[实用新型]一种用于零散气源点的沼气液化装置

说明书

技术领域

本发明属于生物质能源及绿色制造关键技术领域，具体地说，涉及一种用于零散气源点的沼气液化装置。 

背景技术

能源的可持续发展是国民经济的重要支柱，开发和利用新兴能源，提高资源综合利用效率，是我国未来能源开发的方向。分析目前国家的资源配置、可持续发展对环境保护意识的要求，不难看出，天然气、沼气等洁净能源的开发利用正在并将逐渐成为中国能源业的重要组成。沼气——由多种气体包括甲烷、二氧化碳、硫化氢、一氧化碳、氢、氧、氮等组成的混合气体，是一种洁净的生物质能源。沼气中甲烷含量约为50％～70％，二氧化碳次之，其余几种气体的含量很低。天然的沼气是一种低热值气体，使用极其有限，一些国家或地区现行生产的沼气主要用于改良的锅炉及发动机产热或发电，作为能源供当地用户消费。而国内许多养殖场在“无害化”处理“三废”时，生产出大量的沼气，除少部分用于养殖场本身的照明、生活燃料外，其余大部分气体因难以囤积，只能任其散发在空中，造成了巨大的浪费和污染。由于沼气点分布较为零散，生产规模小，管网输送远距离使用成本较高；使用罐装的常态沼气，则因沼气密度小，每罐中存储的沼气量太少，以及常态沼气的相对热值低，无法满足用户需要。为了能够充分利用沼气资源，将沼气液化是推广其广泛应用的重要途径。沼气液化可以借助于主要成分与之相同的天然气的液化工艺，如较为成熟的复叠式制冷液化工艺、混合制冷剂制冷液化工艺和膨胀制冷液化工艺。但这些工艺各有其特点，不能直接应用于零散气源点的沼气液化。复叠式制冷循环液化工艺，能耗较低，但流程设备较为复杂；混合制冷剂制冷循环液化工艺，流程相对简单，压缩机组少，对制冷剂纯度要求不高，但能耗比复迭式制冷循环高20％左右；膨胀制冷循环液化工艺能耗低，流程简单，处理能力大，但设备初期投入大，需要大的供气量。对于小型规模的沼气液化装置而言，常常要求设备简单，同时又要求能耗低。 

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供了一种充分利用混合制冷剂循环流程简单和复叠式制 冷循环能耗低的优点而实现高效节能、适用于零散气源点的沼气液化装置。 

本发明的目的通过以下技术方案来实现： 

一种用于零散气源点的沼气液化装置，包括多元混合制冷剂预冷单元21、多元混合制冷剂循环单元20、液化与贮存单元19，其特征在于：由一闭合的制冷循环构成的多元混合制冷剂预冷单元21与另一闭合的多元混合制冷剂循环单元20组成类复叠式制冷循环，获得低温，将液化与贮存单元19中流动的原料沼气冷却冷凝成液体。 

所述多元混合制冷剂预冷单元21将主压缩机3压缩后经主冷凝器1冷却后输出的多元混合制冷剂气体进一步冷却，并使其中的高沸点制冷剂气体冷却冷凝成液态；所述多元混合制冷剂循环单元20通过主节流阀7将冷却冷凝后的多元混合制冷剂节流降压，在冷箱6的g-g1管内蒸发，吸收主压缩机3压缩增压后流经油分离器2、主冷凝器1、回热器4、预冷换热器14、到达冷箱6h-h1管内多元混合制冷剂的热量，逐步将多元混合制冷剂中的气体全部冷却冷凝成液体，并由主节流阀7节流，在冷箱6的g-g1管内蒸发形成能够液化沼气的低温；所述液化与贮存单元19将经过预处理的原料沼气通入回热器4的a-a1管预冷，再由原料沼气压缩机5增压输送至冷箱6的f-f1管中吸收g-g1管内多元混合制冷剂蒸发产生的冷量冷凝成液体，进一步送入贮罐10贮存。 

所述液化与贮存单元19包括液化单元和贮存单元；所述液化单元包括沼气预冷子单元和沼气冷凝子单元；所述沼气预冷子单元由输送预处理的原料沼气管道和多元混合制冷剂循环单元中的回热器4构成，串联在冷箱6与主压缩机5之间；所述回热器4有3条通道，一条为原料沼气的流通与预冷的原料气通道a-a1，一条为从冷箱6过来回入主压缩机3的多元混合制冷剂回气通道b-b1，还有一条为从主冷凝器1过来送往主节流阀7的多元混合制冷剂冷却通道c-c1；原料沼气以及从主压缩机3排出经主冷凝器1冷却的混合制冷剂分别进入回热器4中的各自通道内，与从冷箱6流来将回入到主压缩机中去的混合制冷剂成逆流布置；所述沼气冷凝子单元包括多元混合制冷剂循环单元20和多元混合制冷剂预冷单元21；所述多元混合制冷剂循环单元20包括主压缩机3、油分离器2、主冷凝器1、回热器4、预冷换热器14、冷箱6、主节流阀7和回油电磁阀18，并依次相连成循环回路；预冷换热器有2条通道，一条用于来自主冷凝器1的混合制冷剂的流通，另一条用于多元混合制冷剂预冷单元的介质的流通；所述多元混合制冷剂预冷单元21包括预冷压缩机15、副冷凝器13、副节流阀12、预冷换热器14，也依次相连成又一循环回路。