[实用新型]一种沼气脱碳压缩机余热回收利用系统

说明书

本实用新型涉及厌氧发酵产生的沼气，主要杂质为CO₂的煤层气等的脱碳净化生产技术领域，具体涉及一种沼气脱碳余热回收利用系统。沼气出口与变频压缩机入口连接，变频压缩机出口连接膜前换热器管程，膜前换热器热媒入口管线上设置换热器热媒入口温度调节阀，换热器热媒入口温度调节阀与换热器冷媒出口温度变送器信号连接，膜前换热器管程并联热媒复线手阀支路，膜前换热器管程出口连接气体冷却装置入口，气体冷却装置出口与膜前换热器的冷媒入口连接，膜前换热器的冷媒出口与膜处理装置入口连接。本系统利用自身系统的能量优化，降低每标方沼气的能耗，并且不新增设备，脱碳过程不需要额外的材料。

技术领域

本实用新型涉及厌氧发酵产生的沼气，主要杂质为CO₂的煤层气等的脱碳净化生产技术领域，具体涉及一种沼气脱碳余热回收利用系统。

背景技术

能源是人类生存与发展的物质基础。由于能源短缺和环境污染问题日益严重，绿色可再生能源亟待开发。沼气是日前应用最广泛的生物质能源之一，沼气通过净化提纯后可变成生物燃气,替代汽油或天然气作为汽车燃料使用，不但可缓解城市能源紧张的局面，还能减少城市空气污染,必将成为我国发展新型能源的一条重要途径。

沼气中成分较多较杂，有一些气体夹杂在沼气中，在应用过程中对工艺、设备、环境都将造成一定的影响；沼气中的二氧化碳是一种无色无味气体，溶于水形成碳酸，对金属有腐蚀作用。二氧化碳有灭火阻燃作用，常用作灭火剂，在以燃烧放热或以燃烧做功为目的的系统中，二氧化碳的存在通常会降低燃烧热的利用率、降低火焰温度、降低气缸容积利用率，导致放热或做功过程中成本增加。因此在这类气体的使用过程中，只有将二氧化碳降低到较低的含量，才能达到使用要求，提高设备效率，降低使用要求，因此在沼气提纯中须进行脱碳处理。通过对沼气的脱碳处理后，沼气的使用价值能在原有基础上提高20％左右，可给企业带来很好的经济效益和社会效益。

目前市面上用于沼气净化、分离、提纯的工艺还是比较多，如吸收法、变压吸附法、低温冷凝法、膜分离法等，其中膜分离技术是目前世界上效率和效果较好的沼气提纯技术，净化提纯后的气体能达到并网天然气标准，膜法气体分离工艺分为一级和二级膜处理工艺，能满足目前沼气提纯国家及国际净化提纯的标准要求，诸如天然气标准、车用天然气标准等。

沼气膜法净化提纯设备构成如下：沼气压缩系统、膜前气体远预处理系统、膜组分离系统等。

(1)沼气压缩系统：为了实现膜组的最佳分离效果，原料气必须被压缩到适合膜组工作的工艺压力。

(2)膜前气体预处理系统：沼气中除甲烷和二氧化碳等气体外，一般还包含多种自由液体、固体颗粒和微生物等杂质，气体预处理系统进一步将沼气中的水、油、固体颗粒等杂质去除，并将净化后的气体升温处理，从而达到膜组分离系统的运行要求。气体预处理系统是保证净化装置稳定工作的条件，并可提高膜组分离系统的使用寿命。

(3)膜组分离系统：采用膜组件，将沼气中含有的二氧化碳气体和水蒸气分离出来，得到较高纯度的甲烷气体。通过科学设计的多级分离工艺，膜组分离系统出口的甲烷纯度可达97％以上，甲烷回收率可达97％以上。预处理后沼气进入膜组件，将气体进行分离，渗透气主要成分为二氧化碳，高空排放，非渗透气为产品气，控制二氧化碳浓度低于3％，产品气送至企业指定位置。

无论是厌氧发酵产生的沼气或者垃圾填埋场产生的填埋气、主要杂质为CO₂的煤层气等，沼气压缩系统需要降温，膜前气体预处理工艺中需要升温，如果采用配套公用工程进行工艺的实现，能量造成浪费,而且沼气净化企业公用工程配套相对不完善，一般不会建立循环水系统及蒸汽系统，因此沼气压缩机一般采用风冷，膜加热器采用电加热，投入成本较高。

实用新型内容