气体提纯系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种气体提纯系统，包括：吸收塔、一级解吸塔、二级解吸塔、三级解吸塔、第一水泵、第二水泵和第一冷却组件，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形成第一循环回路，三级解吸塔、第二水泵和第一冷却组件形成第二循环回路，气体提纯系统还包括：蓄水池，具有蓄水池第一进水口、蓄水池第一出水口、蓄水池第二进水口以及蓄水池第二出水口，蓄水池通过蓄水池第一进水口和蓄水池第一出水口与三级解吸塔连接并形成第三循环回路；第三水泵和第二冷却组件，蓄水池通过蓄水池第二进水口和蓄水池第二出水口与第三水泵和第二冷却组件连接并形成第四循环回路。本实用新型有效地解决了运行成本较高的问题。
【专利说明】气体提纯系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及沼气提纯【技术领域】，具体而言，涉及一种气体提纯系统。
【背景技术】
[0002]在相同的压力条件下，二氧化碳在洗涤液中的溶解度与温度呈反比。沼气提纯是利用甲烷和二氧化碳在洗涤液中的溶解度不同，在一定的操作条件下在吸收塔用洗涤液将二氧化碳吸收，然后经过两级解吸塔将洗涤液中的二氧化碳释放，洗涤液返回吸收塔完成循环。如果除去沼气中的二氧化碳，需要降低洗涤液的温度。因此，在沼气提纯工艺中，洗涤液的温度对产品纯度的影响很大，要求洗涤液的温度变化小。
[0003]现有技术中，如图1所示，沼气提纯系统包括吸收塔1、一级解吸塔2、二级解吸塔
3、循环水泵7、冷水机组5、冷水罐6和工艺水泵4。洗涤液在吸收塔I完成吸收后，从吸收塔I的塔底去往一级解吸塔2的顶部。经过一级解吸塔2的解吸的洗涤液减压至常压后进入二级解吸塔3。洗涤液在二级解吸塔3中解吸后分成两部分，一部分经循环水泵7加压后进入冷水机组5冷却后送入冷水罐6，另一部分靠液柱静压直接去往冷水罐6。两部分不同温度的洗涤液在冷水罐中混合均匀后，经过工艺水泵4送至吸收塔顶部完成循环。
[0004]随着社会经济的发展，对电力的需求越来越大，电力供应矛盾愈加突出。将对电力需求最旺盛的时间称为“高峰”时间,其余则为“低谷”时间。国内工业用电普遍存在峰谷电价，以河南省为例，峰谷时段的划分为:尖峰时段:18:00 - 22:00 ;高峰时段:8:00 一12:00 ;平值时段:12:00 — 18:00,22:00 — 24:00 ;低谷时段:0:00 — 8:00o 一般，大工业1-1OKv各时段的电价分别为:尖峰时段为0.813元/(千瓦时)，高峰时段为0.722元/ (千瓦时)，平段时段为0.492元/ (千瓦时)，低谷时段为0.329元/ (千瓦时)。由上述可知，高峰时间的电费贵，低谷时间的电费便宜。
[0005]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，沼气提纯系统装置受产品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。因此，沼气提纯系统在用电高峰期间运行时，电费贵，系统运行成本较高。
实用新型内容
[0006]本实用新型旨在提供一种气体提纯系统，以解决现有技术中气体提纯系统在用电高峰期间运行成本较高的问题。
[0007]为了实现上述目的，本实用新型提供了一种气体提纯系统，包括:吸收塔、一级解吸塔、二级解吸塔、三级解吸塔、第一水泵、第二水泵和第一冷却组件，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形成第一循环回路，三级解吸塔、第二水泵和第一冷却组件形成第二循环回路，气体提纯系统还包括:蓄水池，具有蓄水池第一进水口、蓄水池第一出水口、蓄水池第二进水口以及蓄水池第二出水口，蓄水池通过蓄水池第一进水口和蓄水池第一出水口与三级解吸塔连接并形成第三循环回路；第三水泵和第二冷却组件，蓄水池通过蓄水池第二进水口和蓄水池第二出水口与第三水泵和第二冷却组件连接并形成第四循环回路。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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，在第三水泵与第二冷却组件之间的管道上设有第十阀门。
[0013]应用本实用新型的技术方案，在用电低谷期间，蓄水池中蓄满洗涤液，通过第四循环回路对蓄水池中的洗涤液进行循环冷却。具体地，通过第三水泵将蓄水池中的抽至第二冷却组件中进行冷却，冷却后再返回到蓄水池中。这样使蓄水池中的洗涤液一直处于较低的温度范围内。在用电高峰期间，只需利用蓄水池中的冷洗涤液就可以满足气体提纯系统的正常循环过程，即开启第三循环回路，同时可以关闭第二循环回路和第四循环回路。这样有效地减少了用电高峰期间运行设备的数量，大大地减少了气体提纯系统的运行成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0015]图1示出了现有技术中的气体提纯系统的结构示意图；以及
[0016]图2示出了根据本实用新型的气体提纯系统的实施例的结构示意图。
[0017]上述附图包括以下附图标记:
[0018]1、吸收塔；2、一级解吸塔；3、二级解吸塔；4、工艺水泵；5、冷水机组；6、冷水罐；
7、循环水泵；10、吸收塔；20、一级解吸塔；30、二级解吸塔；40、三级解吸塔；41、第一出水口 ；42、第二出水口 ；43、第三出水口 ；50、第一水泵；60、第二水泵；70、第一冷却组件；80、第三水泵；90、第二冷却组件；100、蓄水池。
【具体实施方式】
[0019]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实用新型。[0020]如图2所示，本实施例的气体提纯系统包括吸收塔10、一级解吸塔20、二级解吸塔30、三级解吸塔40、第一水泵50、第二水泵60、第一冷却组件70、蓄水池100、第三水泵80和第二冷却组件90，吸收塔10、一级解吸塔20、二级解吸塔30、三级解吸塔40和第一水泵50依次连接形成第一循环回路，三级解吸塔40、第二水泵60和第一冷却组件70形成第二循环回路，蓄水池100具有蓄水池第一进水口、蓄水池第一出水口、蓄水池第二进水口以及蓄水池第二出水口，蓄水池100通过蓄水池第一进水口和蓄水池第一出水口与三级解吸塔40连接并形成第三循环回路，蓄水池100通过蓄水池第二进水口和蓄水池第二出水口与第三水泵80和第二冷却组件90连接并形成第四循环回路。优选地，气体提纯系统中的气体主要适用于沼气。
[0021]应用本实施例的气体提纯系统，在用电低谷期间，蓄水池100中蓄满洗涤液，通过第四循环回路对蓄水池100中的洗涤液进行循环冷却。具体地，通过第三水泵80将蓄水池100中的抽至第二冷却组件90中进行冷却，冷却后再返回到蓄水池100中。这样使蓄水池100中的洗涤液一直处于较低的温度范围内。在用电高峰期间，只需利用蓄水池100中的冷洗涤液就可以满足气体提纯系统的正常循环过程，即开启第三循环回路，同时可以关闭第二循环回路和第四循环回路。这样有效地减少了用电高峰期间运行设备的数量，大大地减少了气体提纯系统的运行成本。
[0022]在本实施例中，三级解吸塔40包括顶部进水口、中部进水口、第一出水口 41、第二出水口 42和第三出水口 43。顶部进水口与二级解吸塔30连接，第一出水口 41与吸收塔10连接，第一水泵50设置在第一出水口 41与吸收塔10之间，第一冷却组件70和第二水泵60连接在第二出水口 42与中部进水口之间，第一出水口 41与第一水泵50连接，蓄水池第一进水口与第三出水口 43连接。
[0023]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42和第二水泵60之间的管道的A点处。
[0024]气体提纯系统的工作过程如下:
[0025]洗涤液在吸收塔10完成吸收后，从吸收塔10的塔底去往一级解吸塔20的顶部。经过一级解吸塔20的解吸的洗涤液减压至常压后进入二级解吸塔30。二级解吸塔30底部的洗涤液通过液柱静压自流至三级解吸塔40，洗涤液在三级解吸塔40中解吸后分成三部分。其中，第一部分洗涤液从第一出水口 41去往第一水泵50后送入吸收塔10，第一部分洗涤液称为循环洗涤液。循环洗涤液进入吸收塔10进行下一次循环。第二部分洗涤液从第二出水口 42去往第二水泵60，通过第一冷却组件70冷却后从中部进水口进入三级解吸塔40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 43去往蓄水池100，第三部分洗涤液称为蓄冷洗涤液。优选地，洗涤液为水。
[0026]在用电低谷期间，开启第一水泵50、第二水泵60、第三水泵80、第一冷却组件70和第二冷却组件90。第二水泵60通过第二出水口 42从三级解吸塔40中抽取部分洗涤液送至第一冷却组件70中，第一冷却组件70将这部分洗涤液进行冷却。冷却后的洗涤液通过中部出水口进入三级解吸塔40中与三级解吸塔40中的洗涤液进行混合，混合后的洗涤液又分成三部分，重复循环过程，在此不再赘述。这样混合后的洗涤液的温度就降低了，进而使循环洗涤液的温度也降低了，有效地降低了气体提纯系统的洗涤液的温度，保证了气体提纯系统能够在预设的温度的范围内进行稳定的运行。第三水泵80通过蓄水池第二出水口从蓄水池100中抽取洗涤液至第二冷却组件90中，第二冷却组件90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100中，然后重复上述过程。这样可以使蓄水池100中的洗涤液的温度保持在预设的温度范围内，蓄水池100中的洗涤液作为备用洗涤液。
[0027]在用电高峰期间，关闭第一冷却组件70、第二冷却组件90和第三水泵80，开启第一水泵50和第二水泵60。这时，三级解吸塔40的洗涤液分成两部分，关闭去往第一冷却组件70的冷却洗涤液，开启从蓄水池第一出水口去往第一冷却组件70的通路。利用蓄水池100中的蓄冷洗涤液对气体提纯系统提供低温的洗涤液，蓄冷洗涤液的在气体提纯系统的循环过程与上述冷却洗涤液的循环过程类似，在此不再详细赘述。使用蓄水池100中的洗涤液就可以保证气体提纯系统的正常运行。关闭第二冷却组件90和关闭第一冷却组件70中的冷却功能，这样减少了用电高峰期间运行设备的数量，进而大大地减少了气体提纯系统运行费用。停机时将蓄水池100中贮存足够的冷洗涤液，在气体提纯系统开机时，可直接使用蓄水池100中的蓄冷洗涤液，这样可以减少系统启动时间，增加了系统稳定性，进一步节约运行费用。
[0028]在用电平值期间，开启第一水泵50、第二水泵60和第一冷却组件70，为了进一步节省成本，部分开启第二冷却组件90和第三水泵80。用电平值期间的气体提纯系统的循环过程与用电低谷期间的循环过程相同，在此不再详细赘述。
[0029]如图1所示，现有技术中，气体提纯系统使用地上冷水罐6，二级解吸塔3的洗涤液是通过液柱静压进入冷水罐6的。一般来说，二级解吸塔3为立式解吸塔，冷水罐6采用卧式结构。以地平面为基准，冷水罐6放置在第一基础上，二级解吸塔3放置在第二基础上，第二基础的上表面高度高于地平面两米以上。为了克服管道和阀门阻力，第二基础的上表面高度通常要比第一基础的上表面高度高出2米以上。这样才能保证二级解吸塔3的洗涤液可以靠液柱静压流至冷水罐6。而本实施例的气体提纯系统不需要使用冷水罐6，二级解吸塔30的高度也可降低了，减少了土建费用，节约投资。
[0030]现有技术中，由于受二级解吸塔3高度的限制，冷水罐6有效液位一般低于2米，冷水罐6通常采用卧式结构。为了保证两部分不同温度的洗涤液混合均匀，冷水罐6采用折流板结构，这样使冷水罐6要有足够大的尺寸,增加了水系统的占地面积。而本实施例的气体提纯系统有效利用三级解吸塔40底部液相空间，减少了占地面积，有效节约土地资源。
[0031]现有技术中，气体提纯系统运行时，冷水罐6内的液位高度通常为冷水罐6液位有效总高度的70%。在气体提纯系统停机或运行不慎时，由于受二级解吸塔3高度的限制，容易造成冷水罐6内的液位过低，使冷水罐6内的液位的可调节空间有限，导致工艺水泵4无法运行或者液位过高导致洗涤液溢流，这样影响气体提纯系统的稳定性。而本实施例的气体提纯系统有效地利了用三级解吸塔40底部液相空间，有配以液位控制的调节阀，达到调节系统内的水流量稳定的作用。此外，还充分利用了蓄水池100的容积，系统停机时可将洗涤液储存在蓄水池100中，有效地解决了停机时大量洗涤液有可能存在的溢流风险。从而使水泵的运行更加稳定，减少故障发生，延长设备寿命。
[0032]为了保证气体提纯系统的正常运行，在本实施例中，第一循环回路的温度在5° C至20° C的范围内。为了保证在用电高峰期间气体提纯系统的正常运行，在本实施例中，蓄水池100的温度在3° C至10° C的范围内。优选地，在用电低谷和用电平值期间，保证蓄水池100中的水温在3° C至5° C的范围内。
[0033]为了节省占地面积，在本实施例中，蓄水池100设置在地平面以下。优选地，蓄水池100为水泥池,水泥池设有保温盖板。
[0034]在本实施例中，在第一出水口 41与第一水泵50之间的管道上设有第一阀门，在第二出水口 42与A点之间的管道上设有第二阀门，在第三出水口 43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60设置在第二出水口 42和第一冷却组件70之间，在A点与第二水泵60之间的管道上设有第五阀门。
[0035]在本实施例中，在第二水泵60与第一冷却组件70之间的管道上设有第六阀门，在第一冷却组件70与中部进水口之间的管道上设有第七阀门。
[0036]在本实施例中，第三水泵80设置在蓄水池第二出水口和第二冷却组件90之间，在蓄水池第二出水口与第三水泵80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90之间的管道上设有第九阀门，第三水泵80与第二冷却组件90之间的管道上设有第十阀门。
[0037]在用电低谷期间，打开第一阀门、第二阀门和第五阀门至第十阀门，同时关闭第三阀门和第四阀门，开启第一水泵50、第二水泵60、第三水泵80、第一冷却组件70和第二冷却组件90。第三水泵80和第二冷却组件90的开启对蓄冷洗涤液进行冷却，保证蓄水池100中的蓄冷洗涤液的温度在预设的温度范围内。第二水泵60和第一冷却组件70为气体提纯系统提供冷却洗涤液，使气体提纯系统的洗涤液的温度保持在预设的温度范围内，有效地保证气体提纯系统稳定的运行。
[0038]在用电平值期间，打开第一阀门、第二阀门和第五阀门至第十阀门，同时关闭第三阀门和第四阀门，开启第一水泵50、第二水泵60和第一冷却组件70，部分开启第二冷却组件90和第三水泵80。部分开启第二冷却组件90和第三水泵80对蓄冷洗涤液进行冷却，也可以保持蓄水池100中的洗涤液的温度在预设的温度范围内。第二水泵60和第一冷却组件70的开启为气体提纯系统提供冷却洗涤液，使气体提纯系统的洗涤液的温度保持在预设的温度范围内，有效地保证气体提纯系统稳定的运行。
[0039]在用电高峰期间，关闭第二阀门、第八阀门、第九阀门和第十阀门，同时打开第一阀门和第三阀门至第七阀门，开启第一水泵50和第二水泵60，关闭第一冷却组件70、第三水泵80和第二冷却组件90。将蓄水池100中的洗涤液通过第二水泵60抽至三级解吸塔的中部，使这部分洗涤液与三级解吸塔40中的洗涤液进行混合，混合后的洗涤液的温度降低了，以使气体提纯系统的洗涤液的温度达到工艺设备需要。这样减少了运行设备的数量，进而大大地减少了气体提纯系统的运行成本。
[0040]在本实施例中，蓄水池100的储存水量的总容积在气体提纯系统的循环水量的30%?150%的范围内。优选地，蓄水池100的储存水量的总容积为气体提纯系统的循环水量的80%。在本实施例中，第二水泵60的扬程在26m?46m的范围内，第三水泵80的扬程在1m?25m的范围内。在本实施例中，第二水泵60的流量在第一水泵50的流量的15%?40%的范围内，第三水泵80的流量在第一水泵50的流量的10%?30%的范围内。优选地，第二水泵60的流量为第一水泵50的流量的20%，第三水泵80的流量为第一水泵50的流量的 15%。[0041]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种气体提纯系统，包括: 吸收塔(10 )、一级解吸塔(20 )、二级解吸塔(30 )、三级解吸塔(40 )、第一水泵(50 )、第二水泵(60 )和第一冷却组件(70 )，所述吸收塔(10 )、所述一级解吸塔(20 )、所述二级解吸塔(30 )、所述三级解吸塔(40 )和所述第一水泵(50 )依次连接形成第一循环回路，所述三级解吸塔(40)、所述第二水泵(60)和所述第一冷却组件(70)形成第二循环回路， 其特征在于，所述气体提纯系统还包括: 蓄水池(100)，具有蓄水池第一进水口、蓄水池第一出水口、蓄水池第二进水口以及蓄水池第二出水口，所述蓄水池(100)通过所述蓄水池第一进水口和所述蓄水池第一出水口与所述三级解吸塔(40)连接并形成第三循环回路； 第三水泵(80)和第二冷却组件(90)，所述蓄水池(100)通过所述蓄水池第二进水口和所述蓄水池第二出水口与所述第三水泵(80)和所述第二冷却组件(90)连接并形成第四循环回路。
2.根据权利要求1所述的气体提纯系统，其特征在于，所述三级解吸塔(40)包括顶部进水口、中部进水口、第一出水口(41)、第二出水口(42)和第三出水口(43)，所述顶部进水口与所述二级解吸塔(30)连接，所述第一出水口(41)与所述吸收塔(10)连接，所述第一水泵(50)设置在所述第一出水口(41)与所述吸收塔(10)之间，所述第一冷却组件(70)和所述第二水泵(60)连接在所述第二出水口(42)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(43)连接。
3.根据权利要求2所述的气体提纯系统，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(42)和所述第二水泵(60)之间的管路的A点处。
4.根据权利要求3所述的气体提纯系统，其特征在于，在所述第一出水口(41)与所述第一水泵(50)之间的管道上设有第一阀门，在所述第二出水口(42)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(43)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(60)设置在所述第二出水口(42)和所述第一冷却组件(70)之间，在所述A点与第二水泵(60 )之间的管道上设有第五阀门。
5.根据权利要求4所述的气体提纯系统，其特征在于，在所述第二水泵(60)与所述第一冷却组件(70)之间的管道上设有第六阀门，在所述第一冷却组件(70)与所述中部进水口之间的管道上设有第七阀门。
6.根据权利要求1所述的气体提纯系统，其特征在于，所述第三水泵(80)设置在所述蓄水池第二出水口和所述第二冷却组件(90 )之间，在所述蓄水池第二出水口与所述第三水泵(80)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(90)之间的管道上设有第九阀门，在所述第三水泵(80)与所述第二冷却组件(90)之间的管道上设有第十阀门。
【文档编号】C10L3/10GK203820738SQ201420171902
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年4月10日 优先权日:2014年4月10日
【发明者】康相江, 王好民, 宋真真, 方鸽, 董妍妍, 郭小卫, 郑黎 申请人:开封黄河空分集团有限公司