改性hcng燃料制备方法及制备系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及清洁燃料制备技术领域，具体设及一种改性HCNG燃料制备方法及制 备系统。
【背景技术】
[0002] 现有技术中，将电力输送到偏远地区的成本是非常高昂的，且非常容易受到气侯 的影响，我国是能源紧缺国，但是有广麦的农村，大约年产农作物賴杆7亿吨之多，加上工 业伴生气、山地、湖泊绿色植物作物，年产植物賴杆大于10亿吨，但是在偏远地区的农作物 賴杆大量地被用于烧火做饭或取暖，针对运种情况，现有的专利技术化201320540192. 6将 农作物賴杆加工处理生成沼气，再经过提纯，使沼气达到纯净甲烧的标准，由于甲烧在稀燃 时其火焰传播速率慢，因此，使用该专利技术（制出甲烧）用于甲烧发动机存在低负荷时发 动机热效率低和未燃碳氨排放高等问题。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种改性HCNG燃料制备方法及制备系统，该制备方法制 备出的燃料混合气燃烧速率高，可提高发动机的燃烧和排放性能，有效降低了溫室气体的 排放，该制备系统结构简单，成本低。
[0004] 为了达到上述目的，本发明的技术解决方案是：一种改性HCNG燃料制备方法，其 中包括如下步骤： 阳00引 （1)制造氨气；
[0006] (2)制造沼气，将沼气提纯，生产出纯净甲烧；
[0007] 做将步骤（1)中的氨气和步骤似中的纯净甲烧按比例混合。
[0008] 本发明改性HCNG燃料制备方法，其中所述步骤（1)通过对燃料电池通电，燃料电 池分解水制造氨气，或通过沼气与水蒸气制备氨气或光触媒水解制氨气。
[0009] 本发明改性HCNG燃料制备方法，其中所述燃料电池采用PEM、S0FC、DMFC燃料电 池。
[0010] 本发明改性HCNG燃料制备方法，其中所述沼气制氨是W沼气为原料，用水蒸气转 化制取富氨混合气，经沼气脱硫和控类的蒸汽转化，在儀催化剂的作用下发生化学反应，生 成富氨的混合气体，通过变压吸附装置获得纯氨&。
[0011] 本发明改性HCNG燃料制备方法，其中所述光触媒水解制氨气是通过对光触媒元 件阳光激发，光触媒电池分解水制造氨气。
[0012] 本发明改性HCNG燃料制备方法，其中所述光触媒元件采用超薄铁氧化物薄膜或 Ti〇2或CdS或W〇3或ZnO或ZnS或化 2〇3或SnO2。
[0013] 本发明改性HCNG燃料制备方法，其中所述步骤（2)通过作物賴杆在发酵罐制造沼 气，通过去硫化氨的第一处理装置和去二氧化碳的第二处理装置对沼气中的甲烧提纯。
[0014] 本发明改性HCNG燃料制备方法，其中所述步骤（3)中氨气和纯净甲烧的混合比例 为I: 9 或 2 : 8。
[0015] 一种所述的改性HCNG燃料制备方法所用的改性HCNG燃料制备系统，其中包括制 氨装置、由作物賴杆制取沼气的沼气制造装置、由沼气提纯甲烧的沼气提纯装置及将制取 的氨气和提取的甲烧制成改性HCNG燃料的燃料制取装置，所述制氨装置通过氨气排气管 与燃料制取装置连通，所述沼气制造装置通过沼气排气管与沼气提纯装置连通，所述沼气 提纯装置通过甲烧排气管与燃料制取装置连通。
[0016] 本发明改性HCNG燃料制备系统，其中所述制氨装置包括装有燃料电池和水的制 氨器和用于给燃料电池通电的电源，所述燃料电池为PEM、S0FC、DMFC燃料电池，所述制氨 器与氨气排气管连通。
[0017] 本发明改性HCNG燃料制备系统，其中所述沼气制造装置包括发酵罐，所述发酵罐 内设置有无电机晓动装置，所述发酵罐的上端连接有多个作物賴杆沼液混料输入管，多个 所述作物賴杆沼液混料输入管从发酵罐上端穿入发酵罐内，所述发酵罐的下端连接沼液输 出管，所述沼液输出管穿出发酵罐后与多个作物賴杆沼液混料输入管连通，所述沼液输出 管上安装有开关阀和沼液指标检测调节装置，所述发酵罐的上端连接有所述沼气排气管。
[0018] 本发明改性HCNG燃料制备系统，其中所述沼气提纯装置包括用于去除硫化氨的 第一处理装置和用于去除二氧化碳的第二处理装置，所述第一处理装置包括两个串联的吸 附床，两个所述吸附床上均设有活性炭，两个所述吸附床与所述沼气排气管连通，所述沼气 排气管上安装有第一累，两个所述吸附床连接有第一排气管，所述第一排气管与第二处理 装置连通。
[0019] 本发明改性HCNG燃料制备系统，其中所述第二处理装置包括化学剂吸收塔，所述 第一处理装置的第一排气管与化学剂吸收塔的内腔底部连通，所述化学剂吸收塔的内腔底 部通过第一管道与快速蒸发器连通，所述第一管道穿过快速蒸发器后与萃取塔内腔上部连 通，所述第一管道上位于化学剂吸收塔与快速蒸发器之间的部位安装有第二累，所述萃取 塔的内腔底部通过第二管道与快速蒸发器连通，所述第二管道穿过快速蒸发器、冷却器后 与化学剂吸收塔的内腔上部连通，所述第二管道上位于快速蒸发器与冷却器之间的部位安 装有第=累，所述化学剂吸收塔的上端及萃取塔的上端分别连接有甲烧排气管。
[0020] 采用上述方案后，本发明改性HCNG燃料制备方法及制备系统具有W下有益效果：
[0021] 1、本发明将提取的氨气与提纯的甲烧气混合制取改性HCNG燃料，其工艺简单，成 本低，在甲烧气体中渗入氨气可W提高混合气的燃烧速率，点火可W更靠近发动机上止点， 减少压缩负功，提高燃烧定容度，从而提高热效率；
[0022] 2、本发明制取的燃料是在甲烧中加入氨气，提高了燃料的H/C比，燃料本身减少 了CO、C〇2和碳氨化合物的生成，有效降低了溫室气体的排放；
[0023] 3、本发明制取的燃料中氨气的点火能量低，无需高能点火系统；
[0024] 4、本发明制取的燃料中氨气的可燃空燃比界限较宽，稀薄燃烧极限达0.068(相 对燃空比），泽焰距离只有甲烧气体的30%，当少量氨气渗入天然气中时，可W拓宽混合气 的可燃混合比例，实现稀薄燃烧，使发动机负荷调节方式转化为质调节方式，使热效率大幅 提高，降低NOx和HC的排放，此外，由于稀燃造成燃烧溫度低，从而使发动机排溫较低，有效 地提高了发动机的可靠性；
[0025] 5、本发明制取的燃料中氨气具有很低的体积能量密度，因此在甲烧中加入适当的 氨气，比纯氨气具有更高的体积热量。
【附图说明】
[00%]图1为本发明改性HCNG燃料制备方法的流程示意图；
[0027] 图2为本发明改性HCNG燃料制备系统的实施例结构示意图；
[0028] 图3为本发明改性HCNG燃料制备系统的制氨装置结构示意图；
[0029] 图4为本发明改性HCNG燃料制备系统的沼气制造装置结构示意图；
[0030] 图5为本发明的沼气提纯装置的第一处理装置结构示意图；
[0031] 图6为本发明的沼气提纯装置的第二处理装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。但运些实施例仅限于说明本发明而不 用于限制本发明的保护范围。
[003引如图1所示，本发明改性HCNG燃料制备方法，包括如下步骤：
[0034] S1、制造氨气，此步骤通过通电燃料电池用水制造氨气或通过沼气与水蒸气制备 氨气，通电制造氨气就是通过对燃料电池通电，燃料电池为阳M、S0FC、DMFC燃料电池，经燃 料电池裂解水制氨；
[0035] 另外还可W通过沼气制氨，W沼气为原料，用水蒸气转化制取富氨混合气；是利用 的是合成氨生产领域成熟的一段炉造气工艺，该工艺包含两个步骤：沼气脱硫和控类的蒸 汽转化，脱硫是在一定的压力和溫度下将原料沼气通过氧化儘及氧化锋脱硫剂，将其中的 有机硫和无机硫脱至转化催化剂所允许的0. 2X10 6W下的水平，控类的蒸汽转化是W水 蒸气为氧化剂，在儀催化剂的作用下发生如下主要反应，生成富氨的混合气体：
[0038] W上反应溫度在800°CW上，两个反应的总热效应为强吸热，热量通过燃烧沼气提 供，降低压力有利于提高甲烧的转化率，但为了满足变压吸附提纯的需要和纯氨产品的压 力要求，W及考虑设备的经济性，通常控制反应压力在1.SMPaW上。通过变压吸附装置可 获得99. 9%~99. 999%的纯氨肥的收率可达70%W上；
[0039] 应用光触媒技术制氨。光触媒（P册T0CATALYSI巧是光（Photo=Li曲t]) +触媒 (催化剂Hcatalyst)的合成词。光触媒是一种在光的照射下，自身不起变化，却可W促进 化学反应的物质，光触媒是利用自然界存在的光能转换成为化学反应所需的能量，来产生 催化作用，使周围之氧气及水分子激发成极具氧化力的OH及〇2自由负离子。几乎可分解 所有对人体和环境有害的有机物质及部分无机物质，不仅能加速反应，亦能运用自然界的 定律，不造成资源浪费与附加污染形成。
[0040] S2、制造沼气，将沼气提纯，生产出纯净甲烧。沼气制造是通过发酵器制造出，该发 酵器的发酵罐内加无电机晓动装置，利用发酵罐内沼液排出，加入新的作物賴杆原料与之 混合后打入发酵罐顶部往下流入发酵罐中，产生全方位晓动，省去电机，其加料均匀，产气比1 : 1. 2 ;单体发酵罐可W10001113、20001113、30001113、5000111嘴 60001113;全天全年持续生产， 根据地区不同加进太阳能加溫，在高寒地区同样连续生产，沼气是一种混合气体，主要成分 是甲烧（邸4)和二氧化碳（C〇2)。甲烧占55% -70%，二氧化碳占30% -45%，还有少量氨、 一氧化碳、硫化氨、氧和氮等气体，将上述制造出的沼气进行提纯，去除二氧化碳（C〇2)和硫 化氨；本发明采用双床硫化氨去除系统去除硫化氨，该双床硫化氨去除系统上设有活性炭， 活性炭在常溫下具有加速硫化氨氧化为硫的催化作用并使之被吸附。其化学反应：2电5+化 =2S+2H20,吸附在活性炭上的硫可用质量分数为12% -14%的硫化锭溶液萃取活性炭的游 离硫而得到回收。使用双床硫化氨去除系统不间断地吸附硫化氨，保证反应后的沼气中硫 化氨的含量小于Ippm;去除二氧化碳采用化学剂吸附法，化学剂吸附法既可W除掉二氧化 碳，又可W除掉硫化氨，经过去除硫化氨和二氧化碳处理后的沼气的主要成分是水饱和的 甲烧，将提纯后的气体加压再进行干燥，即可得到所需的纯净甲烧。
[0041] S3、将氨气和纯净甲烧按比例混合，氨气和纯净甲烧的混合比例可W为1 : 9或 2 ： 8〇 阳0创如图2所示，本发明改性HCNG燃