垃圾填埋气发电的预处理方法及其预处理装置的制作方法

专利名称：垃圾填埋气发电的预处理方法及其预处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气体的预处理方法，尤其是涉及一种垃圾填埋气的预 处理方法及其预处理装置。
背景技术：
随着我国国民经济的快速发展，能源需求越来越大，开发新能源、可 再生能源是我国经济可持续发展的战略举措。垃圾填埋气作为一种清洁可 再生的生物质能，它的开发利用是落实科学发展观和节能减排的重要途径， 近几年在我国得到快速的发展。
沼气是一种混合气体，主要成分是甲垸和二氧化碳。不同沼气工程所
产生的沼气，其组成有很大不同。但是，总的来说，甲烷含量一般为40 ~ 70%， 二氧化碳为30 - 60%,微量成分约为1%，主要是硫化氢、饱和水蒸汽、 高碳烃等，另外还含有氨、氮、氧、硫、盐类，甚至物理微粒夹在气体里， 这些少量的有害成分和水分在应用过程中会对设备和环境都将造成严重的 影响。
垃圾发电是把各种垃圾收集后，进行分类处理。其中主要方法有二 一是对垃圾进行高温焚烧，这样既彻底消灭了病源性生物和腐蚀性有机物， 又可以利用垃圾在高温焚烧中产生的热能转化为高温蒸气，推动涡轮机转 动，使发电机产生电能；二是对有机垃圾进行发酵、厌氧处理，最后干燥 脱硫，产生甲烷，也叫沼气。再经沼气燃烧，把热能转化为蒸气，推动涡 轮机转动，带动发电机产生电能。
沼气发电厂是以沼气为燃料的，沼气中含有少量有害成分和水分，且 沼气的流量、压力、温度、浓度等都很不稳定，直接用于燃气发电势必造 成燃气发电机的设备腐蚀、研磨等问题，从而会严重影响燃气发动机的效 率和使用寿命，因此在利用沼气之前，必须对其进行预处理以解决上述问 题。沼气预处理系统安装在燃气发电机组进气管的前面，它是沼气发电工程非常重要的设备。
根据沼气的成分，并结合燃气发电机对气源的要求，本设计的垃圾填 埋气预处理系统具有脱水、除尘、增压、稳压、调温等功能，可带来很好 的社会效益和环境效益。
传统的的垃圾发电方法及设备虽然对垃圾发电领域作出了一定的
贡献，但是还是存在以下几个方面的不足 对于垃圾填埋气的利用率不高；
设备在先加压输送后排水的工艺中，增加设备负担、加快了腐蚀， 浪费了驱动能源。
处理后的垃圾填埋气有害成分及杂质高含量高，不适合于大规模、 高效率的利用垃圾填埋气发电。

发明内容
鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是提供一种利用率高、 可以大幅度的实现大规模、高纯度利用垃圾填埋气发电的预处理方法及其 预处理装置。
为实现本发明的上述目的，本发明提供了一种垃圾填埋气发电的预处 理方法，其中，所述垃圾填埋气发电的预处理方法包括如下步骤
一种垃圾填埋气发电的预处理方法，其中，所述垃圾填埋气发电的预 处理方法包括如下步骤
a 、去除杂质，将垃圾填埋气通过沼气单向控制阀输入一除沬分离器进 行气液固分离，液态水和粉尘等杂质从除沬分离器下部出口排出，分离后 的垃圾填埋气从除沬分离器上方输出；
b、 冷却脱水，将处理后的垃圾填埋气进行冷却并完成脱水，确保 垃圾填埋气的相对湿度为60%~80%,并控制所述垃圾填埋气温度《 40°C;
c、 增压输气，通过一鼓风机将垃圾填埋气吸入并加以增压输送推动， 以满足后续工艺对气体的要求，其气流速度控制在8m/s 25m/s之间；
d、 风冷，将气体温度调节至常温，并满足发电机组进气温度要求；e、精滤，即垃圾填埋气通过精滤器进行进一步过滤，以去除垃圾填埋 气中的固体颗粒、粉尘等杂质，使垃圾填埋气中粉尘等杂质的含量<
10mg/Nm3;
根据本发明的上述构思，所述步骤b的冷却包括一低温冷却过程。所 述低温冷却过程是指通过一冷水换热器将所述垃圾填埋气冷却到温度范围 为5。C-10。C之间；
一个高温冷却过程是指通过一风冷却器将所述加压后的温度升高的垃 圾填埋气冷却到温度范围为15t: 4(TC之间。
根据本发明的上述构思，所述步骤c的脱水是指将垃圾填埋气通 过一冷水换热器将垃圾填埋气中的水气冷凝下来，然后通过换热器排 水水封进入排水管道。
根据本发明的上述构思，所述步骤e中的精滤指气体进入过滤芯 片为不锈钢滤芯的精滤器，将一定粒径的固体杂质、粉尘等从气体中 分离出来。
根据本发明的上述构思，所述步骤a中的除沬分离器为气液固分 离器，可以初步分离出垃圾填埋气中的游离水、大颗粒杂质、粉尘。
本发明还公开了一种垃圾填埋气发电的预处理装置，其中，所述预处 理装置包括
一除沬分离器，用以分离出所述垃圾填埋气中含有的游离水、固体颗 粒、粉尘等杂质，所述除沬分离器包括一用于吸收垃圾填埋气的进气端及
一用于将所述分离后的垃圾填埋气输出的输出端；
一除沬分离器排水水封接在除沫分离器的下端，游离水、大颗粒 杂质、粉尘从这里排到排水管道。
一冷水换热器，所述冷水换热器连接于所述除沬分离器的输出端， 并对所述从除沬分离器输出的垃圾填埋气进行冷却、脱水。
所述冷水换热器由冷水机组驱动， 一换热器排水水封连接冷水换 热器，用于将冷凝后的水排入排水管道。
至少一只鼓风机，所述鼓风机连接于所述冷水换热器的输出端，并将所述经分离垃圾填埋气增压输送；
一风冷却器与所述鼓风机连接，并将所述从鼓风机输出的垃圾填
埋气冷却；
一连接于所述风冷却器并用于将所述经上述设备处理过的垃圾填埋气 进一步过滤的精滤器。
一智能控制单元被设置于系统当中，设置在精滤后管道中的压力 传感器通过压力传感器引入线将压力数据传入智能控制单元，此时如 果精滤后管道中的垃圾填埋气压力不超过规定值，则精滤后的垃圾填 埋气通过发电沼气管道送往发电机处。
如果此时精滤后管道中的垃圾填埋气压力已经超过规定值，则智 能控制单元控制自力式调节阀开启，泄放掉多余的压力，在一种实施 方式中，自力式调节阀可以实现压力超过规定值就自动开启，压力降 到规定值以下时就自动关闭。泄放掉多余的压力的精滤后的垃圾填埋 气，回到沼气单向控制阀的后面的初始沼气管道中，参与新一轮处理 过程。
同时，智能控制单元控制鼓风机降低加压压力，调节精滤后管道 中的压力。由此精滤后管道中的垃圾填埋气压力保持基本恒定，通过 发电沼气管道送往发电机处。
所述精滤器连接精滤后管道，所述精滤后管道连接一个旁路管道， 旁路管道的另一端连接在精滤器的输入端。
旁路管道主要用途有二 一是开停车时使用；二是精滤器维护时， 暂时的输气通道。
在精滤器的下方，一个精滤器排水水封将水和微粒排往排水管道。
整个排水管道连接一有液位调节功能的设备。
本发明的有益效果在于，克服了现有技术中的一个传统观念，即 一定要在粗滤之后就加压输送垃圾填埋气，现有技术的作法既加大了 鼓风机的工作量，浪费了能源，也加大了对鼓风机的腐蚀，缩短了设 备的寿命。所以本发明将冷却脱水工序提到增压输气工序前面，克服传统工艺的偏见。减小了鼓风机的工作量，节省了能源，也减少了对 鼓风机的腐蚀，延长了设备的寿命。
本发明的工艺比较理想地解决了垃圾填气中有害成分及杂质对设 备、管道及发电机的腐蚀、磨损等问题，同时能提高垃圾填埋气的利 用率。
因此本发明与现有技术相比较，具有利用垃圾填埋气发电规模大、 利用率高等方面的优点。


. 图l是本发明的垃圾填埋气发电的预处理方法的流程图2是本发明的垃圾填埋气发电的预处理装置结构方框示意图。 图中标号说明 IO智能控制单元，20沼气单向控制阀，30除
沫分离器。
40除沬分离器排水水封，50冷水机组，60冷水换热器，70换热 器排水水封，80鼓风机，90风冷却器，1Q0精滤器，IIO精滤器排水 水封，自力式调节阀。
201发电沼气管道，202沼气压力调节阀前管道，203沼气压力调 节阀后管道，204进入初始沼气前管道，205初始沼气管道，206排水 管道，207精滤后管道，208旁路管道，209进风冷前管道，210进加 压风机前管道。
301压力传感器引入线，302自力式调节阆控制线，303风机控制线。
具体实施例方式
为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合图1、图2对本发明的 优选实施例进行详细说明，然而所述实施例仅为提供说明与解释之用，不 能用来限制本发明的专利保护范围。
一种垃圾填埋气发电的预处理方法，其中，所述垃圾填埋气发电的预处理方法包括如下步骤
a 、去除杂质，将垃圾填埋气通过沼气单向控制阀20输入一除沬分离 器30进行气液固分离，液态水和粉尘等杂质从除沬分离器30下部出口排 出，分离后的垃圾填埋气从除沬分离器30输出；
b、 冷却脱水，将处理后的垃圾填埋气进行冷却并完成脱水，确保 垃圾填埋气的相对湿度为60%-80%,并控制所述垃圾填埋气温度《
c、 增压输气，通过一鼓风机80将垃圾填埋气吸入并加以增压输送推 动，以满足后续工艺对气体的要求，其气流速度控制在8m/s 25m/s之间；
d、 风冷，将气体温度调节至常温，并满足发电机组进气温度要求；
e、 精滤，即垃圾填埋气通过精滤器100进行进一步过滤，以去除垃圾 填埋气中的固体颗粒、粉尘等杂质，使垃圾填埋气中粉尘等杂质的含量《 10mg/Nm3。
根据本发明的上述构思，所述步骤b的冷却包括一低温冷却过程。所 述低温冷却过程是指通过一冷水换热器60将所述垃圾填埋气冷却到温度范 围为5°C -10。C之间。
一个高温冷却过程是指通过一风冷却器90将所述加压后的温度升高 的垃圾填埋气冷却到温度范围为15。C 4(TC之间。
根据本发明的上述构思，所述步骤b的脱水是指将垃圾填埋气通 过一冷水换热器60将垃圾填埋气中的水气冷凝下来，然后通过换热器 排水水封70进入排水管道206。
根据本发明的上述构思，所述步骤e中的精滤指气体进入过滤芯 片为不锈钢滤芯的精滤器100,将一定粒径的固体杂质、粉尘等从气 体中分离出来。
根据本发明的上述构思，所述步骤a中的除沬分离器30为气液固 分离器，可以初步分离出垃圾填埋气中的游离水、大颗粒杂质、粉尘。
本发明还公开了一种垃圾填埋气发电的预处理装置，其中，如图2所 示，所述预处理装置包括
10一除沬分离器30,用以分离出所述垃圾填埋气中含有的游离水、固体
颗粒、粉尘等杂质，所述除沬分离器30包括一用于吸收垃圾填埋气的进气
端及一用于将所述分离后的垃圾填埋气输出的输出端；
一除沫分离器排水水封40接在除沬分离器30的下端，游离水、 大颗粒杂质、粉尘从这里排到排水管道206。
一冷水换热器60，所述冷水换热器60连接于所述除沬分离器30 的输出端，并对所述从除沬分离器30输出的垃圾填埋气进行冷却、脱 水。
所述冷水换热器60由冷水机组50驱动， 一换热器排水水封70 连接冷水换热器60，用于将冷凝后的水排入排水管道206。
进加压风机前管道210连接冷水换热器60和鼓风机80。
至少一只鼓风机80，所述鼓风机80连接于所述冷水换热器60的 输出端，并将所述经分离垃圾填埋气增压输送；
一风冷却器90与所述鼓风机80连接，并将所述从鼓风机80输出 的垃圾填埋气冷却；
进风冷前管道209连接鼓风机80和风冷却器90。
一连接于所述风冷却器90并用于将所述经上述设备处理过的垃圾填 埋气进一步过滤的精滤器IOO。
一智能控制单元10被设置于系统当中，设置在精滤后管道207 中的压力传感器(图中未示出)通过压力传感器引入线301将压力数 据传入智能控制单元10，此时如果精滤后管道207中的垃圾填埋气压 力不超过规定值，则207精滤后的垃圾填埋气通过发电沼气管道201 送往发电机处。
如果此时精滤后管道207中的垃圾填埋气压力已经超过规定值， 则智能控制单元IO控制自力式调节阀120开启，垃圾填埋气通过沼气 压力调节阀前管道202,沼气压力调节阀后管道203，进入初始沼气前 管道204,泄放掉多余的压力，在一种实施方式中，自力式调节阀120 可以实现压力超过规定值就自动开启，压力降到规定值以下时就自动关闭。泄放掉多余的压力的精滤后的垃圾填埋气，回到沼气单向控制 阀20的后面的初始沼气管道205中，参与新一轮处理过程。
同时，智能控制单元IO控制鼓风机80降低加压压力，调节精滤 后管道207中的压力。由此精滤后管道207中的垃圾填埋气压力保持 基本恒定，通过发电沼气管道201送往发电机处。
图2中，所述精滤器100连接精滤后管道207，所述精滤后管道 207连接一个旁路管道208,旁路管道208的另 一端连接在精滤器100 的输入端。
旁路管道主要用途有二 一是开停车时使用；二是精滤器维护时， 暂时的输气通道。
在精滤器100的下方， 一个精滤器排水水封iio将水和微粒排往 排水管道206。
排水管道206连接一有液位调节功能的设备。
所述智能控制单元IO连接并通过自力式调节阀控制线302、风机 控制线303分别控制鼓风机80和自力式调节阀120。
本发明的优点和有益效果在于，克服了现有技术中的一个传统观 念，即一定要在粗滤之后就加压输送垃圾填埋气，这样的作法既加大 了鼓风机80的工作量，浪费了能源，也加大了对鼓风机80的腐蚀，
缩短了设备的寿命。所以本发明将冷却脱水工序提到增压输气工序前 面，克服传统工艺的偏见。减少了鼓风机80的工作量，节约了能源， 也减少了对鼓风机80的腐蚀，延长了设备的寿命。
同时本发明的工艺解决了垃圾填埋气的利用率不高；制造出来的 垃圾填埋气不适合于大规模、高效率的利用垃圾填埋气发电等方面的 不足。
本发明具有利用垃圾填埋气发电规模大、利用率高等方面的优点。
上述内容仅为本发明的较佳实施例及例举的变型方式，并不用来 限制本发明，凡是在本发明的精神和原则之内，所作的任何无须创造 性思维的修改与改进，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1. 一种垃圾填埋气发电的预处理方法，其特征在于所述垃圾填埋气发电的预处理方法包括如下步骤a、去除杂质，将垃圾填埋气通过沼气单向控制阀(20)输入一除沫分离器(30)进行气液固分离，液态水和粉尘等杂质从除沫分离器(30)下部出口排出，分离后的垃圾填埋气从除沫分离器(30)输出；b、冷却脱水，将处理后的垃圾填埋气进行冷却并完成脱水，确保垃圾填埋气的相对湿度为60％～80％，并控制所述垃圾填埋气温度≤40℃；c、增压输气，通过一鼓风机(80)将垃圾填埋气吸入并加以增压输送推动，以满足后续工艺对气体的要求，其气流速度控制在8m/s～25m/s之间；d、风冷，将气体温度调节至常温，并满足发电机组进气温度要求；e、精滤，即垃圾填埋气通过精滤器(100)进行进一步过滤，以去除垃圾填埋气中的固体颗粒、粉尘等杂质，使垃圾填埋气中粉尘等杂质的含量≤10mg/Nm3。
2. 如权利要求l所述的垃圾填埋气发电的预处理方法，其特征在于 所述步骤b的冷却包括一低温冷却过程。所述低温冷却过程是指通过一冷水换热器(60 )将所述垃圾填埋气冷却到温度范围为5°C ~ l(TC之间。
3. 如权利要求l所述的垃圾填埋气发电的预处理方法，其特征在于: 所述步骤b的脱水是指将垃圾填埋气通过一冷水换热器(60)将垃圾 填埋气中的水气冷凝下来，然后通过换热器排水水封(70)进入排水 管道(206 )。
4. 如权利要求l所述的垃圾填埋气发电的预处理方法，其特征在于: 所述步骤d中的精滤指气体进入过滤芯片为不锈钢滤芯的精滤器(100)，将一定粒径的固体杂质、粉尘等从气体中分离出来。
5. 如权利要求l所述的垃圾填埋气发电的预处理方法，其特征在于:所述步骤a中的除沬分离器(30)为气液固分离器，可以初步分离出 垃圾填埋气中的游离水、大颗粒杂质、粉尘。
6. —种垃圾填埋气发电的预处理装置，其特征在于 所述预处理装置包括一除沬分离器(30)，用以分离出所述垃圾填埋气中含有的游离水、 固体颗粒、粉尘等杂质，所述除沬分离器(30)包括一用于吸收垃圾填埋 气的进气端及一用于将所述分离后的垃圾填埋气输出的输出端；一除沬分离器排水水封(4)接在除沬分离器(30)的下端，游 离水、大颗粒杂质、粉尘从这里排到排水管道(206 )。一冷水换热器(60)，所述冷水换热器(60)连接于所述除沫分 离器(30)的输出端，并对所述从除沫分离器(30)输出的垃圾填埋 气进行冷却、脱水。所述冷水换热器(60)由冷水机组(50)驱动， 一换热器排水水 封(70 )连接冷水换热器(60 ),用于将冷凝后的水排入排水管道(206 );至少一只鼓风机(80)，所述鼓风机(80)连接于所述冷水换热 器(60)的输出端，并将所述经分离垃圾填埋气增压输送；一风冷却器(90)与所述鼓风机(80)连接，并将所述从鼓风机 (80)输出的垃圾填埋气冷却；一连接于所述风冷却器(90)并用于将所述经上述设备处理过的垃圾 填埋气进一步过滤的精滤器(100)。
7. 如权利要求6所述的垃圾填埋气发电的预处理装置，其特征在于 所述鼓风机(80)连接一智能控制单元(10)，设置在精滤后管道(207 )中的压力传感器通过压力传感器引入线(301)将压力数据 传入智能控制单元UO)。
8. 如权利要求6所述的垃圾填埋气发电的预处理装置，其特征在于在所述精滤器uoo)的下方， 一个精滤器排水水封(iio)将水和微粒排往排水管道(206 ),排水管道(206 )连接一有液位调节功能 的设备。
9. 如权利要求7所述的垃圾填埋气发电的预处理装置，其特征在于所述智能控制单元(10 )连接并通过自力式调节阀控制线(302 )、 风机控制线(303 )分别控制鼓风机(80)和自力式调节阀(l20)。
10. 如权利要求6所述的垃圾填埋气发电的预处理装置，其特征在于所述精滤器UOO)连接精滤后管道(207 ),所述精滤后管道 (207 )连接一个旁路管道(208 ),旁路管道(208 )的另一端连接在精滤器(100)的输入端。
全文摘要
一种垃圾填埋气发电的预处理方法及预处理装置，包括a.去除杂质；b.冷却脱水，将处理后的垃圾填埋气冷却并脱水，确保垃圾填埋气的相对湿度为60％～80％，并保证送出的垃圾填气温度≤40℃；c.增压输气，通过一风机将垃圾填埋气吸入并加以推动，其气流速度控制在8m/s～25m/s之间，并使送出的垃圾填埋气压力在8Kpa～20Kpa间；d.风冷，将气体温度调节至常温，并满足发电机组进气温度要求；e.精滤，即垃圾填埋气通过精滤装置进一步过滤，去除垃圾填埋气中的固体颗粒、粉尘等杂质，使气中粉尘等杂质的含量≤10mg/Nm³；本发明具有节能环保，设备寿命长，可以实现大规模、高效率利用垃圾填埋气发电等优点。
文档编号B01D50/00GK101502736SQ20091010522
公开日2009年8月12日 申请日期2009年1月21日 优先权日2009年1月21日
发明者朱赞强, 贺少君 申请人:东莞市康达机电工程有限公司