[发明专利]去除气体中水分及硅氧烷的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种从气体中去除水分及硅氧烷的系统及方法。

发明内容

本发明实施例提供一种从气体中去除水及硅氧烷的方法，该方法包括：(a)膨胀气体以冷却气体并冻结气体内至少部分水分；及(b)从膨胀及冷却后的气体中去除硅氧烷和冻结的水。该方法还可包括在膨胀气体之前压缩气体。该膨胀气体的步骤可包括使用涡轮来膨胀气体。该方法还可包括使用能量输入机构来驱动压缩机与涡轮其中之一或二者。气体内的冰及硅氧烷可使用旋风分离器去除。

本发明另一实施方式提供一种去除气体中硅氧烷及水分的系统，该系统包括膨胀并冷却压缩气体的装置及构造成用以去除膨胀并冷却的气体内冰及硅氧烷的分离器。

通过阅读以下的详细说明以及附图，本发明的其它方面将会变得更加明显。

附图说明

图1是本发明燃料调节器第一实施例的示意图。

图2是本发明燃料调节器第二实施例的示意图。

图3是一种可选择使用的燃料增压器的示意图。

图4是一种用于本发明的微型涡轮发电系统的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明可采用其它实施方式并以不同的方式进行实施。此外，下文中所使用的措辞及术语仅仅用作描述用途，不应作限定性解释。下文中所使用的“包括”、“包含”、“具有”等类似措辞意为包含其后所列出之事项、等同物及其它附加事项。除特别声明外，“安装”、“连接”、“支撑”、“配合”等类似措辞应作广义解释，包含直接及间接的安装、连接、支撑、配合。此外，“连接”及“配合”不限于物理的或机械的连接或配合。另外，尽管图示的实施方式中包含具体的气压值及温度值，但是这些具体数值仅针对此具体实施方式，故，除在权利要求中所列出的数值范围外，这些具体数值不应限制本发明的范围。

图1所示的燃料调节系统10自燃料源15处接收气体，去除气体中的水分及杂质，然后将气体传送至燃料消耗装置20。该燃料调节系统10包括净气器25、压缩机30、能量输入机构35、涡轮40、后冷器50、气流装置55、节热器60、气水分离器65及气固分离器70。该涡轮40通过转轴45与压缩机30耦合以使涡轮40随压缩机30旋转。

上述燃料源15可例如为废水处理设施、垃圾掩埋场或其它可释放气体的场所。气体内的杂质可例如为硅氧烷或其它若不去除可导致燃烧腔或其关联的移动部件污染或者损坏的致污物。该燃料消耗装置20可例如为燃烧器，该燃烧器燃烧该气体从而降低释放到环境中的未燃烧氢气的数量。可选择地，该燃料消耗装置20也可为使用气体燃料的发动机。此类发动机示例包括往复发动机、微型涡轮发动机及大型气体涡轮发动机。此类发动机的用途示例包括发电，驱动冷却器、制冷器、压缩机，热电联产以制备热水，或以升降等方式移动物体。

典型的废水处理设施或垃圾掩埋场中所释放的气体的气压为0磅/平方英寸(psig)，温度为100华氏度()。这个气压及温度是在处理设备的气体消化池中发生某些化学反应的条件。某些情况下，释放气体的气压和温度随着所发生反应的类型而变化。该气体输送至净气器25以去除气体中夹杂的小水滴。气体自净气器25处理后达到100％饱和(即达到露点)。饱和气体流入压缩机30内，此时气压升至15磅/平方英寸，温度升至179华氏度。这样，压缩机30在气体进入涡轮40之前加压气体。在其它实施方式中，气体也可采用其它方式进行加压，如鼓风机等。

由于压缩机-涡轮组合固有的低效率特性，故该燃料调节系统10的运行需要提供额外的能量。这种额外的能量是由能源输入机构35来提供。该能源输入机构35也可用于起动气体的处理。图中所示的能源输入机构35包括佩尔顿(Pelton)轮75、电动机80、油压机85及变频驱动控制系统90。该佩尔顿轮75安装成可随压缩机30一同旋转(例如，在转轴45上)。该变频驱动控制系统90感测燃料调节系统10的某一参数，并调节电动机80的速度使得该参数维持在期望范围内。上述感测参数可例如为涡轮40出口或入口处气体的压力、温度、容积流、可指征(可计算或推断得出)气体温度的其它参数。电动机80驱动油压机85，以使油压机85产生油流冲击佩尔顿轮75，从而使佩尔顿轮75及压缩机30旋转。在所示的实施方式中，控制系统90控制电动机80从而使涡轮出口处气体的温度约为-20华氏度。