垃圾填埋氣發電的預處理方法及其預處理裝置的制作方法

專利名稱：垃圾填埋氣發電的預處理方法及其預處理裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種氣體的預處理方法，尤其是涉及一種垃圾填埋氣的預 處理方法及其預處理裝置。
背景技術：
隨著我國國民經濟的快速發展，能源需求越來越大，開發新能源、可 再生能源是我國經濟可持續發展的戰略舉措。垃圾填埋氣作為一種清潔可 再生的生物質能，它的開發利用是落實科學發展觀和節能減排的重要途徑， 近幾年在我國得到快速的發展。
沼氣是一種混合氣體，主要成分是甲垸和二氧化碳。不同沼氣工程所
產生的沼氣，其組成有很大不同。但是，總的來說，甲烷含量一般為40 ~ 70%， 二氧化碳為30 - 60%,微量成分約為1%，主要是硫化氫、飽和水蒸汽、 高碳烴等，另外還含有氨、氮、氧、硫、鹽類，甚至物理微粒夾在氣體里， 這些少量的有害成分和水分在應用過程中會對設備和環境都將造成嚴重的 影響。
垃圾發電是把各種垃圾收集后，進行分類處理。其中主要方法有二 一是對垃圾進行高溫焚燒，這樣既徹底消滅了病源性生物和腐蝕性有機物， 又可以利用垃圾在高溫焚燒中產生的熱能轉化為高溫蒸氣，推動渦輪機轉 動，使發電機產生電能；二是對有機垃圾進行發酵、厭氧處理，最后干燥 脫硫，產生甲烷，也叫沼氣。再經沼氣燃燒，把熱能轉化為蒸氣，推動渦 輪機轉動，帶動發電機產生電能。
沼氣發電廠是以沼氣為燃料的，沼氣中含有少量有害成分和水分，且 沼氣的流量、壓力、溫度、濃度等都很不穩定，直接用于燃氣發電勢必造 成燃氣發電機的設備腐蝕、研磨等問題，從而會嚴重影響燃氣發動機的效 率和使用壽命，因此在利用沼氣之前，必須對其進行預處理以解決上述問 題。沼氣預處理系統安裝在燃氣發電機組進氣管的前面，它是沼氣發電工程非常重要的設備。
根據沼氣的成分，并結合燃氣發電機對氣源的要求，本設計的垃圾填 埋氣預處理系統具有脫水、除塵、增壓、穩壓、調溫等功能，可帶來很好 的社會效益和環境效益。
傳統的的垃圾發電方法及設備雖然對垃圾發電領域作出了一定的
貢獻，但是還是存在以下幾個方面的不足 對于垃圾填埋氣的利用率不高；
設備在先加壓輸送后排水的工藝中，增加設備負擔、加快了腐蝕， 浪費了驅動能源。
處理后的垃圾填埋氣有害成分及雜質高含量高，不適合于大規模、 高效率的利用垃圾填埋氣發電。

發明內容
鑒于現有技術中存在的上述問題，本發明的目的是提供一種利用率高、 可以大幅度的實現大規模、高純度利用垃圾填埋氣發電的預處理方法及其 預處理裝置。
為實現本發明的上述目的，本發明提供了一種垃圾填埋氣發電的預處 理方法，其中，所述垃圾填埋氣發電的預處理方法包括如下步驟
一種垃圾填埋氣發電的預處理方法，其中，所述垃圾填埋氣發電的預 處理方法包括如下步驟
a 、去除雜質，將垃圾填埋氣通過沼氣單向控制閥輸入一除沬分離器進 行氣液固分離，液態水和粉塵等雜質從除沬分離器下部出口排出，分離后 的垃圾填埋氣從除沬分離器上方輸出；
b、 冷卻脫水，將處理后的垃圾填埋氣進行冷卻并完成脫水，確保 垃圾填埋氣的相對濕度為60%~80%,并控制所述垃圾填埋氣溫度《 40°C;
c、 增壓輸氣，通過一鼓風機將垃圾填埋氣吸入并加以增壓輸送推動， 以滿足后續工藝對氣體的要求，其氣流速度控制在8m/s 25m/s之間；
d、 風冷，將氣體溫度調節至常溫，并滿足發電機組進氣溫度要求；e、精濾，即垃圾填埋氣通過精濾器進行進一步過濾，以去除垃圾填埋 氣中的固體顆粒、粉塵等雜質，使垃圾填埋氣中粉塵等雜質的含量<
10mg/Nm3;
根據本發明的上述構思，所述步驟b的冷卻包括一低溫冷卻過程。所 述低溫冷卻過程是指通過一冷水換熱器將所述垃圾填埋氣冷卻到溫度范圍 為5。C-10。C之間；
一個高溫冷卻過程是指通過一風冷卻器將所述加壓后的溫度升高的垃 圾填埋氣冷卻到溫度范圍為15t: 4(TC之間。
根據本發明的上述構思，所述步驟c的脫水是指將垃圾填埋氣通 過一冷水換熱器將垃圾填埋氣中的水氣冷凝下來，然后通過換熱器排 水水封進入排水管道。
根據本發明的上述構思，所述步驟e中的精濾指氣體進入過濾芯 片為不銹鋼濾芯的精濾器，將一定粒徑的固體雜質、粉塵等從氣體中 分離出來。
根據本發明的上述構思，所述步驟a中的除沬分離器為氣液固分 離器，可以初步分離出垃圾填埋氣中的游離水、大顆粒雜質、粉塵。
本發明還公開了一種垃圾填埋氣發電的預處理裝置，其中，所述預處 理裝置包括
一除沬分離器，用以分離出所述垃圾填埋氣中含有的游離水、固體顆 粒、粉塵等雜質，所述除沬分離器包括一用于吸收垃圾填埋氣的進氣端及
一用于將所述分離后的垃圾填埋氣輸出的輸出端；
一除沬分離器排水水封接在除沫分離器的下端，游離水、大顆粒 雜質、粉塵從這里排到排水管道。
一冷水換熱器，所述冷水換熱器連接于所述除沬分離器的輸出端， 并對所述從除沬分離器輸出的垃圾填埋氣進行冷卻、脫水。
所述冷水換熱器由冷水機組驅動， 一換熱器排水水封連接冷水換 熱器，用于將冷凝后的水排入排水管道。
至少一只鼓風機，所述鼓風機連接于所述冷水換熱器的輸出端，并將所述經分離垃圾填埋氣增壓輸送；
一風冷卻器與所述鼓風機連接，并將所述從鼓風機輸出的垃圾填
埋氣冷卻；
一連接于所述風冷卻器并用于將所述經上述設備處理過的垃圾填埋氣 進一步過濾的精濾器。
一智能控制單元被設置于系統當中，設置在精濾后管道中的壓力 傳感器通過壓力傳感器引入線將壓力數據傳入智能控制單元，此時如 果精濾后管道中的垃圾填埋氣壓力不超過規定值，則精濾后的垃圾填 埋氣通過發電沼氣管道送往發電機處。
如果此時精濾后管道中的垃圾填埋氣壓力已經超過規定值，則智 能控制單元控制自力式調節閥開啟，泄放掉多余的壓力，在一種實施 方式中，自力式調節閥可以實現壓力超過規定值就自動開啟，壓力降 到規定值以下時就自動關閉。泄放掉多余的壓力的精濾后的垃圾填埋 氣，回到沼氣單向控制閥的后面的初始沼氣管道中，參與新一輪處理 過程。
同時，智能控制單元控制鼓風機降低加壓壓力，調節精濾后管道 中的壓力。由此精濾后管道中的垃圾填埋氣壓力保持基本恒定，通過 發電沼氣管道送往發電機處。
所述精濾器連接精濾后管道，所述精濾后管道連接一個旁路管道， 旁路管道的另一端連接在精濾器的輸入端。
旁路管道主要用途有二 一是開停車時使用；二是精濾器維護時， 暫時的輸氣通道。
在精濾器的下方，一個精濾器排水水封將水和微粒排往排水管道。
整個排水管道連接一有液位調節功能的設備。
本發明的有益效果在于，克服了現有技術中的一個傳統觀念，即 一定要在粗濾之后就加壓輸送垃圾填埋氣，現有技術的作法既加大了 鼓風機的工作量，浪費了能源，也加大了對鼓風機的腐蝕，縮短了設 備的壽命。所以本發明將冷卻脫水工序提到增壓輸氣工序前面，克服傳統工藝的偏見。減小了鼓風機的工作量，節省了能源，也減少了對 鼓風機的腐蝕，延長了設備的壽命。
本發明的工藝比較理想地解決了垃圾填氣中有害成分及雜質對設 備、管道及發電機的腐蝕、磨損等問題，同時能提高垃圾填埋氣的利 用率。
因此本發明與現有技術相比較，具有利用垃圾填埋氣發電規模大、 利用率高等方面的優點。


. 圖l是本發明的垃圾填埋氣發電的預處理方法的流程圖2是本發明的垃圾填埋氣發電的預處理裝置結構方框示意圖。 圖中標號說明 IO智能控制單元，20沼氣單向控制閥，30除
沫分離器。
40除沬分離器排水水封，50冷水機組，60冷水換熱器，70換熱 器排水水封，80鼓風機，90風冷卻器，1Q0精濾器，IIO精濾器排水 水封，自力式調節閥。
201發電沼氣管道，202沼氣壓力調節閥前管道，203沼氣壓力調 節閥后管道，204進入初始沼氣前管道，205初始沼氣管道，206排水 管道，207精濾后管道，208旁路管道，209進風冷前管道，210進加 壓風機前管道。
301壓力傳感器引入線，302自力式調節閬控制線，303風機控制線。
具體實施例方式
為了進一步說明本發明的原理和結構，現結合圖1、圖2對本發明的 優選實施例進行詳細說明，然而所述實施例僅為提供說明與解釋之用，不 能用來限制本發明的專利保護范圍。
一種垃圾填埋氣發電的預處理方法，其中，所述垃圾填埋氣發電的預處理方法包括如下步驟
a 、去除雜質，將垃圾填埋氣通過沼氣單向控制閥20輸入一除沬分離 器30進行氣液固分離，液態水和粉塵等雜質從除沬分離器30下部出口排 出，分離后的垃圾填埋氣從除沬分離器30輸出；
b、 冷卻脫水，將處理后的垃圾填埋氣進行冷卻并完成脫水，確保 垃圾填埋氣的相對濕度為60%-80%,并控制所述垃圾填埋氣溫度《
c、 增壓輸氣，通過一鼓風機80將垃圾填埋氣吸入并加以增壓輸送推 動，以滿足后續工藝對氣體的要求，其氣流速度控制在8m/s 25m/s之間；
d、 風冷，將氣體溫度調節至常溫，并滿足發電機組進氣溫度要求；
e、 精濾，即垃圾填埋氣通過精濾器100進行進一步過濾，以去除垃圾 填埋氣中的固體顆粒、粉塵等雜質，使垃圾填埋氣中粉塵等雜質的含量《 10mg/Nm3。
根據本發明的上述構思，所述步驟b的冷卻包括一低溫冷卻過程。所 述低溫冷卻過程是指通過一冷水換熱器60將所述垃圾填埋氣冷卻到溫度范 圍為5°C -10。C之間。
一個高溫冷卻過程是指通過一風冷卻器90將所述加壓后的溫度升高 的垃圾填埋氣冷卻到溫度范圍為15。C 4(TC之間。
根據本發明的上述構思，所述步驟b的脫水是指將垃圾填埋氣通 過一冷水換熱器60將垃圾填埋氣中的水氣冷凝下來，然后通過換熱器 排水水封70進入排水管道206。
根據本發明的上述構思，所述步驟e中的精濾指氣體進入過濾芯 片為不銹鋼濾芯的精濾器100,將一定粒徑的固體雜質、粉塵等從氣 體中分離出來。
根據本發明的上述構思，所述步驟a中的除沬分離器30為氣液固 分離器，可以初步分離出垃圾填埋氣中的游離水、大顆粒雜質、粉塵。
本發明還公開了一種垃圾填埋氣發電的預處理裝置，其中，如圖2所 示，所述預處理裝置包括
10一除沬分離器30,用以分離出所述垃圾填埋氣中含有的游離水、固體
顆粒、粉塵等雜質，所述除沬分離器30包括一用于吸收垃圾填埋氣的進氣
端及一用于將所述分離后的垃圾填埋氣輸出的輸出端；
一除沫分離器排水水封40接在除沬分離器30的下端，游離水、 大顆粒雜質、粉塵從這里排到排水管道206。
一冷水換熱器60，所述冷水換熱器60連接于所述除沬分離器30 的輸出端，并對所述從除沬分離器30輸出的垃圾填埋氣進行冷卻、脫 水。
所述冷水換熱器60由冷水機組50驅動， 一換熱器排水水封70 連接冷水換熱器60，用于將冷凝后的水排入排水管道206。
進加壓風機前管道210連接冷水換熱器60和鼓風機80。
至少一只鼓風機80，所述鼓風機80連接于所述冷水換熱器60的 輸出端，并將所述經分離垃圾填埋氣增壓輸送；
一風冷卻器90與所述鼓風機80連接，并將所述從鼓風機80輸出 的垃圾填埋氣冷卻；
進風冷前管道209連接鼓風機80和風冷卻器90。
一連接于所述風冷卻器90并用于將所述經上述設備處理過的垃圾填 埋氣進一步過濾的精濾器IOO。
一智能控制單元10被設置于系統當中，設置在精濾后管道207 中的壓力傳感器(圖中未示出)通過壓力傳感器引入線301將壓力數 據傳入智能控制單元10，此時如果精濾后管道207中的垃圾填埋氣壓 力不超過規定值，則207精濾后的垃圾填埋氣通過發電沼氣管道201 送往發電機處。
如果此時精濾后管道207中的垃圾填埋氣壓力已經超過規定值， 則智能控制單元IO控制自力式調節閥120開啟，垃圾填埋氣通過沼氣 壓力調節閥前管道202,沼氣壓力調節閥后管道203，進入初始沼氣前 管道204,泄放掉多余的壓力，在一種實施方式中，自力式調節閥120 可以實現壓力超過規定值就自動開啟，壓力降到規定值以下時就自動關閉。泄放掉多余的壓力的精濾后的垃圾填埋氣，回到沼氣單向控制 閥20的后面的初始沼氣管道205中，參與新一輪處理過程。
同時，智能控制單元IO控制鼓風機80降低加壓壓力，調節精濾 后管道207中的壓力。由此精濾后管道207中的垃圾填埋氣壓力保持 基本恒定，通過發電沼氣管道201送往發電機處。
圖2中，所述精濾器100連接精濾后管道207，所述精濾后管道 207連接一個旁路管道208,旁路管道208的另 一端連接在精濾器100 的輸入端。
旁路管道主要用途有二 一是開停車時使用；二是精濾器維護時， 暫時的輸氣通道。
在精濾器100的下方， 一個精濾器排水水封iio將水和微粒排往 排水管道206。
排水管道206連接一有液位調節功能的設備。
所述智能控制單元IO連接并通過自力式調節閥控制線302、風機 控制線303分別控制鼓風機80和自力式調節閥120。
本發明的優點和有益效果在于，克服了現有技術中的一個傳統觀 念，即一定要在粗濾之后就加壓輸送垃圾填埋氣，這樣的作法既加大 了鼓風機80的工作量，浪費了能源，也加大了對鼓風機80的腐蝕，
縮短了設備的壽命。所以本發明將冷卻脫水工序提到增壓輸氣工序前 面，克服傳統工藝的偏見。減少了鼓風機80的工作量，節約了能源， 也減少了對鼓風機80的腐蝕，延長了設備的壽命。
同時本發明的工藝解決了垃圾填埋氣的利用率不高；制造出來的 垃圾填埋氣不適合于大規模、高效率的利用垃圾填埋氣發電等方面的 不足。
本發明具有利用垃圾填埋氣發電規模大、利用率高等方面的優點。
上述內容僅為本發明的較佳實施例及例舉的變型方式，并不用來 限制本發明，凡是在本發明的精神和原則之內，所作的任何無須創造 性思維的修改與改進，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1. 一種垃圾填埋氣發電的預處理方法，其特征在于所述垃圾填埋氣發電的預處理方法包括如下步驟a、去除雜質，將垃圾填埋氣通過沼氣單向控制閥(20)輸入一除沫分離器(30)進行氣液固分離，液態水和粉塵等雜質從除沫分離器(30)下部出口排出，分離后的垃圾填埋氣從除沫分離器(30)輸出；b、冷卻脫水，將處理后的垃圾填埋氣進行冷卻并完成脫水，確保垃圾填埋氣的相對濕度為60％～80％，并控制所述垃圾填埋氣溫度≤40℃；c、增壓輸氣，通過一鼓風機(80)將垃圾填埋氣吸入并加以增壓輸送推動，以滿足后續工藝對氣體的要求，其氣流速度控制在8m/s～25m/s之間；d、風冷，將氣體溫度調節至常溫，并滿足發電機組進氣溫度要求；e、精濾，即垃圾填埋氣通過精濾器(100)進行進一步過濾，以去除垃圾填埋氣中的固體顆粒、粉塵等雜質，使垃圾填埋氣中粉塵等雜質的含量≤10mg/Nm3。
2. 如權利要求l所述的垃圾填埋氣發電的預處理方法，其特征在于 所述步驟b的冷卻包括一低溫冷卻過程。所述低溫冷卻過程是指通過一冷水換熱器(60 )將所述垃圾填埋氣冷卻到溫度范圍為5°C ~ l(TC之間。
3. 如權利要求l所述的垃圾填埋氣發電的預處理方法，其特征在于: 所述步驟b的脫水是指將垃圾填埋氣通過一冷水換熱器(60)將垃圾 填埋氣中的水氣冷凝下來，然后通過換熱器排水水封(70)進入排水 管道(206 )。
4. 如權利要求l所述的垃圾填埋氣發電的預處理方法，其特征在于: 所述步驟d中的精濾指氣體進入過濾芯片為不銹鋼濾芯的精濾器(100)，將一定粒徑的固體雜質、粉塵等從氣體中分離出來。
5. 如權利要求l所述的垃圾填埋氣發電的預處理方法，其特征在于:所述步驟a中的除沬分離器(30)為氣液固分離器，可以初步分離出 垃圾填埋氣中的游離水、大顆粒雜質、粉塵。
6. —種垃圾填埋氣發電的預處理裝置，其特征在于 所述預處理裝置包括一除沬分離器(30)，用以分離出所述垃圾填埋氣中含有的游離水、 固體顆粒、粉塵等雜質，所述除沬分離器(30)包括一用于吸收垃圾填埋 氣的進氣端及一用于將所述分離后的垃圾填埋氣輸出的輸出端；一除沬分離器排水水封(4)接在除沬分離器(30)的下端，游 離水、大顆粒雜質、粉塵從這里排到排水管道(206 )。一冷水換熱器(60)，所述冷水換熱器(60)連接于所述除沫分 離器(30)的輸出端，并對所述從除沫分離器(30)輸出的垃圾填埋 氣進行冷卻、脫水。所述冷水換熱器(60)由冷水機組(50)驅動， 一換熱器排水水 封(70 )連接冷水換熱器(60 ),用于將冷凝后的水排入排水管道(206 );至少一只鼓風機(80)，所述鼓風機(80)連接于所述冷水換熱 器(60)的輸出端，并將所述經分離垃圾填埋氣增壓輸送；一風冷卻器(90)與所述鼓風機(80)連接，并將所述從鼓風機 (80)輸出的垃圾填埋氣冷卻；一連接于所述風冷卻器(90)并用于將所述經上述設備處理過的垃圾 填埋氣進一步過濾的精濾器(100)。
7. 如權利要求6所述的垃圾填埋氣發電的預處理裝置，其特征在于 所述鼓風機(80)連接一智能控制單元(10)，設置在精濾后管道(207 )中的壓力傳感器通過壓力傳感器引入線(301)將壓力數據 傳入智能控制單元UO)。
8. 如權利要求6所述的垃圾填埋氣發電的預處理裝置，其特征在于在所述精濾器uoo)的下方， 一個精濾器排水水封(iio)將水和微粒排往排水管道(206 ),排水管道(206 )連接一有液位調節功能 的設備。
9. 如權利要求7所述的垃圾填埋氣發電的預處理裝置，其特征在于所述智能控制單元(10 )連接并通過自力式調節閥控制線(302 )、 風機控制線(303 )分別控制鼓風機(80)和自力式調節閥(l20)。
10. 如權利要求6所述的垃圾填埋氣發電的預處理裝置，其特征在于所述精濾器UOO)連接精濾后管道(207 ),所述精濾后管道 (207 )連接一個旁路管道(208 ),旁路管道(208 )的另一端連接在精濾器(100)的輸入端。
全文摘要
一種垃圾填埋氣發電的預處理方法及預處理裝置，包括a.去除雜質；b.冷卻脫水，將處理后的垃圾填埋氣冷卻并脫水，確保垃圾填埋氣的相對濕度為60％～80％，并保證送出的垃圾填氣溫度≤40℃；c.增壓輸氣，通過一風機將垃圾填埋氣吸入并加以推動，其氣流速度控制在8m/s～25m/s之間，并使送出的垃圾填埋氣壓力在8Kpa～20Kpa間；d.風冷，將氣體溫度調節至常溫，并滿足發電機組進氣溫度要求；e.精濾，即垃圾填埋氣通過精濾裝置進一步過濾，去除垃圾填埋氣中的固體顆粒、粉塵等雜質，使氣中粉塵等雜質的含量≤10mg/Nm³；本發明具有節能環保，設備壽命長，可以實現大規模、高效率利用垃圾填埋氣發電等優點。
文檔編號B01D50/00GK101502736SQ20091010522
公開日2009年8月12日 申請日期2009年1月21日 優先權日2009年1月21日
發明者朱贊強, 賀少君 申請人:東莞市康達機電工程有限公司