利用可再生生物质制取甲烷集成工艺装置制造方法及图纸

一种利用可再生生物质制取甲烷集成工艺装置，其结构是：加料机、加料罐、发酵罐、前置净化分离器、燃气储柜、后置净化器、燃气压缩机通过管道串接在一起，燃气压缩机第一级出口经过一号列管换热器与第二级进口连通，第二级出口经过二号列管换热器与脱硫罐连通，脱硫罐经过上行管线与吸附再生罐组连通，吸附再生罐组经过下行管线与燃气压缩机的第三级进口连通，第三级出口经过三号列管换热器与燃气输送管道连通，吸附再生罐组经过旁通管、反馈管与燃气压缩机第一级进口连通，本装置以可再生生物质、有机废料为原料，制取富含甲烷成分的可燃气体，并将可燃气体纯化，进行脱硫、脱碳、脱水，从而达到实现工业化大规模生产且产品符合国家标准的目的。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及可再生生物质能的回收和处理装置。
技术介绍
随着一次能源(如煤、石油、天然气)的日益枯竭，能源短缺成为制约当今经济发展的瓶颈。世界各国都在积极开发可再生的二次能源，而生物质能作为一种二次能源，具有可再生性、低污染性和分布广泛等特点。生物质能主要是以农作物秸秆、畜禽粪便、有机垃圾等废弃物为原料，通过生物质转化技术进行资源深度开发和循环利用。 目前，世界上很多经济迅速发展的国家，都面临着经济增长和环境保护的双重压力。因此寻求替代能源，改变传统化石能源生产和消费方式，开发利用生物质能等可再生的清洁能源对可持续性的发展和环境保护具有重大意义。 我国是一个农业大国，生物质能原料相当丰富，但是却未能有效加以利用，以农作 物秸秆为例，我国每年农作物秸秆年产出量为6亿吨左右，其中一小部分作为农户炊事、取 暖燃料，直接在柴灶上被燃烧掉，这种利用方式十分低效，能量转换效率仅为10%— 20% 左右，还有一部分被用做禽畜饲料，而其余的大部分则被弃于地头田间直接烧掉，许多地区 废弃秸秆量已占总秸秆量的60%以上，既危害环境，又浪费资源。如果能将其进行生物质能 的转化，则可以减少排放、保护环境。 禽畜粪便也是一种重要的生物质能来源。我国很多禽畜类产品，如鸡、猪和牛的产 量都居世界首位，在粪便资源中，大中型养殖场的粪便是易于集中开发、规模化利用的。我 国目前大中型牛、猪、鸡场约6000多家，每天排出粪尿及冲洗污水80多万吨，如果能将其进 行生物质能的转化，则可以减少污染，还可以生产出许多有机肥料。 随着经济的发展，城市规模的扩大和城市化进程的加速，我国城镇垃圾的产生量和堆积量逐年增加，垃圾中的食品类废弃物等有机物含量接近1/3甚至更高；如果能将其进行生物质能的转化，则可以减少垃圾填埋对环境及地下水造成的污染。 生物质能的回收途径虽然很多，但从能量转移、物质循环和生态平衡三个方面进行综合分析对比可知，沼气发酵是生物质能利用最合理、最经济、最高效的方式。 沼气是各种生物质在隔绝空气的条件下，经过沼气发酵微生物的作用产生的一种可燃烧气体。沼气发酵微生物是一个统称，包括发酵性细菌、产氢产乙酸菌、耗氢产乙酸菌、食氢产甲烷菌、食乙酸产甲烷菌五大类群。五大类群细菌构成一条食物链，从各群细菌的生理代谢产物或它们的活动对发酵液PH值的影响来看，沼气发酵过程可分为水解、产酸和产甲烷三个阶段。 沼气的主要成分是甲烷。沼气由50% 80%甲烷、20% 40%二氧化碳、0% 5%氮气、小于1%的氢气、小于0.4%的氧气与0. 1% 3%硫化氢等气体组成。 然而，沼气作为一种产品，其品质水平很低，仅能用于农用炊事燃料等用途，如果不作纯化加工处理，沼气产品附加值与成本相比太低，难以商业化普及，成为推广应用的瓶颈难题。现有的用生物质生产沼气的设备都是独立的，功能单一，生产效率低，能耗高，没有形成工业化、集约化生产系统，不能对生产出的沼气做后续处理，沼气中的大量C02等不可燃成分会使得运输成本增大，沼气中的H2S气体还会腐蚀管道系统，这些因素制约了沼气的大规模生产和应用。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术的目的是提供一整套利用可再生生物质制取甲烷集成工艺装置，以可再生生物质、有机废料为原料，制取富含甲烷成分的可燃气体、并将可燃气体纯化，进行脱硫、脱碳、脱水，从而达到实现工业化大规模生产的目的。 为实现上述目的，本技术采用以下技术方案 —种利用可再生生物质制取甲烷集成工艺装置，包括加料机、加料罐、发酵罐、前置净化分离器、后置净化分离器、燃气储柜、燃气压縮机、一号列管换热器、二号列管换热器、三号列管换热器、脱硫罐、吸附再生罐组，其特征是所述加料机的出口经过管道与加料罐的物料进口连通，加料罐的物料出口经过管道与发酵罐的物料进口连通，发酵罐的燃气出口经过管道与前置净化分离器的燃气进口连通，前置净化分离器的燃气出口经过管道与燃气储柜的燃气进口连通；燃气储柜的燃气出口经过管道与后置净化分离器的燃气进口连通，后置净化分离器的燃气出口经过管道与燃气压縮机的第一级进口连通，燃气压縮机的第一级出口经过管道与一号列管换热器的管程进口连通，一号列管换热器的管程出口经过管道与燃气压縮机的第二级进口连通，燃气压縮机的第二级出口经过管道与二号列管换热器的管程进口连通，二号列管换热器的管程出口经过管道与脱硫罐的燃气进口连通，脱硫罐的燃气出口与上行管线连通，燃气压縮机的第三级进口与下行管线连通，所述吸附再生罐组由多个吸附再生罐构成，这些吸附再生罐都跨接在上行管线和下行管线之间，每个吸附再生罐的燃气进口通过上行导气管与上行管线连通，每个吸附再生罐的燃气出口通过下行导气管与下行管线连通，每个吸附再生罐的燃气进口还经过旁通管与废气排放管相连，每个吸附再生罐的燃气出口还经过回流管与下行管线连通，所述旁通管还经过反馈管与燃气压縮机的第一级进口连通，所述上行导气管、下行导气管、旁通管、回流管、反馈管、废气排放管上都装有阀门，燃气压縮机的第三级出口经过管道与三号列管换热器的管程进口连通，三号列管换热器的管程出口与燃气输送管道连通，一号、二号、三号列管换热器的壳程进口都与冷水输送管道连通，一号、二号、三号列管换热器的壳程出口都与热水输送管道连通，在发酵罐的下部设置有热交换器，该热交换器的进水口与热水输送管道连通，该热交换器的出水口经过排水管与水箱连通，水箱与冷水输送管道连通，冷水输送管道上设置有循环泵。 本技术有以下积极有益效果 本套装置以可再生生物质、有机废料为原料，制取富含甲烷成分的可燃气体、并将可燃气体纯化，进行脱硫、脱碳、脱水，生产出的可燃气体符合国家天燃气的标准GB17820，还可生产出符合国家车用压縮天燃气标准GB18047等的系列产品。本套装置生产出的甲烷成品的性价比远远优于目前的民用、工业及车用燃料。 值得强调的是发酵罐中细菌发酵生产甲烷的过程为放热过程，在夏季不需要加热，但是在冬季、春季、秋季不能维持反应温度，需进行加热。本技术不采用燃气直接加热发酵罐方式，原因是燃气燃烧产生的高温会造成发酵罐局部过热，不利于反应进行，高压燃气进入加热系统，会增加不安全因素。间接加热可以更方便地控制发酵罐的温度。为此，本技术在发酵罐的下部设置了热交换器，在热交换器内通过热水进行可控加热。为了使可燃气体能够便于输送，要通过燃气压縮机对可燃气体进行多级压縮，气体加压时温度会升高，释放出大量热量，通常采用冷却水对气体降温，本技术充分利用此压縮热源，将温度升高后的水送入发酵罐下部的热交换器中，为发酵罐提供热量，达到节能、降耗的效果。附图说明图1是本技术的总原理图。 图2是图1中产气、存储系统的原理图。 图3是图1中压縮系统的原理图。 图4是图1中脱除二氧化碳系统的原理图。 图5是热交换器的循环管路系统的原理图。具体实施方式 图中标号1加料机3发酵罐303进水口307反应区 2加料罐301物料进口304出水口308罐体4前置净化分离器401燃气进口 402燃气出口404排液口 405罐体5燃气储柜 501燃气进口504水 505柜体201物料进口302燃气出口305液相出口309热交换器202物料出口306出渣口403放空口406顶盖502燃气出口506本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用可再生生物质制取甲烷集成工艺装置，包括加料机、加料罐、发酵罐、前置净化分离器、后置净化分离器、燃气储柜、燃气压缩机、一号列管换热器、二号列管换热器、三号列管换热器、脱硫罐、吸附再生罐组，其特征是：所述加料机的出口经过管道与加料罐的物料进口连通，加料罐的物料出口经过管道与发酵罐的物料进口连通，发酵罐的燃气出口经过管道与前置净化分离器的燃气进口连通，前置净化分离器的燃气出口经过管道与燃气储柜的燃气进口连通；燃气储柜的燃气出口经过管道与后置净化分离器的燃气进口连通，后置净化分离器的燃气出口经过管道与燃气压缩机的第一级进口连通，燃气压缩机的第一级出口经过管道与一号列管换热器的管程进口连通，一号列管换热器的管程出口经过管道与燃气压缩机的第二级进口连通，燃气压缩机的第二级出口经过管道与二号列管换热器的管程进口连通，二号列管换热器的管程出口经过管道与脱硫罐的燃气进口连通，脱硫罐的燃气出口与上行管线连通，燃气压缩机的第三级进口与下行管线连通，所述吸附再生罐组由多个吸附再生罐构成，这些吸附再生罐都跨接在上行管线和下行管线之间，每个吸附再生罐的燃气进口通过上行导气管与上行管线连通，每个吸附再生罐的燃气出口通过下行导气管与下行管线连通，每个吸附再生罐的燃气进口还经过旁通管与废气排放管相连，每个吸附再生罐的燃气出口还经过回流管与下行管线连通，所述旁通管还经过反馈管与燃气压缩机的第一级进口连通，所述上行导气管、下行导气管、旁通管、回流管、反馈管、废气排放管上都装有阀门，燃气压缩机的第三级出口经过管道与三号列管换热器的管程进口连通，三号列管换热器的管程出口与燃气输送管道连通，一号、二号、三号列管换热器的壳程进口都与冷水输送管道连通，一号、二号、三号列管换热器的壳程出口都与热水输送管道连通，在发酵罐的下部设置有热交换器，该热交换器的进水口与热水输送管道连通，该热交换器的出水口经过排水管与水箱连通，水箱与冷水输送管道连通，冷水输送管道上设置有循环泵。...

【技术特征摘要】
一种利用可再生生物质制取甲烷集成工艺装置，包括加料机、加料罐、发酵罐、前置净化分离器、后置净化分离器、燃气储柜、燃气压缩机、一号列管换热器、二号列管换热器、三号列管换热器、脱硫罐、吸附再生罐组，其特征是所述加料机的出口经过管道与加料罐的物料进口连通，加料罐的物料出口经过管道与发酵罐的物料进口连通，发酵罐的燃气出口经过管道与前置净化分离器的燃气进口连通，前置净化分离器的燃气出口经过管道与燃气储柜的燃气进口连通；燃气储柜的燃气出口经过管道与后置净化分离器的燃气进口连通，后置净化分离器的燃气出口经过管道与燃气压缩机的第一级进口连通，燃气压缩机的第一级出口经过管道与一号列管换热器的管程进口连通，一号列管换热器的管程出口经过管道与燃气压缩机的第二级进口连通，燃气压缩机的第二级出口经过管道与二号列管换热器的管程进口连通，二号列管换热器的管程出口经过管道与脱硫罐的燃气进口连通，脱硫罐的燃气出口与上行管线连通，燃气压缩机的第三级进...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙河忠，董利霞，曹国顺，于志艳，
申请(专利权)人：霸州市利华燃气储运有限公司，
类型：实用新型
国别省市：13[中国|河北]