專利名稱：車用壓縮生物天然氣生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于能效提高領(lǐng)域，具體涉及一種車用壓縮生物天然氣生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
據(jù)2009年全國農(nóng)村可再生能源統(tǒng)計(jì)資料，截至2008年底，沼氣年總產(chǎn)量121. 18 億立方米，相當(dāng)于當(dāng)年天然氣消費(fèi)量的9%。考慮技術(shù)可行性和資源競爭性，我國可用于生產(chǎn)沼氣的生物質(zhì)資源約折合1990億立方米當(dāng)量沼氣，折合天然氣1200億立方米，相當(dāng)于我國2008年天然氣消費(fèi)量807億立方米的1. 5倍。然而，目前沼氣的利用方式主要為直接燃燒和沼氣發(fā)電，其利用價值較低，沼氣開發(fā)利用企業(yè)的收益偏低。中國的天然氣汽車產(chǎn)業(yè)初具規(guī)模，天然氣汽車產(chǎn)業(yè)體系基本形成。截至2008年底，中國擁有CNG汽車約40萬輛，加氣站1000余座，且每年都在增長。我國城市大氣污染較為嚴(yán)重，國內(nèi)油氣聯(lián)動機(jī)制長期維持，政府對天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展給予政策支持，產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系基本建成，加上市場需求拉動，這五大動力因素將促使CNG汽車用戶群成為中國具有很大發(fā)展?jié)摿Φ奶烊粴饫檬袌觥Ｕ託獾闹饕煞譃榧淄楹投趸?，?jīng)過凈化提純壓縮后可以得到和CNG品質(zhì)相同的車用壓縮生物天然氣，實(shí)現(xiàn)沼氣的高附加值利用。然而，就現(xiàn)有技術(shù)而言，利用有機(jī)廢棄物或生物質(zhì)原料生產(chǎn)車用壓縮生物天然氣的生產(chǎn)成本相對較高，原因在于生產(chǎn)過程中需要大量的能耗投入。首先，沼氣發(fā)酵過程需要持續(xù)供熱以保證發(fā)酵溫度，若在夏季南方地區(qū)這部分能耗占總沼氣產(chǎn)能的7%左右，若在冬季北方地區(qū)，這部分能耗將占到22%左右。其次，在沼氣凈化、提純和壓縮過程中需要涉及增壓增溫等工藝操作，這部分能耗占總沼氣產(chǎn)能的9%左右。這兩部分能耗加起來最多能占總沼氣產(chǎn)能的30%左右。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要針對上述問題，提供一種能降低生產(chǎn)能耗的車用壓縮生物天然氣生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)方法。一種車用壓縮生物天然氣生產(chǎn)設(shè)備，包括預(yù)處理系統(tǒng)、厭氧發(fā)酵罐、脫硫系統(tǒng)、脫氧系統(tǒng)、脫碳系統(tǒng)、脫水系統(tǒng)、壓縮系統(tǒng)、余熱利用裝置，生物質(zhì)原料經(jīng)過預(yù)處理系統(tǒng)、厭氧發(fā)酵罐、脫硫系統(tǒng)、脫氧系統(tǒng)、脫碳系統(tǒng)、脫水系統(tǒng)、壓縮系統(tǒng)的處理后，輸出車用壓縮生物天然氣；余熱利用裝置用于收集脫氧系統(tǒng)、脫碳系統(tǒng)、脫水系統(tǒng)或壓縮系統(tǒng)產(chǎn)生的余熱，收集的余熱用于對厭氧發(fā)酵罐增溫保溫。余熱利用裝置采用的是水冷的方式，即冷水經(jīng)過余熱利用裝置后變?yōu)闊崴?，熱水再流?jīng)厭氧發(fā)酵罐，實(shí)現(xiàn)對厭氧發(fā)酵罐增溫保溫。余熱利用裝置是脫氧系統(tǒng)余熱利用裝置、脫碳系統(tǒng)余熱利用裝置、脫水系統(tǒng)余熱利用裝置、壓縮系統(tǒng)余熱利用裝置中的一種或幾種的組合。脫氧系統(tǒng)包括流量計(jì)、單向閥、凈化罐、催化脫氧反應(yīng)器、分離器，流量計(jì)、單向閥、凈化罐、催化脫氧反應(yīng)器、分離器通過管道依次連接；脫氧系統(tǒng)余熱利用裝置包括冷凝器、 冷水儲罐、熱交換器、熱水儲罐，冷凝器的熱水出水口與熱交換器的熱水進(jìn)水口連接，冷水儲罐連接在冷凝器的冷水進(jìn)水口和熱交換器的冷水出水口之間，熱交換器的冷水進(jìn)水口與厭氧發(fā)酵罐的冷水出水口連接，熱水儲罐連接在熱交換器的熱水出水口和厭氧發(fā)酵罐的熱水進(jìn)水口之間，厭氧發(fā)酵罐的冷水出水口通過管道連接厭氧發(fā)酵罐的熱水進(jìn)水口，冷凝器設(shè)置在催化脫氧反應(yīng)器和分離器之間。脫炭系統(tǒng)包括第一出口分離器、第二出口分離器、吸收塔、閃蒸罐、過濾器、貧富液換熱器、第一升壓泵、醇胺溶液泵、汽提塔、第二升壓泵、回流收集罐、重沸器、緩沖罐，第一出口分離器與吸收塔的底部連接，第二出口分離器與吸收塔的頂部連接，閃蒸罐和過濾器連接在吸收塔的底部和貧富液換熱器之間，醇胺溶液泵和第一升壓泵連接在吸收塔的頂部和貧富液換熱器之間，貧富液換熱器還與汽提塔的頂部連接，第二升壓泵連接在汽提塔和回流收集罐之間，回流收集罐還通過管道與汽提塔的頂部連接，重沸器與汽提塔的底部連接，重沸器和緩沖罐分別與貧富液換熱器連接；脫炭系統(tǒng)余熱利用裝置包括溶液冷卻器、塔頂冷凝器、冷水儲罐、熱交換器、熱水儲罐，溶液冷卻器的熱水出水口與熱交換器的熱水進(jìn)水口連接，冷水儲罐連接在溶液冷卻器的冷水進(jìn)水口和熱交換器的冷水出水口之間，塔頂冷凝器的熱水出水口也與熱交換器的熱水進(jìn)水口連接，塔頂冷凝器的冷水進(jìn)水口與冷水儲罐連接，熱交換器的冷水進(jìn)水口與厭氧發(fā)酵罐的冷水出水口連接，熱水儲罐連接在熱交換器的熱水出水口和厭氧發(fā)酵罐的熱水進(jìn)水口之間，厭氧發(fā)酵罐的冷水出水口通過管道連接厭氧發(fā)酵罐的熱水進(jìn)水口，溶液冷卻器設(shè)置在第一升壓泵和醇胺溶液泵之間，塔頂冷凝器設(shè)置在汽提塔的頂部和回流收集罐之間。脫水系統(tǒng)包括進(jìn)口分離器、第一干燥器、第二干燥器、再生氣加熱器、水分離器、再生氣壓縮機(jī)，進(jìn)口分離器分別與第一干燥器和第二干燥器連接，再生氣加熱器分別與第一干燥器和第二干燥器連接，水分離器分別與第一干燥器和第二干燥器連接，再生氣壓縮機(jī)連接在水分離器和進(jìn)口分離器之間；脫水系統(tǒng)余熱利用裝置包括再生氣冷卻器、冷水儲罐、 熱交換器、熱水儲罐，再生氣冷卻器的熱水出水口與熱交換器的熱水進(jìn)水口連接，冷水儲罐連接在再生氣冷卻器的冷水進(jìn)水口和熱交換器的冷水出水口之間，熱交換器的冷水進(jìn)水口與厭氧發(fā)酵罐的冷水出水口連接，熱水儲罐連接在熱交換器的熱水出水口和厭氧發(fā)酵罐的熱水進(jìn)水口之間，厭氧發(fā)酵罐的冷水出水口通過管道連接厭氧發(fā)酵罐的熱水進(jìn)水口，再生氣冷卻器設(shè)置在水分離器和第一、第二干燥器之間。壓縮系統(tǒng)包括緩沖過濾器、多級壓縮機(jī)組、儲氣瓶，每級壓縮機(jī)組包括汽缸、排氣緩沖罐、液氣分離器，汽缸、排氣緩沖罐、液氣分離器依次連接，后一級的汽缸與前一級的液氣分離器連接，最前一級的汽缸與緩沖過濾器連接，最后一級的液氣分離器與儲氣瓶連接； 壓縮系統(tǒng)余熱利用裝置包括多級冷卻器、冷水儲罐、熱交換器、熱水儲罐，每級冷卻器的熱水出水口與熱交換器的熱水進(jìn)水口連接，冷水儲罐連接在每級冷卻器的冷水進(jìn)水口和熱交換器的冷水出水口之間，熱交換器的冷水進(jìn)水口與厭氧發(fā)酵罐的冷水出水口連接，熱水儲罐連接在熱交換器的熱水出水口和厭氧發(fā)酵罐的熱水進(jìn)水口之間，厭氧發(fā)酵罐的冷水出水口通過管道連接厭氧發(fā)酵罐的熱水進(jìn)水口，每級冷卻器設(shè)置在每級排氣緩沖罐和每級液氣分離器之間。多級壓縮機(jī)組具體為四級壓縮機(jī)組，多級冷卻器為四級冷卻器。
一種車用壓縮生物天然氣生產(chǎn)方法，包括預(yù)處理工藝、厭氧發(fā)酵工藝、脫硫工藝、 脫氧工藝、脫碳工藝、脫水工藝、壓縮工藝、余熱利用工藝，生物質(zhì)原料經(jīng)過預(yù)處理工藝、厭氧發(fā)酵工藝、脫硫工藝、脫氧工藝、脫碳工藝、脫水工藝、壓縮工藝的處理后，得到車用壓縮生物天然氣；余熱利用工藝用于收集脫氧工藝、脫碳工藝、脫水工藝或壓縮工藝中產(chǎn)生的余熱，收集的余熱用于在厭氧發(fā)酵工藝中對厭氧發(fā)酵罐增溫保溫。余熱利用工藝采用的是水冷的方式。本發(fā)明在車用壓縮生物天然氣的生產(chǎn)過程中，將沼氣脫氧、脫碳、脫水和壓縮工藝過程中產(chǎn)生的余熱經(jīng)過熱交換器生成高溫?zé)崴?，并將高溫?zé)崴糜趯捬醢l(fā)酵罐增溫保溫，實(shí)現(xiàn)車用壓縮生物天然氣生產(chǎn)設(shè)備的能源梯度綜合利用，提高系統(tǒng)的整體熱利用效率。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以降低車用壓縮生物天然氣生產(chǎn)能耗的20% 40%。


圖1是車用壓縮生物天然氣生產(chǎn)設(shè)備的示意圖。圖2是脫氧系統(tǒng)和脫氧系統(tǒng)余熱利用裝置的示意圖。圖3是脫碳系統(tǒng)和脫碳系統(tǒng)余熱利用裝置的示意圖。圖4是脫水系統(tǒng)和脫水系統(tǒng)余熱利用裝置的示意圖。圖5是壓縮系統(tǒng)和壓縮系統(tǒng)余熱利用裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式請參閱圖1，本發(fā)明車用壓縮生物天然氣生產(chǎn)設(shè)備由預(yù)處理系統(tǒng)、厭氧發(fā)酵罐、脫硫系統(tǒng)、脫氧系統(tǒng)、脫碳系統(tǒng)、脫水系統(tǒng)、壓縮系統(tǒng)、余熱利用裝置組成。生物質(zhì)原料經(jīng)過預(yù)處理系統(tǒng)、厭氧發(fā)酵罐、脫硫系統(tǒng)、脫氧系統(tǒng)、脫碳系統(tǒng)、脫水系統(tǒng)、壓縮系統(tǒng)的處理后，輸出車用壓縮生物天然氣。余熱利用裝置用于收集脫氧系統(tǒng)、脫碳系統(tǒng)、脫水系統(tǒng)或壓縮系統(tǒng)產(chǎn)生的余熱，收集的余熱用于對厭氧發(fā)酵罐增溫保溫。余熱利用裝置采用的是水冷的方式，即冷水經(jīng)過余熱利用裝置后變?yōu)闊崴瑹崴倭鹘?jīng)厭氧發(fā)酵罐，實(shí)現(xiàn)對厭氧發(fā)酵罐增溫保溫。相應(yīng)的，本發(fā)明車用壓縮生物天然氣生產(chǎn)方法包括預(yù)處理工藝、厭氧發(fā)酵工藝、脫硫工藝、脫氧工藝、脫碳工藝、脫水工藝、壓縮工藝、余熱利用工藝，生物質(zhì)原料經(jīng)過預(yù)處理工藝、厭氧發(fā)酵工藝、脫硫工藝、脫氧工藝、脫碳工藝、脫水工藝、壓縮工藝的處理后，得到車用壓縮生物天然氣。余熱利用工藝收集脫氧工藝、脫碳工藝、脫水工藝或壓縮工藝中產(chǎn)生的余熱，收集的余熱用于在厭氧發(fā)酵工藝中對厭氧發(fā)酵罐增溫保溫。本發(fā)明中，預(yù)處理系統(tǒng)、厭氧發(fā)酵系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)、脫氧系統(tǒng)、脫碳系統(tǒng)、脫水系統(tǒng)和壓縮系統(tǒng)是為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，在此不再贅述。而余熱利用裝置是本發(fā)明的創(chuàng)新之處，下面進(jìn)行詳細(xì)說明。余熱利用裝置具體可以是脫氧系統(tǒng)余熱利用裝置、脫碳系統(tǒng)余熱利用裝置、脫水系統(tǒng)余熱利用裝置、壓縮系統(tǒng)余熱利用裝置中的一種或幾種的組合。請參閱圖2，脫氧系統(tǒng)包括流量計(jì)、單向閥、凈化罐、催化脫氧反應(yīng)器、分離器，流量計(jì)、單向閥、凈化罐、催化脫氧反應(yīng)器、分離器通過管道依次連接。脫氧系統(tǒng)余熱利用裝置包括冷凝器、冷水儲罐、熱交換器、熱水儲罐，冷凝器的熱水出水口與熱交換器的熱水進(jìn)水口連接，冷水儲罐連接在冷凝器的冷水進(jìn)水口和熱交換器的冷水出水口之間，熱交換器的冷水進(jìn)水口與厭氧發(fā)酵罐的冷水出水口連接，熱水儲罐連接在熱交換器的熱水出水口和厭氧發(fā)酵罐的熱水進(jìn)水口之間，厭氧發(fā)酵罐的冷水出水口通過管道連接厭氧發(fā)酵罐的熱水進(jìn)水口，冷凝器設(shè)置在催化脫氧反應(yīng)器和分離器之間。冷凝器、熱交換器、冷水儲罐通過管道構(gòu)成一個密封的循環(huán)系統(tǒng)，從冷水儲罐流出的冷水經(jīng)過冷凝器時，與催化脫氧反應(yīng)器和分離器之間的連接管道進(jìn)行熱交換，變成熱水流入熱交換器，在熱交換器中進(jìn)行熱交換后，又變成冷水流入冷水儲罐。厭氧發(fā)酵罐、熱交換器、熱水儲罐通過管道也構(gòu)成一個密封的循環(huán)系統(tǒng)，從熱水儲罐流出的熱水進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵罐時，與厭氧發(fā)酵罐中的物料進(jìn)行熱交換，變成冷水流入熱交換器，在熱交換器中進(jìn)行熱交換后，又變成熱水流入熱水儲罐。由于在進(jìn)入下一個工藝環(huán)節(jié)之前需要將高溫沼氣進(jìn)行冷卻并脫出催化脫氧生成的水，因此設(shè)置有冷凝器。該冷凝器選用水冷方式，從冷凝器出來的熱水通過熱交換器后生成用于對厭氧發(fā)酵罐增溫保溫的熱水。請參閱圖3，脫炭系統(tǒng)包括第一出口分離器、第二出口分離器、吸收塔、閃蒸罐、過濾器、貧富液換熱器、第一升壓泵、醇胺溶液泵、汽提塔、第二升壓泵、回流收集罐、重沸器、 緩沖罐，第一出口分離器與吸收塔的底部連接，第二出口分離器與吸收塔的頂部連接，閃蒸罐和過濾器連接在吸收塔的底部和貧富液換熱器之間，醇胺溶液泵和第一升壓泵連接在吸收塔的頂部和貧富液換熱器之間，貧富液換熱器還與汽提塔的頂部連接，第二升壓泵連接在汽提塔和回流收集罐之間，回流收集罐還通過管道與汽提塔的頂部連接，重沸器與汽提塔的底部連接，重沸器和緩沖罐分別與貧富液換熱器連接。脫炭系統(tǒng)余熱利用裝置包括溶液冷卻器、塔頂冷凝器、冷水儲罐、熱交換器、熱水儲罐，溶液冷卻器的熱水出水口與熱交換器的熱水進(jìn)水口連接，冷水儲罐連接在溶液冷卻器的冷水進(jìn)水口和熱交換器的冷水出水口之間，塔頂冷凝器的熱水出水口也與熱交換器的熱水進(jìn)水口連接，塔頂冷凝器的冷水進(jìn)水口與冷水儲罐連接，熱交換器的冷水進(jìn)水口與厭氧發(fā)酵罐的冷水出水口連接，熱水儲罐連接在熱交換器的熱水出水口和厭氧發(fā)酵罐的熱水進(jìn)水口之間，厭氧發(fā)酵罐的冷水出水口通過管道連接厭氧發(fā)酵罐的熱水進(jìn)水口，溶液冷卻器設(shè)置在第一升壓泵和醇胺溶液泵之間，塔頂冷凝器設(shè)置在汽提塔的頂部和回流收集罐之間。溶液冷卻器、塔頂冷凝器、熱交換器、冷水儲罐通過管道構(gòu)成一個密封的循環(huán)系統(tǒng)，從冷水儲罐流出的冷水經(jīng)過溶液冷卻器和塔頂冷凝器時，在溶液冷卻器中與第一升壓泵和醇胺溶液泵之間的連接管道進(jìn)行熱交換，在塔頂冷凝器中與汽提塔頂部和回流收集罐之間的連接管道進(jìn)行熱交換，變成熱水流入熱交換器，在熱交換器中進(jìn)行熱交換后，又變成冷水流入冷水儲罐。厭氧發(fā)酵罐、熱交換器、熱水儲罐通過管道也構(gòu)成一個密封的循環(huán)系統(tǒng)，從熱水儲罐流出的熱水進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵罐時，與厭氧發(fā)酵罐中的物料進(jìn)行熱交換，變成冷水流入熱交換器，在熱交換器中進(jìn)行熱交換后，又變成熱水流入熱水儲罐。由于工藝要求，需要對吸收酸性氣體的醇胺溶液進(jìn)行冷卻，以及對含醇胺的酸性氣體進(jìn)行冷凝以回收醇胺，因此分別設(shè)置有溶液冷卻器和塔頂冷凝器。溶液冷卻器和塔頂冷凝器均選用水冷方式，從冷卻器和冷凝器出來的熱水通過熱交換器后生成用于對厭氧發(fā)酵罐增溫保溫的熱水。
請參閱圖4，脫水系統(tǒng)包括進(jìn)口分離器、第一干燥器、第二干燥器、再生氣加熱器、 水分離器、再生氣壓縮機(jī)，進(jìn)口分離器分別與第一干燥器和第二干燥器連接，再生氣加熱器分別與第一干燥器和第二干燥器連接，水分離器分別與第一干燥器和第二干燥器連接，再生氣壓縮機(jī)連接在水分離器和進(jìn)口分離器之間。與第一干燥器和第二干燥器連接的管道都由閥門進(jìn)行控制，閥門的打開或關(guān)閉狀態(tài)如圖中所示。脫水系統(tǒng)余熱利用裝置包括再生氣冷卻器、冷水儲罐、熱交換器、熱水儲罐，再生氣冷卻器的熱水出水口與熱交換器的熱水進(jìn)水口連接，冷水儲罐連接在再生氣冷卻器的冷水進(jìn)水口和熱交換器的冷水出水口之間，熱交換器的冷水進(jìn)水口與厭氧發(fā)酵罐的冷水出水口連接，熱水儲罐連接在熱交換器的熱水出水口和厭氧發(fā)酵罐的熱水進(jìn)水口之間，厭氧發(fā)酵罐的冷水出水口通過管道連接厭氧發(fā)酵罐的熱水進(jìn)水口，再生氣冷卻器設(shè)置在水分離器和第一、第二干燥器之間。再生氣冷卻器、熱交換器、冷水儲罐通過管道構(gòu)成一個密封的循環(huán)系統(tǒng)，從冷水儲罐流出的冷水經(jīng)過再生氣冷卻器時，與水分離器和第一、第二干燥器之間的連接管道進(jìn)行熱交換，變成熱水流入熱交換器，在熱交換器中進(jìn)行熱交換后，又變成冷水流入冷水儲罐。厭氧發(fā)酵罐、熱交換器、熱水儲罐通過管道也構(gòu)成一個密封的循環(huán)系統(tǒng)，從熱水儲罐流出的熱水進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵罐時，與厭氧發(fā)酵罐中的物料進(jìn)行熱交換，變成冷水流入熱交換器，在熱交換器中進(jìn)行熱交換后，又變成熱水流入熱水儲罐。由于工藝要求，當(dāng)?shù)谝桓稍锲魑矫撍耐瑫r，需要對第二干燥器進(jìn)行再生和冷卻，此時需要對再生氣進(jìn)行冷卻以去除再生氣中的水，因此設(shè)置有再生氣冷卻器。該再生氣冷卻器選用水冷方式，從再生氣冷卻器出來的熱水通過熱交換器后生成用于對厭氧發(fā)酵罐增溫保溫的熱水。請參閱圖5，壓縮系統(tǒng)包括緩沖過濾器、多級壓縮機(jī)組、儲氣瓶，每級壓縮機(jī)組包括汽缸、排氣緩沖罐、液氣分離器，汽缸、排氣緩沖罐、液氣分離器依次連接，后一級的汽缸與前一級的液氣分離器連接，最前一級的汽缸與緩沖過濾器連接，最后一級的液氣分離器與儲氣瓶連接。壓縮系統(tǒng)余熱利用裝置包括多級冷卻器、冷水儲罐、熱交換器、熱水儲罐，每級冷卻器的熱水出水口與熱交換器的熱水進(jìn)水口連接，冷水儲罐連接在每級冷卻器的冷水進(jìn)水口和熱交換器的冷水出水口之間，熱交換器的冷水進(jìn)水口與厭氧發(fā)酵罐的冷水出水口連接，熱水儲罐連接在熱交換器的熱水出水口和厭氧發(fā)酵罐的熱水進(jìn)水口之間，厭氧發(fā)酵罐的冷水出水口通過管道連接厭氧發(fā)酵罐的熱水進(jìn)水口，每級冷卻器設(shè)置在每級排氣緩沖罐和每級液氣分離器之間。多級冷卻器、熱交換器、冷水儲罐通過管道構(gòu)成一個密封的循環(huán)系統(tǒng)，從冷水儲罐流出的冷水經(jīng)過多級冷卻器時，與多級壓縮機(jī)組進(jìn)行熱交換，變成熱水流入熱交換器，在熱交換器中進(jìn)行熱交換后，又變成冷水流入冷水儲罐。厭氧發(fā)酵罐、熱交換器、熱水儲罐通過管道也構(gòu)成一個密封的循環(huán)系統(tǒng)，從熱水儲罐流出的熱水進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵罐時，與厭氧發(fā)酵罐中的物料進(jìn)行熱交換，變成冷水流入熱交換器，在熱交換器中進(jìn)行熱交換后，又變成熱水流入熱水儲罐。車用天然氣常規(guī)加氣站通常采用的是四級壓縮機(jī)組，用于將天然氣壓縮到25MPa， 由于每級壓縮機(jī)組排出的氣體溫度都較高，在進(jìn)入下一級壓縮機(jī)組前需要先冷卻降溫；壓縮機(jī)組的氣缸在工作過程中溫度較高，也需要進(jìn)行冷卻；壓縮機(jī)組的潤滑油因帶走機(jī)器的摩擦熱而溫度升高，同樣需要進(jìn)行冷卻。對于四級壓縮機(jī)組，相應(yīng)設(shè)置四級冷卻器對每級氣缸排出的氣體進(jìn)行冷卻，每級冷卻器均選用水冷方式，從每級冷卻器出來的熱水通過熱交換器后生成用于對厭氧發(fā)酵罐增溫保溫的熱水。當(dāng)脫氧系統(tǒng)余熱利用裝置、脫碳系統(tǒng)余熱利用裝置、脫水系統(tǒng)余熱利用裝置、壓縮系統(tǒng)余熱利用裝置同時存在時，冷水儲罐、熱交換器、熱水儲罐是共用的。本發(fā)明在車用壓縮生物天然氣的生產(chǎn)過程中，將沼氣脫氧、脫碳、脫水和壓縮工藝過程中產(chǎn)生的余熱經(jīng)過熱交換器生成高溫?zé)崴⒏邷責(zé)崴糜趯捬醢l(fā)酵罐增溫保溫，實(shí)現(xiàn)能源的梯度綜合利用。本發(fā)明針對沼氣凈化提純壓縮工藝過程中產(chǎn)生的余熱品位高，厭氧發(fā)酵工藝的熱源品位要求低的特點(diǎn)，將沼氣凈化提純壓縮系統(tǒng)回收的熱量應(yīng)用到厭氧發(fā)酵罐，實(shí)現(xiàn)車用壓縮生物天然氣生產(chǎn)設(shè)備的能源梯度綜合利用，提高系統(tǒng)的整體熱利用效率。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以降低車用壓縮生物天然氣生產(chǎn)能耗的20% 40%。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種車用壓縮生物天然氣生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于包括預(yù)處理系統(tǒng)、厭氧發(fā)酵罐、脫硫系統(tǒng)、脫氧系統(tǒng)、脫碳系統(tǒng)、脫水系統(tǒng)、壓縮系統(tǒng)、余熱利用裝置，生物質(zhì)原料經(jīng)過預(yù)處理系統(tǒng)、厭氧發(fā)酵罐、脫硫系統(tǒng)、脫氧系統(tǒng)、脫碳系統(tǒng)、脫水系統(tǒng)、壓縮系統(tǒng)的處理后，輸出車用壓縮生物天然氣；余熱利用裝置用于收集脫氧系統(tǒng)、脫碳系統(tǒng)、脫水系統(tǒng)或壓縮系統(tǒng)產(chǎn)生的余熱，收集的余熱用于對厭氧發(fā)酵罐增溫保溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用壓縮生物天然氣生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于余熱利用裝置采用的是水冷的方式，即冷水經(jīng)過余熱利用裝置后變?yōu)闊崴?，熱水再流?jīng)厭氧發(fā)酵罐，實(shí)現(xiàn)對厭氧發(fā)酵罐增溫保溫。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車用壓縮生物天然氣生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于余熱利用裝置是脫氧系統(tǒng)余熱利用裝置、脫碳系統(tǒng)余熱利用裝置、脫水系統(tǒng)余熱利用裝置、壓縮系統(tǒng)余熱利用裝置中的一種或幾種的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車用壓縮生物天然氣生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于脫氧系統(tǒng)包括流量計(jì)、單向閥、凈化罐、催化脫氧反應(yīng)器、分離器，流量計(jì)、單向閥、凈化罐、催化脫氧反應(yīng)器、分離器通過管道依次連接；脫氧系統(tǒng)余熱利用裝置包括冷凝器、冷水儲罐、熱交換器、熱水儲罐，冷凝器的熱水出水口與熱交換器的熱水進(jìn)水口連接，冷水儲罐連接在冷凝器的冷水進(jìn)水口和熱交換器的冷水出水口之間，熱交換器的冷水進(jìn)水口與厭氧發(fā)酵罐的冷水出水口連接，熱水儲罐連接在熱交換器的熱水出水口和厭氧發(fā)酵罐的熱水進(jìn)水口之間，厭氧發(fā)酵罐的冷水出水口通過管道連接厭氧發(fā)酵罐的熱水進(jìn)水口，冷凝器設(shè)置在催化脫氧反應(yīng)器和分離器之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車用壓縮生物天然氣生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于脫炭系統(tǒng)包括第一出口分離器、第二出口分離器、吸收塔、閃蒸罐、過濾器、貧富液換熱器、第一升壓泵、醇胺溶液泵、汽提塔、第二升壓泵、回流收集罐、重沸器、緩沖罐，第一出口分離器與吸收塔的底部連接，第二出口分離器與吸收塔的頂部連接，閃蒸罐和過濾器連接在吸收塔的底部和貧富液換熱器之間，醇胺溶液泵和第一升壓泵連接在吸收塔的頂部和貧富液換熱器之間， 貧富液換熱器還與汽提塔的頂部連接，第二升壓泵連接在汽提塔和回流收集罐之間，回流收集罐還通過管道與汽提塔的頂部連接，重沸器與汽提塔的底部連接，重沸器和緩沖罐分別與貧富液換熱器連接；脫炭系統(tǒng)余熱利用裝置包括溶液冷卻器、塔頂冷凝器、冷水儲罐、 熱交換器、熱水儲罐，溶液冷卻器的熱水出水口與熱交換器的熱水進(jìn)水口連接，冷水儲罐連接在溶液冷卻器的冷水進(jìn)水口和熱交換器的冷水出水口之間，塔頂冷凝器的熱水出水口也與熱交換器的熱水進(jìn)水口連接，塔頂冷凝器的冷水進(jìn)水口與冷水儲罐連接，熱交換器的冷水進(jìn)水口與厭氧發(fā)酵罐的冷水出水口連接，熱水儲罐連接在熱交換器的熱水出水口和厭氧發(fā)酵罐的熱水進(jìn)水口之間，厭氧發(fā)酵罐的冷水出水口通過管道連接厭氧發(fā)酵罐的熱水進(jìn)水口，溶液冷卻器設(shè)置在第一升壓泵和醇胺溶液泵之間，塔頂冷凝器設(shè)置在汽提塔的頂部和回流收集罐之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車用壓縮生物天然氣生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于脫水系統(tǒng)包括進(jìn)口分離器、第一干燥器、第二干燥器、再生氣加熱器、水分離器、再生氣壓縮機(jī)，進(jìn)口分離器分別與第一干燥器和第二干燥器連接，再生氣加熱器分別與第一干燥器和第二干燥器連接，水分離器分別與第一干燥器和第二干燥器連接，再生氣壓縮機(jī)連接在水分離器和進(jìn)口分離器之間；脫水系統(tǒng)余熱利用裝置包括再生氣冷卻器、冷水儲罐、熱交換器、熱水儲罐，再生氣冷卻器的熱水出水口與熱交換器的熱水進(jìn)水口連接，冷水儲罐連接在再生氣冷卻器的冷水進(jìn)水口和熱交換器的冷水出水口之間，熱交換器的冷水進(jìn)水口與厭氧發(fā)酵罐的冷水出水口連接，熱水儲罐連接在熱交換器的熱水出水口和厭氧發(fā)酵罐的熱水進(jìn)水口之間，厭氧發(fā)酵罐的冷水出水口通過管道連接厭氧發(fā)酵罐的熱水進(jìn)水口，再生氣冷卻器設(shè)置在水分離器和第一、第二干燥器之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車用壓縮生物天然氣生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于壓縮系統(tǒng)包括緩沖過濾器、多級壓縮機(jī)組、儲氣瓶，每級壓縮機(jī)組包括汽缸、排氣緩沖罐、液氣分離器，汽缸、排氣緩沖罐、液氣分離器依次連接，后一級的汽缸與前一級的液氣分離器連接，最前一級的汽缸與緩沖過濾器連接，最后一級的液氣分離器與儲氣瓶連接；壓縮系統(tǒng)余熱利用裝置包括多級冷卻器、冷水儲罐、熱交換器、熱水儲罐，每級冷卻器的熱水出水口與熱交換器的熱水進(jìn)水口連接，冷水儲罐連接在每級冷卻器的冷水進(jìn)水口和熱交換器的冷水出水口之間，熱交換器的冷水進(jìn)水口與厭氧發(fā)酵罐的冷水出水口連接，熱水儲罐連接在熱交換器的熱水出水口和厭氧發(fā)酵罐的熱水進(jìn)水口之間，厭氧發(fā)酵罐的冷水出水口通過管道連接厭氧發(fā)酵罐的熱水進(jìn)水口，每級冷卻器設(shè)置在每級排氣緩沖罐和每級液氣分離器之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的車用壓縮生物天然氣生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于多級壓縮機(jī)組為四級壓縮機(jī)組，多級冷卻器為四級冷卻器。
9.一種車用壓縮生物天然氣生產(chǎn)方法，包括預(yù)處理工藝、厭氧發(fā)酵工藝、脫硫工藝、脫氧工藝、脫碳工藝、脫水工藝、壓縮工藝，生物質(zhì)原料經(jīng)過預(yù)處理工藝、厭氧發(fā)酵工藝、脫硫工藝、脫氧工藝、脫碳工藝、脫水工藝、壓縮工藝的處理后，得到車用壓縮生物天然氣；其特征在于還包括余熱利用工藝，余熱利用工藝用于收集脫氧工藝、脫碳工藝、脫水工藝或壓縮工藝中產(chǎn)生的余熱，收集的余熱用于在厭氧發(fā)酵工藝中對厭氧發(fā)酵罐增溫保溫。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的車用壓縮生物天然氣生產(chǎn)方法，其特征在于余熱利用工藝采用的是水冷的方式。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種車用壓縮生物天然氣生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)方法，所述生產(chǎn)設(shè)備包括預(yù)處理系統(tǒng)、厭氧發(fā)酵罐、脫硫系統(tǒng)、脫氧系統(tǒng)、脫碳系統(tǒng)、脫水系統(tǒng)、壓縮系統(tǒng)、余熱利用裝置，生物質(zhì)原料經(jīng)過預(yù)處理系統(tǒng)、厭氧發(fā)酵罐、脫硫系統(tǒng)、脫氧系統(tǒng)、脫碳系統(tǒng)、脫水系統(tǒng)、壓縮系統(tǒng)的處理后，輸出車用壓縮生物天然氣；余熱利用裝置用于收集脫氧系統(tǒng)、脫碳系統(tǒng)、脫水系統(tǒng)或壓縮系統(tǒng)產(chǎn)生的余熱，收集的余熱用于對厭氧發(fā)酵罐增溫保溫。本發(fā)明將沼氣脫氧、脫碳、脫水和壓縮工藝過程中產(chǎn)生的余熱經(jīng)過熱交換器生成高溫?zé)崴⒏邷責(zé)崴糜趯捬醢l(fā)酵罐增溫保溫，實(shí)現(xiàn)車用壓縮生物天然氣生產(chǎn)設(shè)備的能源梯度綜合利用，提高系統(tǒng)的整體熱利用效率。
文檔編號C12P1/00GK102321525SQ20111021409
公開日2012年1月18日 申請日期2011年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月28日
發(fā)明者孔曉英, 孫永明, 李 東, 李連華, 甄峰, 袁振宏 申請人:中國科學(xué)院廣州能源研究所