一种厌氧发酵沼气脱水方法技术

一种厌氧发酵沼气脱水方法，采用厌氧发酵沼气脱水设备，将高温沼气通过送入冷冻换热器的壳程，冷冻机组产生的冷冻水送入冷冻换热器的管程，高温沼气与冷冻水热交换，沼气温度下降，其中的水冷凝脱出，形成冷干沼气；冷凝的水排出；换热后的冷冻水流回冷冻机组，热水箱内水温升高；冷干沼气入加热换热器的壳程，热水箱内的热水送入加热换热器的管程，冷干沼气和热水进行热交换，冷干沼气被加热，形成干热沼气，从沼气出口排出，进入下游工艺。该脱水方法利用水冷式冷水机组的工作原理，对湿热沼气冷冻脱水，成为干冷沼气，降低沼气露点，再加热，变成干热沼气；将冷冻过程获取的热量，通过压缩机组，搬运到后级加热环节，不需要额外的热能。

Anaerobic fermentation method for methane dehydration

An anaerobic digestion method for biogas dehydration is described in this paper. The high-temperature biogas is fed into the shell side of the refrigeration heat exchanger by the anaerobic digestion dehydration equipment. The chilled water produced by the refrigeration unit is fed into the tube side of the refrigeration heat exchanger. The high-temperature biogas is exchanged with the chilled water, and the temperature of the biogas is reduced. The water in the dehydration equipment is condensed Condensed water is discharged; the refrigerated water after heat transfer is returned to the refrigeration unit, and the water temperature in the hot water tank rises; the cold-dried methane enters the shell side of the heating heat exchanger, the hot water in the hot water tank enters the tube side of the heating heat exchanger, and the cold-dried methane and hot water are exchanged, and the cold-dried methane is heated to form the dry-hot methane, which is discharged from the methane outlet. Enter the downstream process. The dehydration method utilizes the working principle of water-cooled chiller to freeze and dehydrate the wet and hot biogas to become dry and cold biogas, reduce the dew point of biogas, reheat, and turn it into dry and hot biogas. The heat obtained during the freezing process is transferred to the post-heating section through the compressor set without additional heat energy.

【技术实现步骤摘要】
一种厌氧发酵沼气脱水方法
本专利技术属于餐厨废弃物处理
，涉及一种污水厌氧发酵沼气处理方法，特别涉及一种厌氧发酵沼气脱水方法。
技术介绍
目前国内餐厨废水COD高达100000mg/L，B/C比例在0.6左右，排放按照三级综合标准COD小于500mg/L，通过两级厌氧发酵才是最佳的选择。厌氧发酵处理每吨污水会产生80Nm³左右的沼气，每日外排200吨废水，就意味着日产生沼气1万Nm³以上。如此数量级的沼气，需经过管道汇总到沼气缓冲系统，经过脱硫、脱水之后发电、烧锅炉、提纯等。沼气发酵反应器常见的有高温55℃和35℃两种，由于高温度沼气的湿度很大，通常是经过水封罐、填料脱水罐，通过风机加压输送到沼气系统中。当气温降低时，由于沼气水气露点太高，很容易释放出流体水；不仅影响后期沼气利用，而且冬季会在管道里结冰，堵塞管道；同时，由于沼气中含有大量水分，占据输送管道通过面积，无形中扩大管道直径，增加投资成本。为了解决管道中流体水的问题，现有技术中通常以下措施：1）保温伴热防冻，但是增加热能成本；2）低洼处设置排水点，不定期手动排水，增加了人力成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种厌氧发酵沼气脱水方法，降低沼气露点，减低综合成本。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种厌氧发酵沼气脱水方法，具体按以下步骤进行：1）采用厌氧发酵沼气脱水设备，该脱水设备包括冷冻换热器、加热换热器、热水箱和冷冻机组；冷冻换热器下部和加热换热器下部通过冷热交接短管连通；冷冻换热器底部设有冷凝水出口，冷冻换热器上部设有沼气入口，冷冻换热器顶部的冷冻水入口通过冷冻水进水管与冷冻机组连通，冷冻换热器顶部的冷冻水出口通过冷冻水出水管与冷冻机组连通；加热换热器底部设有排污口，加热换热器上部设有沼气出口，加热换热器顶部的热水入口通过热水进水管与热水箱相连，加热换热器顶部的热水出口通过热水出水管与冷冻机组相连；热水箱与冷冻机组连通；2）将高温沼气通过沼气入口送入冷冻换热器的壳程，同时将冷冻机组产生的冷冻水通过冷冻水进水管送入冷冻换热器的管程，高温沼气与冷冻水进行热交换，沼气温度下降，沼气中的水冷凝并从沼气中脱出，形成冷干沼气；冷凝的水从冷凝水出口排出；换热后的冷冻水通过冷冻水出水管流回冷冻机组，在冷冻机组内通过压缩机系统的制冷剂气-液形态变化，将热能输送到热水箱，使得热水箱内的水温升高；3）冷干沼气通过冷热交接短管进入加热换热器的壳程，同时，热水箱内的热水经热水进水管送入加热换热器的管程，冷干沼气和热水进行热交换，冷干沼气被加热，形成干热沼气，从沼气出口排出，进入下游工艺。本专利技术沼气脱水方法利用水冷式冷水机组的工作原理，将湿热的沼气先进行冷冻脱水，成为干冷沼气，降低沼气露点，再进行加热，变成干热沼气；将冷冻过程获取的热量，通过压缩机组，搬运到后级加热环节，不需要额外的热能。附图说明图1是本专利技术脱水方法中使用的厌氧发酵沼气脱水设备的示意图。图2是图1的平面图。图中：1.冷冻水进水管，2.冷冻水出水管，3.沼气入口，4.冷冻换热器，5.冷凝水出口，6.撬体，7.冷热交接短管，8.排污口，9.加热换热器，10.热水循环泵，11.液位计，12.热水箱，13.液位变送器，14.冷冻机组，15.沼气出口，16.热水进水管，17.热水出水管，18.沼气入口，19.水泵。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。本专利技术提供了一种沼气脱水方法，具体按以下步骤进行：1）采用结构如图1和图2所示的厌氧发酵沼气脱水设备，该脱水设备包括撬体6，撬体6上安装有冷冻换热器4、加热换热器9、热水箱12和冷冻机组14；冷冻换热器4下部和加热换热器9下部通过冷热交接短管7连通；冷冻换热器4底部设有冷凝水出口5，冷冻换热器4上部设有沼气入口3，冷冻换热器4顶部的冷冻水入口通过冷冻水进水管1与冷冻机组14的机内冷水水箱连通，冷冻换热器4顶部的冷冻水出口通过冷冻水出水管2与冷冻机组14的机内冷水水箱连通，冷冻水出水管2上安装有水泵19；加热换热器9底部设有排污口8，加热换热器9上部设有沼气出口15，加热换热器9顶部的热水入口通过热水进水管16与热水箱12相连，热水进水管16上安装有热水循环泵10，加热换热器9顶部的热水出口通过热水出水管17与冷冻机组14相连；热水箱12与冷冻机组14连通。热水箱12上安装有液位计11和液位变送器13。2）将高温（55℃）沼气通过沼气入口3送入冷冻换热器4壳程，同时将冷冻机组14产生的温度为-5℃～2℃的冷冻水通过冷冻水进水管1送入冷冻换热器的4管程，进入冷冻换热4的沼气送入冷冻换热4的冷冻水进行热交换，沼气温度下降，沼气中的水冷凝并从沼气中脱出，形成冷干沼气；冷凝的水流向冷冻换热器4底部，从冷凝水出口5排出，回到沼气发酵系统；经过换热后的冷冻水通过冷冻水出水管2流回冷冻机组14，经冷冻机组14内的压缩机系统的制冷剂气-液形态变化，冷冻机组的压缩机利用冷媒在蒸发器气态、冷凝器液态的形态变化，源源不断地将沼气中的热量“搬运”到热水箱12，使得热水箱12内的水温上升；3）冷干沼气通过冷热交接短管7进入加热换热器9的壳程，同时，热水箱12内的热水经热水进水管16送入加热换热器9的管程，冷干沼气和热水在加热换热器9内进行热交换，冷干沼气被加热到温度22℃以上，形成干热沼气，干热沼气从沼气出口15排出，进入下游工艺；送入加热换热器9的热水经过热交换后通过热水出水管17回到冷冻机组14内冷却制冷剂，再次升温后，送回热水箱12。热水箱12上安装了液位计11和液位变送器13，再结合机组自带的压力和温水度传感器（图中未视出），构成自控系统，使得本专利技术脱水方法中使用的脱水设备能够在运行时实现无人值守。本专利技术脱水方法的制冷原理就是通过压缩机和节流阀的配合，让制冷剂在气体-液体之间变化，通过机内换热器转移热量。例如：室内空调就是把室内的热量从室内搬运到了室外，减低室内温度，抬高室外温度的过程。本专利技术脱水设备通过合理的链接和控制，让制冷机组14把湿热沼气中的热量搬运到后级去加热冷干沼气，从而获得干热沼气。实施例升流式高温厌氧反应器能够稳定工作的容积负荷是7KgCOD/d·m³，有效容积1000m³。进水COD10000mg/L时，日产沼气约3500Nm³，沼气平均流量是146Nm³/h，考虑到安全因素，本专利技术脱水方法设计取值按照200Nm³/h计算；沼气系统的压力控制在1kPa；沼气出口温度55℃；露点温度设计在-20℃；由设计手册曲线查询基础资料，经过计算，气体目的温度是≤10℃，相对湿度≤10%，对应露点温度是-20.2℃。由此，根据沼气气体的出口参数和流量，计算出制冷量并选择机组和换热器。选择的制冷机组设备型号是：L-20WD2，制冷量33.8kw；换热器选择不锈钢立式管式换热器，换热面积15㎡。系统整合设计到一个撬体6之上。经过在线监测，温度55℃沼气的相对湿度RH在60%～89%之间，进入冷冻换热器4壳程，与管程内-5℃的冷冻液进行热交换。沼气由于温度下降，沼气被干燥，脱出的水经过冷凝水出口5回到沼气发酵系统。管程里的冷冻液从1进入，换热后经过2回到冷冻机组，经过压缩机系统的制冷剂气-液形态变化，将热能输送到冷却系统，最终使得热水箱1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种厌氧发酵沼气脱水方法，其特征在于，该脱水方法具体按以下步骤进行：1）采用厌氧发酵沼气脱水设备，该脱水设备包括冷冻换热器（4）、加热换热器（9）、热水箱（12）和冷冻机组（14）；冷冻换热器（4）下部和加热换热器（9）下部通过冷热交接短管（7）连通；冷冻换热器（4）底部设有冷凝水出口（5），冷冻换热器（4）上部设有沼气入口（3），冷冻换热器（4）顶部的冷冻水入口通过冷冻水进水管（1）与冷冻机组（14）连通，冷冻换热器（4）顶部的冷冻水出口通过冷冻水出水管（2）与冷冻机组（14）连通；加热换热器（9）底部设有排污口（8），加热换热器（9）上部设有沼气出口（15），加热换热器（9）顶部的热水入口通过热水进水管（16）与热水箱（12）相连，加热换热器（9）顶部的热水出口通过热水出水管（17）与冷冻机组（14）相连；热水箱（12）与冷冻机组（14）连通；2）将高温沼气通过沼气入口（3）送入冷冻换热器（4）的壳程，同时将冷冻机组（14）产生的冷冻水通过冷冻水进水管（1）送入冷冻换热器（4）的管程，高温沼气与冷冻水进行热交换，沼气温度下降，沼气中的水冷凝并从沼气中脱出，形成冷干沼气；冷凝的水从冷凝水出口（5）排出；换热后的冷冻水通过冷冻水出水管（2）流回冷冻机组（14），在冷冻机组（14）内通过压缩机系统的制冷剂气‑液形态变化，将热能输送到热水箱（12），使得热水箱（12）内的水温升高；3）冷干沼气通过冷热交接短管（7）进入加热换热器（9）的壳程，同时，热水箱（12）内的热水经热水进水管（16）送入加热换热器（9）的管程，冷干沼气和热水进行热交换，冷干沼气被加热，形成干热沼气，从沼气出口（15）排出，进入下游工艺。...

【技术特征摘要】
1.一种厌氧发酵沼气脱水方法，其特征在于，该脱水方法具体按以下步骤进行：1）采用厌氧发酵沼气脱水设备，该脱水设备包括冷冻换热器（4）、加热换热器（9）、热水箱（12）和冷冻机组（14）；冷冻换热器（4）下部和加热换热器（9）下部通过冷热交接短管（7）连通；冷冻换热器（4）底部设有冷凝水出口（5），冷冻换热器（4）上部设有沼气入口（3），冷冻换热器（4）顶部的冷冻水入口通过冷冻水进水管（1）与冷冻机组（14）连通，冷冻换热器（4）顶部的冷冻水出口通过冷冻水出水管（2）与冷冻机组（14）连通；加热换热器（9）底部设有排污口（8），加热换热器（9）上部设有沼气出口（15），加热换热器（9）顶部的热水入口通过热水进水管（16）与热水箱（12）相连，加热换热器（9）顶部的热水出口通过热水出水管（17）与冷冻机组（14）相连；热水箱（12）与冷冻机组（14）连通；2）将高温沼气通过沼气入口（3）送入冷冻换热器（4）的壳程，同时将冷冻机组（14）产生的冷冻水通过冷冻水进水管（1）送入冷冻换热器（4）的管程，高温沼气与冷冻水进行热交换，沼气温度下降，沼气中的水冷凝并从沼气中脱出，形成冷干沼气；冷凝的水从冷凝水出口（5）排出；换热后的冷冻水通过冷冻水出水管（2）流回冷冻机组（14），在冷冻机组（14）内通过压缩机系统的制冷剂气-液形态变化，将热能输送到热水...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨江雄，王发生，张占侑，马忠林，
申请(专利权)人：甘肃驰奈生物能源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：甘肃,62