[发明专利]生物气混合和验证系统和方法

说明书

一种生物气混合和能量含量验证系统和方法，用于通过选择性取样和分析生物气给料流和已知的较高能量含量的精制气体的控制注入，控制生物气给料流能量含量分布的增强，以生产具有满足或超过预建立的最小值的增大能量含量分布的混合生物气，以满足最终用户的需求。

该PCT国际申请要求2017年11月20日提交的美国申请序列号15817710和2016年12月2日提交的美国临时申请序列号62/429,409的优先权。

技术领域

本发明涉及一种适配成与用于处理生物气源的精制系统一起使用的生物气混合和验证系统。来自第一源(诸如多级精制系统)的生物气给料流被取样用于分析成分和燃烧能量分布。当检测到燃烧能量含量分布低于预设最小值时，控制单元致动设置在精制气体流中的阀，其中精制气体具备已知的能量含量以将精制气体注入生物气给料流中来产生混合生物气。然后对混合生物气被取样以确认其达到符合需求和/或发动机规格的预定能量含量阈值。

背景技术

生物气，也被称之为生物甲烷、生物气、垃圾填埋气和消化器气，是厌氧消化的产物，如，废料在不存在氧气时的分解，其主要产生甲烷和二氧化碳。在适当处理至合适的纯度后，捕获的生物气能够用作绿色/可再生燃料或用于天然气动力车辆/发动机的燃料。在美国专利号9,535,045中详述了用于多级生物气处理的一个这种系统，该专利描述了一种处理生物气的系统。该专利的内容通过引用并入文中。

生物气的几个生成和收集源存在于广泛的学科中，即，废水处理、固体废物/垃圾填埋安置和管理、食品处理工厂和农业产业(包括处理农场动物废物)。

然而，在它可以有效地被用作燃料源之前，生物气必须被处理。这种处理要求去除和/或最小化生物气输出流中发现的典型杂质。并且当所期望最终产品旨在提供高质量的气流、H2S、硫类、硅氧烷、CO2、消化生成的VOC(挥发性有机化学品)和氧气时，净化从去除颗粒开始，然后去除水。依据所需求纯度/能量含量标准，产生的净化气体可以作为CNG(压缩天然气)被利用以为车辆提供动力。

使用处理生物气作为天然气车辆(NGV)燃料或压缩天然气(CNG)的纯度需求由诸如ISO 15404-2006等标准建立。除了上面提到的洗涤之外，该标准要求在高压力(如，6000psig)下去除压缩的气体的所有水分。必须经过样品提取和分析再次确认这种处理的成功。

特别是在CNG的背景下，存在一种系统和方法的需要，其确保从获得的生物气流中维持预建立的能量含量，并且当含量低于预建立的最小燃烧能量分布阈值时，通过将精制气体与生物气流混合来提供增大量。

发明内容

本发明的目的是提供系统和方法，用于在预建立的最小燃烧能量阈值下检测、增大和维持生物气流的已建立能量含量。

本发明的另一目的是提供新颖的系统和方法，用于选择性地引入和混合已知能量含量的精制气体和生物气给料流，以生成满足预设能量含量阈值的混合生物气输出。

本发明的进一步目的是生成遵照已知能量含量需求的混合生物气输出。

本发明的再进一步目的是提供用于混合生物气以达到阈值燃烧能量分布的系统和方法，其部分地依赖于检测、监测和调整精制控制气体和生物气给料流的相对流动速率。

本发明的再进一步目的是提供气体混合系统，用于在检测到能量含量低于选择的阈值时，自动监测处理过的生物气的能量含量水平并用添加精制气体来增加其能量含量。