氣體提純系統的製作方法
2023-05-28 00:23:41
氣體提純系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種氣體提純系統，包括：吸收塔、一級解吸塔、二級解吸塔、三級解吸塔、第一水泵、第二水泵和第一冷卻組件，吸收塔、一級解吸塔、二級解吸塔、三級解吸塔和第一水泵依次連接形成第一循環迴路，三級解吸塔、第二水泵和第一冷卻組件形成第二循環迴路，氣體提純系統還包括：蓄水池，具有蓄水池第一進水口、蓄水池第一出水口、蓄水池第二進水口以及蓄水池第二出水口，蓄水池通過蓄水池第一進水口和蓄水池第一出水口與三級解吸塔連接並形成第三循環迴路；第三水泵和第二冷卻組件，蓄水池通過蓄水池第二進水口和蓄水池第二出水口與第三水泵和第二冷卻組件連接並形成第四循環迴路。本實用新型有效地解決了運行成本較高的問題。
【專利說明】氣體提純系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及沼氣提純【技術領域】，具體而言，涉及一種氣體提純系統。
【背景技術】
[0002]在相同的壓力條件下，二氧化碳在洗滌液中的溶解度與溫度呈反比。沼氣提純是利用甲烷和二氧化碳在洗滌液中的溶解度不同，在一定的操作條件下在吸收塔用洗滌液將二氧化碳吸收，然後經過兩級解吸塔將洗滌液中的二氧化碳釋放，洗滌液返回吸收塔完成循環。如果除去沼氣中的二氧化碳，需要降低洗滌液的溫度。因此，在沼氣提純工藝中，洗滌液的溫度對產品純度的影響很大，要求洗滌液的溫度變化小。
[0003]現有技術中，如圖1所示，沼氣提純系統包括吸收塔1、一級解吸塔2、二級解吸塔
3、循環水泵7、冷水機組5、冷水罐6和工藝水泵4。洗滌液在吸收塔I完成吸收後，從吸收塔I的塔底去往一級解吸塔2的頂部。經過一級解吸塔2的解吸的洗滌液減壓至常壓後進入二級解吸塔3。洗滌液在二級解吸塔3中解吸後分成兩部分，一部分經循環水泵7加壓後進入冷水機組5冷卻後送入冷水罐6，另一部分靠液柱靜壓直接去往冷水罐6。兩部分不同溫度的洗滌液在冷水罐中混合均勻後，經過工藝水泵4送至吸收塔頂部完成循環。
[0004]隨著社會經濟的發展，對電力的需求越來越大，電力供應矛盾愈加突出。將對電力需求最旺盛的時間稱為「高峰」時間,其餘則為「低谷」時間。國內工業用電普遍存在峰谷電價，以河南省為例，峰谷時段的劃分為:尖峰時段:18:00 - 22:00 ;尖峰時段:8:00 一12:00 ;平值時段:12:00 — 18:00,22:00 — 24:00 ;低谷時段:0:00 — 8:00o 一般，大工業1-1OKv各時段的電價分別為:尖峰時段為0.813元/(千瓦時)，尖峰時段為0.722元/ (千瓦時)，平段時段為0.492元/ (千瓦時)，低谷時段為0.329元/ (千瓦時)。由上述可知，尖峰時間的電費貴，低谷時間的電費便宜。
[0005]沼氣在發酵過程中容易受環境溫度和原料廢水量的影響，造成產沼氣量的波動和沼氣組分和波動較大。同時，沼氣提純系統裝置受產品CNG (壓縮天然氣)儲存和銷售的制約，無法像通用化工裝置那樣連續運行，存在頻繁開停機問題。因此，沼氣提純系統在用電高峰期間運行時，電費貴，系統運行成本較高。
實用新型內容
[0006]本實用新型旨在提供一種氣體提純系統，以解決現有技術中氣體提純系統在用電高峰期間運行成本較高的問題。
[0007]為了實現上述目的，本實用新型提供了一種氣體提純系統，包括:吸收塔、一級解吸塔、二級解吸塔、三級解吸塔、第一水泵、第二水泵和第一冷卻組件，吸收塔、一級解吸塔、二級解吸塔、三級解吸塔和第一水泵依次連接形成第一循環迴路，三級解吸塔、第二水泵和第一冷卻組件形成第二循環迴路，氣體提純系統還包括:蓄水池，具有蓄水池第一進水口、蓄水池第一出水口、蓄水池第二進水口以及蓄水池第二出水口，蓄水池通過蓄水池第一進水口和蓄水池第一出水口與三級解吸塔連接並形成第三循環迴路；第三水泵和第二冷卻組件，蓄水池通過蓄水池第二進水口和蓄水池第二出水口與第三水泵和第二冷卻組件連接並形成第四循環迴路。
[0008]進一步地，三級解吸塔包括頂部進水口、中部進水口、第一出水口、第二出水口和第三出水口，頂部進水口與二級解吸塔連接，第一出水口與吸收塔連接，第一水泵設置在第一出水口與吸收塔之間，第一冷卻組件和第二水泵連接在第二出水口和中部進水口之間，蓄水池第一進水口與第三出水口連接。
[0009]進一步地，蓄水池第一出水口連接在第二出水口和第二水泵之間的管路的A點處。
[0010]進一步地,在第一出水口與第一水泵之間的管道上設有第一閥門，在第二出水口與A點之間的管道上設有第二閥門，在第三出水口與蓄水池第一進水口之間的管道上設有第三閥門，在蓄水池第一出水口與A點之間的管道上設有第四閥門，第二水泵設置在第二出水口和第一冷卻組件之間，在A點與第二水泵之間的管道上設有第五閥門。
[0011]進一步地，在第二水泵與第一冷卻組件之間的管道上設有第六閥門，在第一冷卻組件與中部進水口之間的管道上設有第七閥門。
[0012]進一步地，第三水泵設置在蓄水池第二出水口和第二冷卻組件之間，在蓄水池第二出水口與第三水泵之間的管道上設有第八閥門，在蓄水池第二進水口與第二冷卻組件之間的管道上設有第九閥門，在第三水泵與第二冷卻組件之間的管道上設有第十閥門。
[0013]應用本實用新型的技術方案，在用電低谷期間，蓄水池中蓄滿洗滌液，通過第四循環迴路對蓄水池中的洗滌液進行循環冷卻。具體地，通過第三水泵將蓄水池中的抽至第二冷卻組件中進行冷卻，冷卻後再返回到蓄水池中。這樣使蓄水池中的洗滌液一直處於較低的溫度範圍內。在用電高峰期間，只需利用蓄水池中的冷洗滌液就可以滿足氣體提純系統的正常循環過程，即開啟第三循環迴路，同時可以關閉第二循環迴路和第四循環迴路。這樣有效地減少了用電高峰期間運行設備的數量，大大地減少了氣體提純系統的運行成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0015]圖1示出了現有技術中的氣體提純系統的結構示意圖；以及
[0016]圖2示出了根據本實用新型的氣體提純系統的實施例的結構示意圖。
[0017]上述附圖包括以下附圖標記:
[0018]1、吸收塔；2、一級解吸塔；3、二級解吸塔；4、工藝水泵；5、冷水機組；6、冷水罐；
7、循環水泵；10、吸收塔；20、一級解吸塔；30、二級解吸塔；40、三級解吸塔；41、第一出水口 ；42、第二出水口 ；43、第三出水口 ；50、第一水泵；60、第二水泵；70、第一冷卻組件；80、第三水泵；90、第二冷卻組件；100、蓄水池。
【具體實施方式】
[0019]需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本實用新型。[0020]如圖2所示，本實施例的氣體提純系統包括吸收塔10、一級解吸塔20、二級解吸塔30、三級解吸塔40、第一水泵50、第二水泵60、第一冷卻組件70、蓄水池100、第三水泵80和第二冷卻組件90，吸收塔10、一級解吸塔20、二級解吸塔30、三級解吸塔40和第一水泵50依次連接形成第一循環迴路，三級解吸塔40、第二水泵60和第一冷卻組件70形成第二循環迴路，蓄水池100具有蓄水池第一進水口、蓄水池第一出水口、蓄水池第二進水口以及蓄水池第二出水口，蓄水池100通過蓄水池第一進水口和蓄水池第一出水口與三級解吸塔40連接並形成第三循環迴路，蓄水池100通過蓄水池第二進水口和蓄水池第二出水口與第三水泵80和第二冷卻組件90連接並形成第四循環迴路。優選地，氣體提純系統中的氣體主要適用於沼氣。
[0021]應用本實施例的氣體提純系統，在用電低谷期間，蓄水池100中蓄滿洗滌液，通過第四循環迴路對蓄水池100中的洗滌液進行循環冷卻。具體地，通過第三水泵80將蓄水池100中的抽至第二冷卻組件90中進行冷卻，冷卻後再返回到蓄水池100中。這樣使蓄水池100中的洗滌液一直處於較低的溫度範圍內。在用電高峰期間，只需利用蓄水池100中的冷洗滌液就可以滿足氣體提純系統的正常循環過程，即開啟第三循環迴路，同時可以關閉第二循環迴路和第四循環迴路。這樣有效地減少了用電高峰期間運行設備的數量，大大地減少了氣體提純系統的運行成本。
[0022]在本實施例中，三級解吸塔40包括頂部進水口、中部進水口、第一出水口 41、第二出水口 42和第三出水口 43。頂部進水口與二級解吸塔30連接，第一出水口 41與吸收塔10連接，第一水泵50設置在第一出水口 41與吸收塔10之間，第一冷卻組件70和第二水泵60連接在第二出水口 42與中部進水口之間，第一出水口 41與第一水泵50連接，蓄水池第一進水口與第三出水口 43連接。
[0023]為了減少設備的使用數量，在本實施例中，蓄水池第一出水口連接在第二出水口42和第二水泵60之間的管道的A點處。
[0024]氣體提純系統的工作過程如下:
[0025]洗滌液在吸收塔10完成吸收後，從吸收塔10的塔底去往一級解吸塔20的頂部。經過一級解吸塔20的解吸的洗滌液減壓至常壓後進入二級解吸塔30。二級解吸塔30底部的洗滌液通過液柱靜壓自流至三級解吸塔40，洗滌液在三級解吸塔40中解吸後分成三部分。其中，第一部分洗滌液從第一出水口 41去往第一水泵50後送入吸收塔10，第一部分洗滌液稱為循環洗滌液。循環洗滌液進入吸收塔10進行下一次循環。第二部分洗滌液從第二出水口 42去往第二水泵60，通過第一冷卻組件70冷卻後從中部進水口進入三級解吸塔40中，第二部分洗滌液稱為冷卻洗滌液。第三部分洗滌液從第三出水口 43去往蓄水池100，第三部分洗滌液稱為蓄冷洗滌液。優選地，洗滌液為水。
[0026]在用電低谷期間，開啟第一水泵50、第二水泵60、第三水泵80、第一冷卻組件70和第二冷卻組件90。第二水泵60通過第二出水口 42從三級解吸塔40中抽取部分洗滌液送至第一冷卻組件70中，第一冷卻組件70將這部分洗滌液進行冷卻。冷卻後的洗滌液通過中部出水口進入三級解吸塔40中與三級解吸塔40中的洗滌液進行混合，混合後的洗滌液又分成三部分，重複循環過程，在此不再贅述。這樣混合後的洗滌液的溫度就降低了，進而使循環洗滌液的溫度也降低了，有效地降低了氣體提純系統的洗滌液的溫度，保證了氣體提純系統能夠在預設的溫度的範圍內進行穩定的運行。第三水泵80通過蓄水池第二出水口從蓄水池100中抽取洗滌液至第二冷卻組件90中，第二冷卻組件90將洗滌液進行冷卻，冷卻後的洗滌液通過蓄水池第二進水口流入蓄水池100中，然後重複上述過程。這樣可以使蓄水池100中的洗滌液的溫度保持在預設的溫度範圍內，蓄水池100中的洗滌液作為備用洗滌液。
[0027]在用電高峰期間，關閉第一冷卻組件70、第二冷卻組件90和第三水泵80，開啟第一水泵50和第二水泵60。這時，三級解吸塔40的洗滌液分成兩部分，關閉去往第一冷卻組件70的冷卻洗滌液，開啟從蓄水池第一出水口去往第一冷卻組件70的通路。利用蓄水池100中的蓄冷洗滌液對氣體提純系統提供低溫的洗滌液，蓄冷洗滌液的在氣體提純系統的循環過程與上述冷卻洗滌液的循環過程類似，在此不再詳細贅述。使用蓄水池100中的洗滌液就可以保證氣體提純系統的正常運行。關閉第二冷卻組件90和關閉第一冷卻組件70中的冷卻功能，這樣減少了用電高峰期間運行設備的數量，進而大大地減少了氣體提純系統運行費用。停機時將蓄水池100中貯存足夠的冷洗滌液，在氣體提純系統開機時，可直接使用蓄水池100中的蓄冷洗滌液，這樣可以減少系統啟動時間，增加了系統穩定性，進一步節約運行費用。
[0028]在用電平值期間，開啟第一水泵50、第二水泵60和第一冷卻組件70，為了進一步節省成本，部分開啟第二冷卻組件90和第三水泵80。用電平值期間的氣體提純系統的循環過程與用電低谷期間的循環過程相同，在此不再詳細贅述。
[0029]如圖1所示，現有技術中，氣體提純系統使用地上冷水罐6，二級解吸塔3的洗滌液是通過液柱靜壓進入冷水罐6的。一般來說，二級解吸塔3為立式解吸塔，冷水罐6採用臥式結構。以地平面為基準，冷水罐6放置在第一基礎上，二級解吸塔3放置在第二基礎上，第二基礎的上表面高度高於地平面兩米以上。為了克服管道和閥門阻力，第二基礎的上表面高度通常要比第一基礎的上表面高度高出2米以上。這樣才能保證二級解吸塔3的洗滌液可以靠液柱靜壓流至冷水罐6。而本實施例的氣體提純系統不需要使用冷水罐6，二級解吸塔30的高度也可降低了，減少了土建費用，節約投資。
[0030]現有技術中，由於受二級解吸塔3高度的限制，冷水罐6有效液位一般低於2米，冷水罐6通常採用臥式結構。為了保證兩部分不同溫度的洗滌液混合均勻，冷水罐6採用折流板結構，這樣使冷水罐6要有足夠大的尺寸,增加了水系統的佔地面積。而本實施例的氣體提純系統有效利用三級解吸塔40底部液相空間，減少了佔地面積，有效節約土地資源。
[0031]現有技術中，氣體提純系統運行時，冷水罐6內的液位高度通常為冷水罐6液位有效總高度的70%。在氣體提純系統停機或運行不慎時，由於受二級解吸塔3高度的限制，容易造成冷水罐6內的液位過低，使冷水罐6內的液位的可調節空間有限，導致工藝水泵4無法運行或者液位過高導致洗滌液溢流，這樣影響氣體提純系統的穩定性。而本實施例的氣體提純系統有效地利了用三級解吸塔40底部液相空間，有配以液位控制的調節閥，達到調節系統內的水流量穩定的作用。此外，還充分利用了蓄水池100的容積，系統停機時可將洗滌液儲存在蓄水池100中，有效地解決了停機時大量洗滌液有可能存在的溢流風險。從而使水泵的運行更加穩定，減少故障發生，延長設備壽命。
[0032]為了保證氣體提純系統的正常運行，在本實施例中，第一循環迴路的溫度在5° C至20° C的範圍內。為了保證在用電高峰期間氣體提純系統的正常運行，在本實施例中，蓄水池100的溫度在3° C至10° C的範圍內。優選地，在用電低谷和用電平值期間，保證蓄水池100中的水溫在3° C至5° C的範圍內。
[0033]為了節省佔地面積，在本實施例中，蓄水池100設置在地平面以下。優選地，蓄水池100為水泥池,水泥池設有保溫蓋板。
[0034]在本實施例中，在第一出水口 41與第一水泵50之間的管道上設有第一閥門，在第二出水口 42與A點之間的管道上設有第二閥門，在第三出水口 43與蓄水池第一進水口之間的管道上設有第三閥門，在蓄水池第一出水口與A點之間的管道上設有第四閥門，第二水泵60設置在第二出水口 42和第一冷卻組件70之間，在A點與第二水泵60之間的管道上設有第五閥門。
[0035]在本實施例中，在第二水泵60與第一冷卻組件70之間的管道上設有第六閥門，在第一冷卻組件70與中部進水口之間的管道上設有第七閥門。
[0036]在本實施例中，第三水泵80設置在蓄水池第二出水口和第二冷卻組件90之間，在蓄水池第二出水口與第三水泵80之間的管道上設有第八閥門，在蓄水池第二進水口與第二冷卻組件90之間的管道上設有第九閥門，第三水泵80與第二冷卻組件90之間的管道上設有第十閥門。
[0037]在用電低谷期間，打開第一閥門、第二閥門和第五閥門至第十閥門，同時關閉第三閥門和第四閥門，開啟第一水泵50、第二水泵60、第三水泵80、第一冷卻組件70和第二冷卻組件90。第三水泵80和第二冷卻組件90的開啟對蓄冷洗滌液進行冷卻，保證蓄水池100中的蓄冷洗滌液的溫度在預設的溫度範圍內。第二水泵60和第一冷卻組件70為氣體提純系統提供冷卻洗滌液，使氣體提純系統的洗滌液的溫度保持在預設的溫度範圍內，有效地保證氣體提純系統穩定的運行。
[0038]在用電平值期間，打開第一閥門、第二閥門和第五閥門至第十閥門，同時關閉第三閥門和第四閥門，開啟第一水泵50、第二水泵60和第一冷卻組件70，部分開啟第二冷卻組件90和第三水泵80。部分開啟第二冷卻組件90和第三水泵80對蓄冷洗滌液進行冷卻，也可以保持蓄水池100中的洗滌液的溫度在預設的溫度範圍內。第二水泵60和第一冷卻組件70的開啟為氣體提純系統提供冷卻洗滌液，使氣體提純系統的洗滌液的溫度保持在預設的溫度範圍內，有效地保證氣體提純系統穩定的運行。
[0039]在用電高峰期間，關閉第二閥門、第八閥門、第九閥門和第十閥門，同時打開第一閥門和第三閥門至第七閥門，開啟第一水泵50和第二水泵60，關閉第一冷卻組件70、第三水泵80和第二冷卻組件90。將蓄水池100中的洗滌液通過第二水泵60抽至三級解吸塔的中部，使這部分洗滌液與三級解吸塔40中的洗滌液進行混合，混合後的洗滌液的溫度降低了，以使氣體提純系統的洗滌液的溫度達到工藝設備需要。這樣減少了運行設備的數量，進而大大地減少了氣體提純系統的運行成本。
[0040]在本實施例中，蓄水池100的儲存水量的總容積在氣體提純系統的循環水量的30%?150%的範圍內。優選地，蓄水池100的儲存水量的總容積為氣體提純系統的循環水量的80%。在本實施例中，第二水泵60的揚程在26m?46m的範圍內，第三水泵80的揚程在1m?25m的範圍內。在本實施例中，第二水泵60的流量在第一水泵50的流量的15%?40%的範圍內，第三水泵80的流量在第一水泵50的流量的10%?30%的範圍內。優選地，第二水泵60的流量為第一水泵50的流量的20%，第三水泵80的流量為第一水泵50的流量的 15%。[0041]以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種氣體提純系統，包括: 吸收塔(10 )、一級解吸塔(20 )、二級解吸塔(30 )、三級解吸塔(40 )、第一水泵(50 )、第二水泵(60 )和第一冷卻組件(70 )，所述吸收塔(10 )、所述一級解吸塔(20 )、所述二級解吸塔(30 )、所述三級解吸塔(40 )和所述第一水泵(50 )依次連接形成第一循環迴路，所述三級解吸塔(40)、所述第二水泵(60)和所述第一冷卻組件(70)形成第二循環迴路， 其特徵在於，所述氣體提純系統還包括: 蓄水池(100)，具有蓄水池第一進水口、蓄水池第一出水口、蓄水池第二進水口以及蓄水池第二出水口，所述蓄水池(100)通過所述蓄水池第一進水口和所述蓄水池第一出水口與所述三級解吸塔(40)連接並形成第三循環迴路； 第三水泵(80)和第二冷卻組件(90)，所述蓄水池(100)通過所述蓄水池第二進水口和所述蓄水池第二出水口與所述第三水泵(80)和所述第二冷卻組件(90)連接並形成第四循環迴路。
2.根據權利要求1所述的氣體提純系統，其特徵在於，所述三級解吸塔(40)包括頂部進水口、中部進水口、第一出水口(41)、第二出水口(42)和第三出水口(43)，所述頂部進水口與所述二級解吸塔(30)連接，所述第一出水口(41)與所述吸收塔(10)連接，所述第一水泵(50)設置在所述第一出水口(41)與所述吸收塔(10)之間，所述第一冷卻組件(70)和所述第二水泵(60)連接在所述第二出水口(42)和所述中部進水口之間，所述蓄水池第一進水口與所述第三出水口(43)連接。
3.根據權利要求2所述的氣體提純系統，其特徵在於，所述蓄水池第一出水口連接在所述第二出水口(42)和所述第二水泵(60)之間的管路的A點處。
4.根據權利要求3所述的氣體提純系統，其特徵在於，在所述第一出水口(41)與所述第一水泵(50)之間的管道上設有第一閥門，在所述第二出水口(42)與所述A點之間的管道上設有第二閥門，在所述第三出水口(43)與所述蓄水池第一進水口之間的管道上設有第三閥門，在所述蓄水池第一出水口與所述A點之間的管道上設有第四閥門，所述第二水泵(60)設置在所述第二出水口(42)和所述第一冷卻組件(70)之間，在所述A點與第二水泵(60 )之間的管道上設有第五閥門。
5.根據權利要求4所述的氣體提純系統，其特徵在於，在所述第二水泵(60)與所述第一冷卻組件(70)之間的管道上設有第六閥門，在所述第一冷卻組件(70)與所述中部進水口之間的管道上設有第七閥門。
6.根據權利要求1所述的氣體提純系統，其特徵在於，所述第三水泵(80)設置在所述蓄水池第二出水口和所述第二冷卻組件(90 )之間，在所述蓄水池第二出水口與所述第三水泵(80)之間的管道上設有第八閥門，在所述蓄水池第二進水口與所述第二冷卻組件(90)之間的管道上設有第九閥門，在所述第三水泵(80)與所述第二冷卻組件(90)之間的管道上設有第十閥門。
【文檔編號】C10L3/10GK203820738SQ201420171902
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年4月10日 優先權日:2014年4月10日
【發明者】康相江, 王好民, 宋真真, 方鴿, 董妍妍, 郭小衛, 鄭黎 申請人:開封黃河空分集團有限公司