面的軸線上；圖6示出了在圖5的基礎(chǔ)上將偏心鎖塊旋轉(zhuǎn)一個角度時，限位塊16與偏心鎖塊15之間的位置關(guān)系；圖7示出了偏心鎖塊15將濾芯30壓緊時，限位塊16與偏心鎖塊15之間的位置關(guān)系。其中，優(yōu)選地，限位碼的數(shù)量與梅花形偏心鎖塊的瓣數(shù)相關(guān)，偏心鎖塊的瓣數(shù)與限位碼的個數(shù)相同或者是其倍數(shù)。

然后旋轉(zhuǎn)手輪，使得外蓋11密封所述筒體10的開放端。

其中，濾芯部分大致地將所述筒體10的內(nèi)部分成多個區(qū)域，包括：中間的進氣通道40，該進氣通道40與進氣管20流體連通；和導向通道50，用于將氣體導到出氣管22。

在操作時，沼氣通過進氣管20進入進氣通道40，然后通過濾芯的內(nèi)壁上的多個小孔34進入濾芯30。由于小孔34設(shè)置的足夠密集而均勻，因而氣體被均勻地導入濾芯30中，并且均勻地通過濾芯30內(nèi)的脫硫劑33，并與脫硫劑33發(fā)生反應(yīng)而被凈化。之后，凈化后的氣體又通過外壁上的小孔34進入導向通道50，導向通道50再將凈化后的氣體導入出氣管22，由出氣管22排出。

由于多孔板卷管上的小孔設(shè)置得足夠均勻且密集，因而它們使得氣體均勻地分布在填料腔中，從而避免了填料腔中不同位置處的填料的利用率有很大的差別。

當脫硫裝置中的脫硫劑需要替換時，旋轉(zhuǎn)手輪13使得外蓋11垂落，握住偏心鎖塊15上的把手17旋轉(zhuǎn)該偏心鎖塊，可將該偏心鎖塊拿出，然后握住腔體蓋31上的把手35將舊的濾芯整個拉出，再重復前述過程將新的濾芯替換進去即可。濾芯可重復使用，可制造一個備用的濾芯，在生產(chǎn)時直接將舊的拉出，塞入新的。舊的濾芯可拉回工廠更換其中的脫硫劑，而不必耽誤現(xiàn)場的操作。

上面描述的是單個脫硫裝置的結(jié)構(gòu)及其脫硫方法。在實際操作中，也可使用多個所述的脫硫裝置的組合進行沼氣脫硫。如前所述，多個脫硫裝置可通過進氣管或出氣管并聯(lián)或串聯(lián)連接。使用多個脫硫裝置的組合可避免單個脫硫裝置的體積過大，另一方面也可以進一步提高脫硫效果。此外，使用多個脫硫裝置時，最先接觸沼氣的第一個脫硫裝置的脫硫劑總是會比連接在工藝流程后段的脫硫裝置中的脫硫劑先失效，此時可僅替換該第一個脫硫裝置中的脫硫劑填料即可。因而這種組合式脫硫裝置在操作上更靈活、對脫硫劑的使用率也更高。

雖然上面的描述主要參照沼氣脫硫裝置而成，但是應(yīng)當容易理解的是，該設(shè)計的原理及總的原則也適用于各種過濾或脫氣脫水目的的裝置或系統(tǒng)。

此外，本發(fā)明主要參照兩個實施方式。然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的，如所附權(quán)利要求所限定的，除了上面公開之外的其它實施方式在本發(fā)明的范圍之內(nèi)同樣可行。