農村生物質能綜合利用系統及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種農村生物質能綜合利用系統及其方法。它包括順次相連的沼氣發(fā)生器、預處理設備、液化設備、液化天然氣儲罐、液化天然氣汽化器、燃氣發(fā)動機；所述預處理設備為制冷設備、吸附器或反應器；所述反應器為含有堿性溶液和金屬氧化物，去除沼氣中的二氧化碳和硫化氫的反應器；所述液化設備為制冷設備或低溫流體提供冷量的換熱器。本發(fā)明在傳統生物質能利用技術的基礎上引入了低溫液化工藝和設備，將含約50-70%甲烷的沼氣提純并轉化為高純度的液化天然氣，提高了生物沼氣的應用價值，拓展了其應用領域，為生物質利用領域提供了一種熱、電、冷等多元產出的新方法。
【專利說明】農村生物質能綜合利用系統及其方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及能源生產和高效利用領域，尤其涉及一種農村生物質能綜合利用系統及其方法。
【背景技術】
[0002]農村經濟中，動物糞便等養(yǎng)殖廢棄物、木屑等加工廢棄物、秸桿等農田廢棄物，都可以作為沼氣發(fā)生器的原料，制造沼氣?，F有的沼氣利用技術一般為直接作為廚房燃燒能源或利用燃氣發(fā)動機發(fā)電并同時產生熱水。由于沼氣僅含約50-70%的甲烷，其純度不高，導致能源利用效率較低，所含的雜質氣體也易影響燃氣發(fā)動機的工作穩(wěn)定，并在燃燒后產生有害廢氣。純凈的甲烷具有很高的能源利用效率，對沼氣進行提純后再利用，提高了生物沼氣的品質價值，也提供了更為多元化的高附加值應用。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現有技術的不足，提供一種農村生物質能綜合利用系統及其方法。
[0004]農村生物質能綜合利用系統包括順次相連的沼氣發(fā)生器、預處理設備、液化設備、液化天然氣儲罐、液化天然氣汽化器、燃氣發(fā)動機；所述預處理設備為制冷設備、吸附器或反應器；所述反應器為含有堿性溶液和金屬氧化物，去除沼氣中的二氧化碳和硫化氫的反應器；所述液化設備為 制冷設備或低溫流體提供冷量的換熱器。
[0005]所述的液化設備進氣口與液化天然氣儲罐出氣口相連。所述的液化天然氣汽化器熱流體端與冷庫相連。所述的液化天然氣儲罐與液化天然氣汽化器之間通過槽車運輸連接。
[0006]農村生物質能綜合利用方法的步驟如下:
O沼氣發(fā)生器生成沼氣；
2)將沼氣通入預處理設備，將甲烷之外的雜質氣體以冷凝、凝華、吸附或化學反應的方式分離，留下甲烷氣體；
3)將甲烷氣體通入液化設備，甲烷氣體釋放熱量冷凝為液體甲烷；
4)液體甲烷通入液化天然氣儲罐；
5)液化天然氣儲罐將液體甲烷輸入到液化天然氣汽化器中汽化形成氣體甲烷；
6)氣體甲烷再進入燃氣發(fā)動機燃燒，提供動力，廢熱用于生產熱水。
[0007]步驟4)所述的液體甲烷通入液化天然氣儲罐后，液體甲烷蒸發(fā)汽從液化天然氣儲罐出氣口輸送至液化設備進氣口，使蒸發(fā)汽再次液化。步驟5)所述的液化天然氣汽化器熱流體端從冷庫吸收熱量使液體甲烷汽化。
[0008]本發(fā)明在傳統生物質能利用技術的基礎上引入了低溫液化工藝和設備，將含約50-70%甲烷的沼氣提純并轉化為高純度的液化天然氣，提高了生物沼氣的應用價值，拓展了其應用領域，為生物質利用領域提供了一種熱、電、冷等多元產出的新方法。【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為農村生物質能綜合利用系統結構不意圖；
圖2為含再冷凝環(huán)路的農村生物質能綜合利用系統結構示意圖；
圖3為含冷庫的農村生物質能綜合利用系統結構示意圖；
圖4為含再冷凝環(huán)路和冷庫的農村生物質能綜合利用系統結構示意圖；
圖中，沼氣發(fā)生器1、預處理設備2、液化設備3、液化天然氣儲罐4、液化天然氣汽化器
5、燃氣發(fā)動機6、冷庫7。
【具體實施方式】
[0010]如圖1所示，農村生物質能綜合利用系統包括順次相連的沼氣發(fā)生器1、預處理設備2、液化設備3、液化天然氣儲罐4、液化天然氣汽化器5、燃氣發(fā)動機6。預處理設備2為采用堿性溶液和金屬氧化物去除沼氣中的二氧化碳和硫化氫的反應器；液化設備3采用斯特林制冷機；燃氣發(fā)動機6采用濰柴高壓直噴天然氣發(fā)動機。
[0011]如圖2所示，農村生物質能綜合利用系統包括順次相連的沼氣發(fā)生器1、預處理設備2、液化設備3、液化天然氣儲罐4、液化天然氣汽化器5、燃氣發(fā)動機6。液化天然氣儲罐4的氣體出口與液化設備3第二入口相連；預處理設備2為采用堿性溶液和金屬氧化物去除沼氣中的二氧化碳和硫化氫的反應器；液化設備3采用斯特林制冷機；燃氣發(fā)動機6為上柴T系列天然氣發(fā)動機。所述的液化設備3進氣口與液化天然氣儲罐4出氣口相連。
[0012]如圖3所示，農村生物質能綜合利用系統包括順次相連的沼氣發(fā)生器1、預處理設備2、液化設備3、液化天然氣儲罐4、液化天然氣汽化器5、燃氣發(fā)動機6，液化天然氣汽化器5熱流體端與冷庫7相連。預處理設備2為采用堿性溶液和金屬氧化物去除沼氣中的二氧化碳和硫化氫的反應器；液化設備3采用斯特林制冷機；燃氣發(fā)動機6為一汽錫柴天然氣發(fā)動機。
[0013]如圖4所示，農村生物質能綜合利用系統包括順次相連的沼氣發(fā)生器1、預處理設備2、液化設備3、液化天然氣儲罐4、液化天然氣汽化器5、燃氣發(fā)動機6，液化天然氣儲罐4的氣體出口與液化設備3入口相連，液化天然氣汽化器5熱流體端與冷庫7相連；預處理設備2為采用堿性溶液和金屬氧化物去除沼氣中的二氧化碳和硫化氫的反應器；液化設備3采用斯特林制冷機；燃氣發(fā)動機6為玉柴渦輪增壓天然氣發(fā)動機。
[0014]本發(fā)明所述的液化天然氣儲罐4與液化天然氣汽化器5之間可通過槽車運輸連接。
[0015]農村生物質能綜合利用方法的步驟如下:
1)沼氣發(fā)生器(I)生成沼氣；
2)將沼氣通入預處理設備(2)，將甲烷之外的雜質氣體以冷凝、凝華、吸附或化學反應的方式分離，留 下甲烷氣體；
3)將甲烷氣體通入液化設備(3)，甲烷氣體釋放熱量冷凝為液體甲烷；
4)液體甲烷通入液化天然氣儲罐(4)；
5)液化天然氣儲罐(4)將液體甲烷輸入到液化天然氣汽化器(5)中汽化形成氣體甲
燒;6)氣體甲烷再進入燃氣發(fā)動機(6)燃燒，提供動力，廢熱用于生產熱水。
[0016]步驟4)所述的液體甲烷通入液化天然氣儲罐(4)后，液體甲烷蒸發(fā)汽從液化天然氣儲罐(4)出氣口輸送至液化設備(3)進氣口，使蒸發(fā)汽再次液化。
[0017]步驟5)所述的液化天然氣汽化器(5)熱流體端從冷庫(7)吸收熱量使液體甲烷汽化。
[0018]本發(fā)明的工作過程如下:
沼氣發(fā)生器內的沼氣輸送至預處理設備，用冷凝、凝華、吸附或化學反應等過程除去二氧化碳等雜質氣體，留下高純度的甲烷，即天然氣。再將甲烷輸送至液化設備，使其放出熱量變成液體甲烷，即液化天然氣。液化天然氣流入液化天然氣儲罐儲存。需要進行使用時，液化天然氣儲罐將液化天然氣輸出至液化天然氣汽化器進行汽化，變成天然氣氣體。天然氣氣體輸送至燃氣發(fā)動機燃 燒發(fā)電，燃氣發(fā)動機的廢熱可以生產熱水。由于液化天然氣儲罐會產生少量蒸發(fā)氣，根據實際需要可增加回路，將蒸發(fā)氣輸送回液化設備再次液化冷凝。液化天然氣在液化天然氣汽化器中進行汽化時，會吸收熱量，可以將冷庫作為熱量來源，吸收冷庫內的熱量，在保持冷庫的低溫環(huán)境同時，降低相應冷庫制冷機的耗電量。
[0019]本發(fā)明在傳統生物質能利用技術的基礎上引入了低溫液化工藝和設備，將含約50-70%甲烷的沼氣提純并轉化為高純度的液化天然氣，提高了生物沼氣的應用價值，拓展了其應用領域，為生物質利用領域提供了一種熱、電、冷等多元產出的新方法。
【權利要求】
1.一種農村生物質能綜合利用系統，其特征在于包括順次相連的沼氣發(fā)生器(I)、預處理設備(2)、液化設備(3)、液化天然氣儲罐(4)、液化天然氣汽化器(5)、燃氣發(fā)動機(6)；所述預處理設備(2)為制冷設備、吸附器或反應器；所述反應器為含有堿性溶液和金屬氧化物，去除沼氣中的二氧化碳和硫化氫的反應器；所述液化設備(3)為制冷設備或低溫流體提供冷量的換熱器。
2.根據權利要求1所述的一種農村生物質能綜合利用系統，其特征在于所述的液化設備(3)進氣口與液化天然氣儲罐(4)出氣口相連。
3.根據權利要求1或2所述的一種農村生物質能綜合利用系統，其特征在于所述的液化天然氣汽化器(5)熱流體端與冷庫(7)相連。
4.根據權利要求1所述的一種農村生物質能綜合利用系統，其特征在于所述的液化天然氣儲罐(4)與液化天然氣汽化器(5)之間通過槽車運輸連接。
5.一種使用如權利要求1所述系統的農村生物質能綜合利用方法，其特征在于，它的步驟如下: 1)沼氣發(fā)生器(I)生成沼氣； 2)將沼氣通入預處理設備(2)，將甲烷之外的雜質氣體以冷凝、凝華、吸附或化學反應的方式分離，留下甲烷氣體； 3)將甲烷氣體通入液化設備(3)，甲烷氣體釋放熱量冷凝為液體甲烷； 4)液體甲烷通入 液化天然氣儲罐(4)； 5)液化天然氣儲罐(4)將液體甲烷輸入到液化天然氣汽化器(5)中汽化形成氣體甲燒; 6)氣體甲烷再進入燃氣發(fā)動機(6)燃燒，提供動力，廢熱用于生產熱水。
6.根據權利要求5所述的一種農村生物質能綜合利用方法，其特征在于，步驟4)所述的液體甲烷通入液化天然氣儲罐(4)后，液體甲烷蒸發(fā)汽從液化天然氣儲罐(4)出氣口輸送至液化設備(3)進氣口，使蒸發(fā)汽再次液化。
7.根據權利要求5或6所述的一種農村生物質能綜合利用方法，其特征在于，步驟5)所述的液化天然氣汽化器(5)熱流體端從冷庫(7)吸收熱量使液體甲烷汽化。
【文檔編號】F25J1/02GK103789058SQ201410017614
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月15日 優(yōu)先權日:2014年1月15日
【發(fā)明者】程章展 申請人:杭州克勞特低溫設備有限公司