[發明專利]一種穩定連續脫除可燃氣體中硅氧烷的裝置

無效

• 申請號: 201110338779.4
• 申請日: 2011-11-01
• 公開（公告）號: CN102382701A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 李雅清;黃虎;張忠斌;吳未立;王慧
• 申請（專利權）人: 南京師范大學;南京碳環生物質科技有限公司
• 主分類號: C10L3/10
• 分類號: C10L3/10
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明涉及一種針對可燃氣體中雜質的去除裝置，其主要是用于去除可燃氣中的硅氧烷雜質，屬于可再生能源利用凈化領域。

背景技術

垃圾填埋氣、沼氣、石油伴生氣等生物質氣體中含有大量的甲烷，相比讓其排放到大氣中致使溫室效應惡化，用其作為原料來燃燒發電則更加節能環保。然而在垃圾填埋氣、沼氣、石油伴生氣體中含有一定量的硅氧烷等雜質和水分，在燃燒過程中會對設備造成危害。

若燃燒含揮發性硅氧烷的垃圾填埋氣，在內燃機內表面產生二氧化硅層，二氧化硅覆蓋層將會磨損發動機部件，并阻礙燃燒換熱和潤滑劑的潤滑作用；對于燃氣輪機則會影響其動平衡；粘稠的硅氧烷會堵塞過濾器和排污管道，阻礙氣體流動和液態雜質排放。此外，若燃料氣體中含有大量水分也會對設備造成腐蝕，降低燃燒換熱效率和發電效率，嚴重時甚至使發電機熄火，或無法點火，因此脫除可燃氣體中的水分及硅氧烷等雜質是十分必要的。

目前，生物質氣體脫除硅氧烷的方法較多，投入市場可行的有：吸附技術、吸收技術及深冷技術。吸附及吸收技術均須對吸附劑、吸收劑進行再生，且吸附劑隨濕度的增加對硅氧烷的吸附率降低，不僅處理效果不好而且成本增加。現已證明當壓力為25bar，溫度降低到-29℃時，垃圾填埋氣中的硅氧烷脫除率能達到95%；而且在該溫度下，填埋氣中的水分以及部分重碳烴雜質也可脫除；所以采用深冷法脫除生物質氣體中的硅氧烷是可行的。目前，在國內外對深冷法脫硅氧烷的研究也有不少，但存在除霜效果不佳，影響系統穩定及不能連續處理的問題。

美國一項發明專利：硅氧烷去除系統（公開號：US?2004/0045440?A1）采用一套配有兩個蒸發器的制冷系統，使來流的垃圾填埋氣通過預冷器后交替地通過兩個蒸發器，被冷卻處理后的氣體再回到預冷器用來冷卻來流的垃圾填埋氣。在制冷劑循環系統中，使節流后的制冷劑通入相對應的蒸發器來冷卻來流的垃圾填埋氣，同時利用制冷劑從冷凝器出來流經另一個蒸發器來過冷并對其除霜；兩個蒸發器如此交替循環，試圖達到連續對垃圾填埋氣進行冷卻脫除硅氧烷的效果，附圖1是該發明的結構示意圖。經實驗證明，該系統存在以下問題：1、該系統閥門切換過程中，來流的垃圾填埋氣在兩蒸發器轉換時溫度回升很高，在切換后，系統將來流氣體處理到設定溫度需要一個穩定過程，該階段對氣體的處理達不到要求，不能實現真正連續脫除硅氧烷；2、該系統的除霜方式為過冷除霜，在制冷劑循環系統中，易造成造成吸氣帶液，且制冷劑循環系統在兩蒸發器中的溫度、壓力等參數變化很大，系統的穩定性下降；3、該系統管道系統和控制系統復雜，且當處理氣體達不到預設溫度時，對來流氣體的預冷效果也下降，進而加大制冷系統的負荷，對整個系統的運行處理造成惡性循環。

發明內容

針對上述硅氧烷去除系統中存在的不足，本發明的目的是提供一種可實現真正連續脫除垃圾填埋氣中的硅氧烷及水分等雜質的裝置，能在保證制冷系統穩定運行的同時進行有效的除霜。

為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案為：

一種穩定連續脫除可燃氣體中硅氧烷的裝置，包括制冷循環系統、垃圾填埋氣循環系統以及監測與控制系統：

制冷循環系統包括壓縮機、氣液分離器、冷凝器、兩個蒸發器以及膨脹閥、干燥過濾器、視液鏡、多個閥門和管道；所述兩個蒸發器并聯，其并聯管路的進口通過三通閥依次連接視液鏡、干燥過濾器和冷凝器，并聯管路的出口通過三通閥依次連接氣液分離器和壓縮機；

垃圾填埋氣循環系統包括預冷換熱器、所述制冷循環系統的兩個并聯蒸發器、管道、三個排污裝置和多個閥門；所述兩個并聯蒸發器的并聯管路進口和出口分別通過三通閥與預冷換熱器連接；所述三個排污裝置分別與所述預冷換熱器和兩個并聯的蒸發器連接；所述兩個并聯蒸發器之間還通過閥門互連；

監測與控制系統包括多個溫感裝置、壓力表和閥門；溫感裝置分別設在所述預冷換熱器和兩個并聯的蒸發器上，還設在所述兩個并聯蒸發器的并聯管路的出口處；所述控制系統根據溫度的反饋值來控制閥門的開啟與關閉。

本發明的裝置采用兩個蒸發器并聯使用，具有如下有益效果：

（1）首次創新性地提出了來流氣體自除霜的方式。相比以往的熱氣旁通、過冷等除霜方式，本發明利用來流高溫氣體自身熱量來融化換熱器中的霜凍；除霜負荷由來流氣體承擔，直接進行熱質交換，除霜效果更好，并且可有效利用融霜冷量，使得來流氣體預冷效果更佳；