沼气提纯系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种沼气提纯系统，该沼气提纯系统包括：储气罐（150）；循环水系统，包括多级解吸塔和蓄水池（110），蓄水池（110）具有蓄水池第一进水口和蓄水池第一出水口，蓄水池第一进水口、蓄水池第一出水口和多级解吸塔中的末级解吸塔形成第一循环回路；回流管道（1），回流管道（1）的第一端与储气罐（150）连接，回流管道（1）的第二端与末级解吸塔相连，回流管道（1）上设有开关阀。本发明的技术方案有效地解决了现有技术中沼气提纯系统再次启动较慢的问题。
【专利说明】沼气提纯系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及沼气提纯【技术领域】，具体而言，涉及一种沼气提纯系统。
【背景技术】
[0002]面对世界性能源和气候危机，我国在“十二五”期间对能源结构做出重大调整。降低碳排放强度的方式是改变以煤、石油为主的能源结构，增加清洁型的可再生能源，这样从供应端就降低了碳排放强度。沼气属于清洁型的可再生能源，因此国家将统筹规划“十二五”沼气建设，把以沼气为重点的能源建设纳入国家“十二五”能源发展战略。
[0003]沼气在发酵过程中容易受环境温度和原料废水量的影响，造成产沼气量的波动和沼气组分和波动较大。同时，沼气提纯装置受产品CNG (压缩天然气)储存和销售的制约，无法像通用化工装置那样连续运行，存在频繁开停机问题。现有技术中，在沼气提纯系统中，原料沼气进入分 离器，分离器将原料沼气的游离水和固体杂质分离出来，经过脱硫塔将硫化氢脱去。第一压缩机将沼气进行压缩后通入吸收塔的底部，吸收塔吸收沼气中的二氧化碳。产品气从吸收塔的顶部流出，然后经过脱水设备的脱水处理后的产品气储存到储气罐中。
[0004]在沼气提纯系统中的水系统中，洗涤液在吸收塔完成吸收后，从吸收塔的塔底去往一级解吸塔的顶部。经过一级解吸塔的解吸的洗涤液减压至常压后进入二级解吸塔。二级解吸塔底部的洗涤液通过液柱静压自流至三级解吸塔，洗涤液在三级解吸塔中解吸后分成两部分。其中，一部分洗涤液去往第一水泵返回到吸收塔的顶部，然后继续下一次循环过程。另一部分洗涤液去往第二水泵返回到三级解吸塔的中部，返回的洗涤液与三级解吸塔中的洗涤液进行混合。混合后的洗涤液又分成两部分，继续下一次循环过程。
[0005]沼气提纯系统再次启动开机时，只有当吸收塔的底部有沼气通入时，水系统才开始慢慢进入运行中。从吸收塔的顶部有一部分产品气通入三级解吸塔的中部，这一部分产品气称为气提气。利用产品气做气提气可以将三级解吸塔中的二氧化碳深度解析出来，可有效的提高产品气甲烷的纯度和收率。但是，沼气提纯系统再次启动开机时，吸收塔的底部并没有甲烷通入，吸收塔的顶部也没有产生产品气，三级解吸塔中就没有通入气提气，三级解吸塔就不能正常工作。当甲烷在产品气的含量大于97%时，产品气才可以作为三级解析塔的气提气使用。沼气提纯系统从开机到甲烷在产品气的含量大于97%需要运行一小时以上。从上述可知，沼气提纯系统慢，在频繁开停机的情况下，存在能耗增加、时间浪费的问题。
【发明内容】
[0006]本发明旨在提供一种沼气提纯系统，以解决现有技术中沼气提纯系统再次启动较慢的问题。
[0007]为了实现上述目的，本发明提供了一种沼气提纯系统，包括:储气罐；循环水系统，包括多级解吸塔和蓄水池，蓄水池具有蓄水池第一进水口和蓄水池第一出水口，蓄水池第一 进水口、蓄水池第一出水口和多级解吸塔中的末级解吸塔形成第一循环回路；回流管道，回流管道的第一端与储气罐连接，回流管道的第二端与末级解吸塔相连，回流管道上设有开关阀。
[0008]进一步地，沼气提纯系统还包括:分离器、脱硫塔、第一压缩机和脱水设备，分离器、脱硫塔、第一压缩机、循环水系统、脱水设备和储气罐依次连接；多级解吸塔包括一级解吸塔、二级解吸塔和三级解吸塔，三级解吸塔为末级解吸塔，循环水系统还包括吸收塔、第一水泵、第二水泵和第一冷却组件；吸收塔的底部与第一压缩机连接，吸收塔的顶部与脱水设备连接，回流管道的第二端与三级解吸塔的中部连接；吸收塔、一级解吸塔、二级解吸塔、三级解吸塔和第一水泵依次连接构成第二循环回路，三级解吸塔、第二水泵和第一冷却组件形成第三循环回路。
[0009]进一步地，蓄水池具有蓄水池第二进水口和蓄水池第二出水口，循环水系统还包括:第三水泵和第二冷却组件，蓄水池第二进水口、蓄水池第二出水口、第三水泵和第二冷却组件形成第四循环回路。
[0010]进一步地，三级解吸塔包括顶部进水口、中部进水口、第一出水口、第二出水口和第三出水口，顶部进水口与二级解吸塔连接，第一出水口与吸收塔连接，第一水泵设置在第一出水口与吸收塔之间，第一冷却组件和第二水泵连接在第二出水口和中部进水口之间，蓄水池第一进水口与第三出水口连接。
[0011 ] 进一步地，蓄水池第一出水口连接在第二出水口和第二水泵之间的管路的A点处。
[0012]进一步地，储气罐与回流管道的第一端通过法兰连接。
[0013]进一步地,在第一出水口与第一水泵之间的管道上设有第一阀门，在第二出水口与A点之间的管道上设有第二阀门，在第三出水口与蓄水池第一进水口之间的管道上设有第三阀门，在蓄水池第一出水口与A点之间的管道上设有第四阀门，第二水泵设置在第二出水口和第一冷却组件之间，在A点与第二水泵之间的管道上设有第五阀门。
[0014]进一步地，在第二水泵与第一冷却组件之间的管道上设有第六阀门，在第一冷却组件与中部进水口之间的管道上设有第七阀门。
[0015]进一步地，第三水泵设置在蓄水池第二出水口和第二冷却组件之间，在蓄水池第二出水口与第三水泵之间的管道上设有第八阀门，在蓄水池第二进水口与第二冷却组件之间的管道上设有第九阀门，第三水泵与第二冷却组件之间的管道上设有第十阀门。
[0016]应用本发明的技术方案，在储气罐和多级解吸塔中的末级解吸塔的中部之间增设了回流管道。沼气提纯系统初次启动后，储气罐中充满中压天然气。再次启动时，打开回流管道上的开关阀，使储气罐的产品气返回到末级解吸塔的中部中，使末级解吸塔中的二氧化碳深度解析。利用初次启动制成的产品气直接作为末级解吸塔的气提气，初次启动时，使蓄水池中蓄满冷洗涤液。再次启动时，不需要冷却组件对洗涤液进行冷却，直接利用蓄水池中的冷洗涤液为循环水系统提供冷洗涤液，使循环水系统的洗涤液中的温度快速降至8度左右，加快了循环水系统的启动。这样在开机时就使循环水系统处于运行中，加快了水系统启动，大大地减少了再次启动时间，进而实现快速地再次启动沼气提纯系统。上述工艺流程简单，操作方便，有效减少了启动时间，从而减少能耗和节约运行费用。【专利附图】
【附图说明】
[0017]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0018]图1示出了根据本发明的沼气提纯系统的实施例的结构示意图。
[0019]上述附图包括以下附图标记:
[0020]1、回流管道；10、分离器；20、脱硫塔；30、第一压缩机；40、吸收塔；50、一级解吸塔；60、三级解吸塔；70、二级解吸塔；80、第二水泵；90、第一冷却组件；100、第一水泵；110、蓄水池；120、第二冷却组件；130、第三水泵；140、脱水设备；150、储气罐；160、第二压缩机；170、控制柜；180、加气瓶组；190、加气柱。
【具体实施方式】
[0021]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0022]如图1所示，本实施例的沼气提纯系统包括储气罐150、循环水系统和回流管道I。循环水系统包括多级解吸塔和蓄水池110，蓄水池110具有蓄水池第一进水口和蓄水池第一出水口，蓄水池第一进水口、蓄水池第一出水口和多级解吸塔中的末级解吸塔形成第一循环回路，回流管道I的第一端与储气罐150连接，回流管道I的第二端与末级解吸塔相连，回流管道I上设有开关阀。
[0023]应用本实施例的沼气提纯系统，在储气罐150和多级解吸塔中的末级解吸塔的中部之间增设了回流管道I。沼气提纯系统初次启动后，储气罐150中充满中压天然气。再次启动时，打开回流管道I上的开关阀，使储气罐150的产品气返回到末级解吸塔的中部中，使末级解吸塔中的二氧化碳深度解析。利用初次启动制成的产品气直接作为末级解吸塔的气提气，初次启动时，使蓄水池110中蓄满冷洗涤液。再次启动时，不需要冷却组件对洗涤液进行冷却，直接利用蓄水池110中的冷洗涤液为循环水系统提供冷洗涤液，使循环水系统的洗涤液中的温度快速降至8度左右，加快了循环水系统的启动。这样在开机时就使循环水系统处于运行中，加快了水系统启动，大大地减少了再次启动时间，进而实现快速地再次启动沼气提纯系统。上述工艺流程简单，操作方便，有效减少了启动时间，从而减少能耗和节约运行费用。
[0024]在本实施例中，沼气提纯系统还包括分离器10、脱硫塔20、第一压缩机30和脱水设备140，分离器10、脱硫塔20、第一压缩机30、循环水系统、脱水设备140和储气罐150依次连接，多级解吸塔包括一级解吸塔50、二级解吸塔70和三级解吸塔60，三级解吸塔60为末级解吸塔，循环水系统还包括吸收塔40、第一水泵100、第二水泵80和第一冷却组件90，吸收塔40的底部与第一压缩机30连接，吸收塔40的顶部与脱水设备140连接，回流管道I的第二端与三级解吸塔6 0的中部连接，吸收塔40、一级解吸塔50、二级解吸塔70、三级解吸塔60和第一水泵100依次连接构成第二循环回路，三级解吸塔60、第二水泵80和第一冷却组件90形成第三循环回路。
[0025]沼气提纯系统的工作过程如下:
[0026]原料沼气进入分离器10，分离器10将原料沼气的游离水和固体杂质分离出来，经过脱硫塔20将硫化氢脱去。第一压缩机30将沼气进行压缩后通入吸收塔40的底部，吸收塔40吸收沼气中的二氧化碳。吸收塔40吸收后，甲烷从吸收塔40的顶部流出，然后经过脱水设备140的脱水处理后的产品气储存到储气罐150中，当甲烷在产品气的含量大于97%时，产品气才可以正常使用。
[0027]在本实施例中，沼气提纯系统还包括加气设备，加气设备包括第二压缩机160、顺序控制柜170、加气瓶组180、加气柱190和加气枪。
[0028]在本实施例中，在分离器10与脱硫塔20之间的管道上、在脱硫塔20与第一压缩机30之间的管道上、在第一压缩机30与吸收塔40之间的管道上、吸收塔40与脱水设备140之间的管道上以及在脱水设备140与储气罐150之间的管道上均设有阀门。
[0029]在本实施例中，三级解吸塔60包括顶部进水口、中部进水口、第一出水口、第二出水口和第三出水口，顶部进水口与二级解吸塔70连接，第一出水口与吸收塔40连接，第一水泵100设置在第一出水口与吸收塔40之间，第一冷却组件90和第二水泵80连接在第二出水口和中部进水口之间，蓄水池第一进水口与第三出水口连接。
[0030] 为了减少设备的使用数量，在本实施例中，蓄水池第一出水口连接在第二出水口和第二水泵80之间的管道的A点处。
[0031]循环水系统的工作过程如下:
[0032]洗涤液在吸收塔40完成吸收后，从吸收塔40的塔底去往一级解吸塔50的顶部。经过一级解吸塔50的解吸的洗涤液减压至常压后进入二级解吸塔70。二级解吸塔70底部的洗涤液通过液柱静压自流至三级解吸塔60，洗涤液在三级解吸塔60中解吸后分成三部分。其中，第一部分洗涤液从第一出水口去往第一水泵100后送入吸收塔40，第一部分洗涤液称为循环洗涤液。循环洗涤液进入吸收塔40进行下一次循环。第二部分洗涤液从第二出水口去往第二水泵80，通过第一冷却组件90冷却后从中部进水口进入三级解吸塔60中，第二部分洗涤液称为冷却洗涤液。第三部分洗涤液从第三出水口去往蓄水池110，第三部分洗涤液称为蓄冷洗涤液。优选地，洗涤液为水。
[0033]在沼气提纯系统初次启动时，当沼气提纯系统稳定运行时，才能制取合格的产品气。初次启动时，将蓄水池110中蓄满冷水。初次启动后，储气罐150中储存了中压天然气。在沼气提纯系统再次启动时，使储气罐150的产品气做气提气返回到三级解吸塔60的中部中，将三级解吸塔60的洗涤液中残余的二氧化碳深度解吸，然后气提气从三级解吸塔60的顶部返回到分离器10中，这样可以重复利用气提气。利用蓄水池110中的冷水通过第二循环回路和第三循环回路送入吸收塔40的顶部，进一步有效地减少洗涤液在启动后的循环冷却时间，循环水系统实现快速启动，从而实现沼气提纯系统的快速启动。沼气提纯系统没有增加设备，减少了投资成本。还能实现即时启动，有效地节约运行费用和启动时间。
[0034]在本实施例中，蓄水池110具有蓄水池第二进水口和蓄水池第二出水口，循环水系统还包括第三水泵130和第二冷却组件120，蓄水池第二进水口、蓄水池第二出水口、第三水泵130和第二冷却组件120形成第四循环回路，即蓄水池110、第三水泵130和第二冷却组件120构成第四循环回路。第三水泵130通过蓄水池第二出水口从蓄水池110中抽取洗涤液至第二冷却组件中，第二冷却组件120将洗涤液进行冷却，冷却后的洗涤液通过蓄水池第二进水口流入蓄水池110中，然后重复上述过程。蓄冷洗涤液通过在第四循环回路中的循环冷却方法，将蓄水池110的洗涤液保持在预设的温度范围内。这样使蓄水池110中的洗涤液的温度保持在预设的温度范围内，以备在沼气提纯系统再次启动时使用。[0035]在本实施例中，储气罐150与回流管道I的第一端通过法兰连接。优选地，开关阀为自动开关阀。
[0036]在本实施例中，在第一出水口与第一水泵100之间的管道上设有第一阀门，在第二出水口与A点之间的管道上设有第二阀门，在第三出水口与蓄水池第一进水口之间的管道上设有第三阀门，在蓄水池第一出水口与A点之间的管道上设有第四阀门，第二水泵80设置在第二出水口和第一冷却组件90之间，在A点与第二水泵80之间的管道上设有第五阀门。在本实施例中，在第二水泵80与第一冷却组件90之间的管道上设有第六阀门，在第一冷却组件90与中部进水口之间的管道上设有第七阀门。在本实施例中，第三水泵130设置在蓄水池第二出水口和第二冷却组件120之间，在蓄水池第二出水口与第三水泵130之间的管道上设有第八阀门，在蓄水池第二进水口与第二冷却组件120之间的管道上设有第九阀门，第三水泵130和第二冷却组件120之间的管道上设有第十阀门。优选地，第一阀门至第六阀门、第八阀门和第十阀门为手动阀门，第七阀门和第九阀门为调节阀。
[0037]在本实施例，吸收塔40的塔底的液相出口通过管道与一级解吸塔50的顶部连接，一级解吸塔50的顶部气相出口与分离器10连接，一级解吸塔50的底部液相出口与二级解吸塔70的顶部连接，二级解吸塔70的顶部气相出口与大气连接，二级解吸塔70的底部液相出口与三级解吸塔60的顶部连接，三级解吸塔60的顶部气相出口与分离器10连接，第一水泵100与吸收塔40的顶部连接，吸收塔40的顶部气相出口分别与脱水设备140、三级解吸塔60的中部连接。[0038]在本实施例，在吸收塔40与一级解吸塔50之间的管道上、在一级解吸塔50与分离器10之间的管道上、在一级解吸塔50与二级解吸塔70之间的管道上、在二级解吸塔70与三级解吸塔60之间的管道上、在三级解吸塔60与分离器10之间的管道上、在第一水泵100与吸收塔40之间的管道上以及在吸收塔40与三级解吸塔60之间的管道上均设置有调节阀，在吸收塔40与脱水设备140之间的管道上设有手动阀门。
[0039]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种沼气提纯系统，其特征在于，包括: 储气罐(150)； 循环水系统，包括多级解吸塔和蓄水池(110)，所述蓄水池(110)具有蓄水池第一进水口和蓄水池第一出水口，所述蓄水池第一进水口、所述蓄水池第一出水口和所述多级解吸塔中的末级解吸塔形成第一循环回路； 回流管道(1 )，所述回流管道(1)的第一端与所述储气罐(150)连接，所述回流管道(1)的第二端与所述末级解吸塔相连，所述回流管道(1)上设有开关阀。
2.根据权利要求1所述的沼气提纯系统，其特征在于， 所述沼气提纯系统还包括:分离器(10)、脱硫塔(20)、第一压缩机(30)和脱水设备(140)，所述分离器(10)、所述脱硫塔(20)、所述第一压缩机(30)、所述循环水系统、所述脱水设备(140)和所述储气罐(150)依次连接； 所述多级解吸塔包括一级解吸塔(50)、二级解吸塔(70)和三级解吸塔(60)，所述三级解吸塔(60)为所述末级解吸塔，所述循环水系统还包括吸收塔(40)、第一水泵(100)、第二水泵(80)和第一冷却组件(90)； 所述吸收塔(40)的底部与所述第一压缩机(30)连接，所述吸收塔(40)的顶部与所述脱水设备(140)连接，所述回流管道(1)的第二端与所述三级解吸塔(60)的中部连接； 所述吸收塔(40 )、所述一级解吸塔(50 )、所述二级解吸塔(70 )、所述三级解吸塔(60 )和所述第一水泵(100)依次连接构成第二循环回路，所述三级解吸塔(60)、所述第二水泵(80)和所述第一冷却组件(90)形成第三循环回路。
3.根据权利要求2所述的沼气提纯系统，其特征在于，所述蓄水池(110)具有蓄水池第二进水口和蓄水池第二出水口，所述循环水系统还包括: 第三水泵(130)和第二冷却组件(120)，所述蓄水池第二进水口、所述蓄水池第二出水口、所述第三水泵(130)和所述第二冷却组件(120)形成第四循环回路。
4.根据权利要求3所述的沼气提纯系统，其特征在于，所述三级解吸塔(60)包括顶部进水口、中部进水口、第一出水口、第二出水口和第三出水口，所述顶部进水口与所述二级解吸塔(70)连接，所述第一出水口与所述吸收塔(40)连接，所述第一水泵(100)设置在所述第一出水口与所述吸收塔(40)之间，所述第一冷却组件(90)和所述第二水泵(80)连接在所述第二出水口和所述中部进水口之间，所述蓄水池第一进水口与所述第三出水口连接。
5.根据权利要求4所述的沼气提纯系统，其特征在于，所述蓄水池第一出水口连接在所述第二出水口和所述第二水泵(80)之间的管路的A点处。
6.根据权利要求1所述的沼气提纯系统，其特征在于，所述储气罐(150)与所述回流管道(1)的第一端通过法兰连接。
7.根据权利要求5所述的沼气提纯系统，其特征在于，在所述第一出水口与所述第一水泵(100)之间的管道上设有第一阀门，在所述第二出水口与所述A点之间的管道上设有第二阀门，在所述第三出水口与所述蓄水池第一进水口之间的管道上设有第三阀门，在所述蓄水池第一出水口与所述A点之间的管道上设有第四阀门，所述第二水泵(80)设置在所述第二出水口和所述第一冷却组件(90)之间，在所述A点与第二水泵(80)之间的管道上设有第五阀门。
8.根据权利要求7所述的沼气提纯系统，其特征在于，在所述第二水泵(80)与所述第一冷却组件(90)之间的管道上设有第六阀门，在所述第一冷却组件(90)与所述中部进水口之间的管道上设有第七阀门。
9.根据权利要求3所述的沼气提纯系统，其特征在于，所述第三水泵(130)设置在所述蓄水池第二出水口和所述第二冷却组件(120)之间，在所述蓄水池第二出水口与所述第三水泵(130)之间的管道上设有第八阀门，在所述蓄水池第二进水口与所述第二冷却组件(120)之间的管道上设有第九阀门，所述第三水泵(130)与所述第二冷却组件(120)之间的管道上设有第十阀门。
【文档编号】B01D53/18GK103897760SQ201410143883
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年4月10日 优先权日:2014年4月10日
【发明者】张西成, 康相江, 王好民, 宋真真, 方鸽, 董妍妍 申请人:开封黄河空分集团有限公司