[发明专利]一种稳定连续脱除可燃气体中硅氧烷的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种针对可燃气体中杂质的去除装置，其主要是用于去除可燃气中的硅氧烷杂质，属于可再生能源利用净化领域。

背景技术

垃圾填埋气、沼气、石油伴生气等生物质气体中含有大量的甲烷，相比让其排放到大气中致使温室效应恶化，用其作为原料来燃烧发电则更加节能环保。然而在垃圾填埋气、沼气、石油伴生气体中含有一定量的硅氧烷等杂质和水分，在燃烧过程中会对设备造成危害。

若燃烧含挥发性硅氧烷的垃圾填埋气，在内燃机内表面产生二氧化硅层，二氧化硅覆盖层将会磨损发动机部件，并阻碍燃烧换热和润滑剂的润滑作用；对于燃气轮机则会影响其动平衡；粘稠的硅氧烷会堵塞过滤器和排污管道，阻碍气体流动和液态杂质排放。此外，若燃料气体中含有大量水分也会对设备造成腐蚀，降低燃烧换热效率和发电效率，严重时甚至使发电机熄火，或无法点火，因此脱除可燃气体中的水分及硅氧烷等杂质是十分必要的。

目前，生物质气体脱除硅氧烷的方法较多，投入市场可行的有：吸附技术、吸收技术及深冷技术。吸附及吸收技术均须对吸附剂、吸收剂进行再生，且吸附剂随湿度的增加对硅氧烷的吸附率降低，不仅处理效果不好而且成本增加。现已证明当压力为25bar，温度降低到-29℃时，垃圾填埋气中的硅氧烷脱除率能达到95%；而且在该温度下，填埋气中的水分以及部分重碳烃杂质也可脱除；所以采用深冷法脱除生物质气体中的硅氧烷是可行的。目前，在国内外对深冷法脱硅氧烷的研究也有不少，但存在除霜效果不佳，影响系统稳定及不能连续处理的问题。

美国一项发明专利：硅氧烷去除系统（公开号：US 2004/0045440 A1）采用一套配有两个蒸发器的制冷系统，使来流的垃圾填埋气通过预冷器后交替地通过两个蒸发器，被冷却处理后的气体再回到预冷器用来冷却来流的垃圾填埋气。在制冷剂循环系统中，使节流后的制冷剂通入相对应的蒸发器来冷却来流的垃圾填埋气，同时利用制冷剂从冷凝器出来流经另一个蒸发器来过冷并对其除霜；两个蒸发器如此交替循环，试图达到连续对垃圾填埋气进行冷却脱除硅氧烷的效果，附图1是该发明的结构示意图。经实验证明，该系统存在以下问题：1、该系统阀门切换过程中，来流的垃圾填埋气在两蒸发器转换时温度回升很高，在切换后，系统将来流气体处理到设定温度需要一个稳定过程，该阶段对气体的处理达不到要求，不能实现真正连续脱除硅氧烷；2、该系统的除霜方式为过冷除霜，在制冷剂循环系统中，易造成造成吸气带液，且制冷剂循环系统在两蒸发器中的温度、压力等参数变化很大，系统的稳定性下降；3、该系统管道系统和控制系统复杂，且当处理气体达不到预设温度时，对来流气体的预冷效果也下降，进而加大制冷系统的负荷，对整个系统的运行处理造成恶性循环。

发明内容

针对上述硅氧烷去除系统中存在的不足，本发明的目的是提供一种可实现真正连续脱除垃圾填埋气中的硅氧烷及水分等杂质的装置，能在保证制冷系统稳定运行的同时进行有效的除霜。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种稳定连续脱除可燃气体中硅氧烷的装置，包括制冷循环系统、垃圾填埋气循环系统以及监测与控制系统：

制冷循环系统包括压缩机、气液分离器、冷凝器、两个蒸发器以及膨胀阀、干燥过滤器、视液镜、多个阀门和管道；所述两个蒸发器并联，其并联管路的进口通过三通阀依次连接视液镜、干燥过滤器和冷凝器，并联管路的出口通过三通阀依次连接气液分离器和压缩机；

垃圾填埋气循环系统包括预冷换热器、所述制冷循环系统的两个并联蒸发器、管道、三个排污装置和多个阀门；所述两个并联蒸发器的并联管路进口和出口分别通过三通阀与预冷换热器连接；所述三个排污装置分别与所述预冷换热器和两个并联的蒸发器连接；所述两个并联蒸发器之间还通过阀门互连；

监测与控制系统包括多个温感装置、压力表和阀门；温感装置分别设在所述预冷换热器和两个并联的蒸发器上，还设在所述两个并联蒸发器的并联管路的出口处；所述控制系统根据温度的反馈值来控制阀门的开启与关闭。

本发明的装置采用两个蒸发器并联使用，具有如下有益效果：

（1）首次创新性地提出了来流气体自除霜的方式。相比以往的热气旁通、过冷等除霜方式，本发明利用来流高温气体自身热量来融化换热器中的霜冻；除霜负荷由来流气体承担，直接进行热质交换，除霜效果更好，并且可有效利用融霜冷量，使得来流气体预冷效果更佳；