[发明专利]一种沼气提纯初级过滤装置

说明书

技术领域

本发明涉及生物质能源开发利用领域，特别涉及一种沼气提纯初级过滤装置。

背景技术

沼气是一种具有较高热值的可燃气体，主要成分为甲烷(CH₄) 和二氧化碳(CO₂) 和少量的氮气(N₂)、氢气(H₂)、氧气(O₂)、硫化氢(H₂S) 等气体，其中甲烷含量在45%～60%。与其他燃气相比，沼气抗爆性能较好，是一种很好的清洁燃料，传统上大多利用沼气进行取暖、炊事和照明。随着沼气产量的不断增加，沼气的中高端利用途径不断扩展，沼气净化提纯后可用于热电联产、并入天然气管网、车用燃料、化工原料以及燃料电池等。1992 年瑞典建立的Laholm沼气厂是瑞典首例将生物甲烷并入天然气管网的工厂。我国在20世纪30年代农村就开始兴建地下沼气池，到2008 年底，全国户用沼气池达到了3000多万口，畜禽场、食品加工、酒厂、城市污水处理厂等大中型沼气工程达1600多处，年产沼气总计超过140 亿m³，对比我国2008 年天然气用量700 亿m³，这部分能源相当可观。目前，大量的沼气利用还是以低品位的热利用为主，随着集中式沼气工程不断发展，单个沼气工程沼气产量不断增大，发电和提纯制车用燃料等能量利用率更高、能量输出更多的技术亟需得到推广。

沼气作为一种天然能源，沼气经过脱硫、脱水、除尘、加压等预处理后，进入变压吸附装置，通过升压、吸附、顺放、逆放和抽真空等工序后，甲烷由变压吸附塔顶排出，并作为产品气收集，管道输送进入燃气管网或高压槽车外运，二氧化碳和氮气等被吸附组分，解吸后由塔底排出。但是由于社会发展的种种原因导致二氧化碳大量排放而出现温室效应，近年来其诸如：地球上的病虫害增加；海平面上升；气候反常，海洋风暴增多；土地干旱，沙漠化面积增大，甚至冬季变冷等危害体现的越来越明显。另外传统沼气提纯初级过滤装置因为其工作原理的关系，需要对气体进行反复多次处理导致总体积很大。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种沼气提纯初级过滤装置，作为沼气提纯预处理过程中的初级过滤装置，包括过滤罐，所述过滤罐与沼气集气罐相连接，从所述沼气集气罐中收取沼气，使用时通常采用风机将沼气集气罐中的沼气抽出，打入所述过滤罐中，所述过滤罐包括罐体，所述罐体内设置有将所述罐体上下分隔的隔板，所述隔板中部留有开口；所述隔板沿所述开口向两侧倾斜，成倒“V”字形，所述隔板上表面为中间向上凸起的弧面，所述隔板两侧设置有导流槽。所述罐体底部设置进气腔，所述进气腔上侧设置一级过滤室，所述隔板上方设置二级过滤室；所述进气腔内设置有迷宫式过滤网。

所述进气腔内设置有螺旋形的进气管及若干过滤网，所述过滤网仅有一端与所述进气腔的腔壁连接，所述过滤网上下交错的设置于所述进气腔内，所述过滤网为网状框架，所述框架内设置改性斜发沸石吸附剂，此吸附剂主要针对氮气进行吸附。所述进气管穿过所述过滤网，所述进气腔外侧设置进气口，所述进气口一端与所述沼气集气罐连通，另一端连接三通，所述三通另外两端，一端与所述进气管连接，另一端直接通入所述进气腔内；所述进气管上分布有排气孔，所述进气腔顶部设置若干通气孔；因为沼气是通过化学反应缓慢产生的，所以通常收集沼气的集气罐内本身压力非常小，因此需要借助风机将集气罐中的沼气抽出，考虑到为了提高沼气的初级过滤的效果，通过特殊结构的进气腔将进入的沼气进行减速，沼气通过所述进气口进入所述三通之后分成两部分，一部分进入所述进气管，另一部分则直接进入所述进气腔内，此处将进入气体分流也起到减速效果，进入所述进气管中的沼气，在前进过程中，从管体上的排气孔排出，而因为进气管是螺旋形，所以排出的沼气方向是不规则的；另一方面，直接进入的进气腔的沼气，在过滤网的作用下，其速度降低，同时与进气管中排出的不规则流向的沼气碰撞，速度进一步降低，由过滤网中的吸附剂进行初步的吸附，其中氮气等杂质气体被初步吸附一部分，之后经由所述进气腔顶部的通气孔进入到一级过滤室中。

所述一级过滤室设置有一级过滤液池，所述一级过滤液池设置于所述进气腔上侧，所述一级过滤液池底部设置散气头，所述散气头与所述进气腔顶部的所述通气孔通过气管连接；所述散气头为圆柱形，其上分布有细密的小孔，选用塑料、树脂、玻璃等耐碱材料制成。可以起到将进入的沼气分散成细小气泡的作用，提高气体过滤效果的作用。

所述二级过滤室设置有与所述罐体内侧壁连接的二级过滤液池，所述二级过滤液池底部设置超声波换能器；