車用壓縮生物天然氣生產設備和生產方法
2023-05-22 08:10:06 1
專利名稱：車用壓縮生物天然氣生產設備和生產方法
技術領域：
本發明屬於能效提高領域，具體涉及一種車用壓縮生物天然氣生產設備和生產方法。
背景技術：
據2009年全國農村可再生能源統計資料，截至2008年底，沼氣年總產量121. 18 億立方米，相當於當年天然氣消費量的9%。考慮技術可行性和資源競爭性，我國可用於生產沼氣的生物質資源約折合1990億立方米當量沼氣，折合天然氣1200億立方米，相當於我國2008年天然氣消費量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電，其利用價值較低，沼氣開發利用企業的收益偏低。中國的天然氣汽車產業初具規模，天然氣汽車產業體系基本形成。截至2008年底，中國擁有CNG汽車約40萬輛，加氣站1000餘座，且每年都在增長。我國城市大氣汙染較為嚴重，國內油氣聯動機制長期維持，政府對天然氣產業發展給予政策支持，產業技術創新體系基本建成，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展潛力的天然氣利用市場。沼氣的主要成分為甲烷和二氧化碳，經過淨化提純壓縮後可以得到和CNG品質相同的車用壓縮生物天然氣，實現沼氣的高附加值利用。然而，就現有技術而言，利用有機廢棄物或生物質原料生產車用壓縮生物天然氣的生產成本相對較高，原因在於生產過程中需要大量的能耗投入。首先，沼氣發酵過程需要持續供熱以保證發酵溫度，若在夏季南方地區這部分能耗佔總沼氣產能的7%左右，若在冬季北方地區，這部分能耗將佔到22%左右。其次，在沼氣淨化、提純和壓縮過程中需要涉及增壓增溫等工藝操作，這部分能耗佔總沼氣產能的9%左右。這兩部分能耗加起來最多能佔總沼氣產能的30%左右。
發明內容
有鑑於此，有必要針對上述問題，提供一種能降低生產能耗的車用壓縮生物天然氣生產設備和生產方法。一種車用壓縮生物天然氣生產設備，包括預處理系統、厭氧發酵罐、脫硫系統、脫氧系統、脫碳系統、脫水系統、壓縮系統、餘熱利用裝置，生物質原料經過預處理系統、厭氧發酵罐、脫硫系統、脫氧系統、脫碳系統、脫水系統、壓縮系統的處理後，輸出車用壓縮生物天然氣；餘熱利用裝置用於收集脫氧系統、脫碳系統、脫水系統或壓縮系統產生的餘熱，收集的餘熱用於對厭氧發酵罐增溫保溫。餘熱利用裝置採用的是水冷的方式，即冷水經過餘熱利用裝置後變為熱水，熱水再流經厭氧發酵罐，實現對厭氧發酵罐增溫保溫。餘熱利用裝置是脫氧系統餘熱利用裝置、脫碳系統餘熱利用裝置、脫水系統餘熱利用裝置、壓縮系統餘熱利用裝置中的一種或幾種的組合。脫氧系統包括流量計、單向閥、淨化罐、催化脫氧反應器、分離器，流量計、單向閥、淨化罐、催化脫氧反應器、分離器通過管道依次連接；脫氧系統餘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水口連接，冷水儲罐連接在冷凝器的冷水進水口和熱交換器的冷水出水口之間，熱交換器的冷水進水口與厭氧發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酵罐的熱水進水口之間，厭氧發酵罐的冷水出水口通過管道連接厭氧發酵罐的熱水進水口，冷凝器設置在催化脫氧反應器和分離器之間。脫炭系統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、緩衝罐，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，重沸器和緩衝罐分別與貧富液換熱器連接；脫炭系統餘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水口連接，冷水儲罐連接在溶液冷卻器的冷水進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水口連接，塔頂冷凝器的冷水進水口與冷水儲罐連接，熱交換器的冷水進水口與厭氧發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酵罐的熱水進水口之間，厭氧發酵罐的冷水出水口通過管道連接厭氧發酵罐的熱水進水口，溶液冷卻器設置在第一升壓泵和醇胺溶液泵之間，塔頂冷凝器設置在汽提塔的頂部和回流收集罐之間。脫水系統包括進口分離器、第一乾燥器、第二乾燥器、再生氣加熱器、水分離器、再生氣壓縮機，進口分離器分別與第一乾燥器和第二乾燥器連接，再生氣加熱器分別與第一乾燥器和第二乾燥器連接，水分離器分別與第一乾燥器和第二乾燥器連接，再生氣壓縮機連接在水分離器和進口分離器之間；脫水系統餘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水口連接，冷水儲罐連接在再生氣冷卻器的冷水進水口和熱交換器的冷水出水口之間，熱交換器的冷水進水口與厭氧發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酵罐的熱水進水口之間，厭氧發酵罐的冷水出水口通過管道連接厭氧發酵罐的熱水進水口，再生氣冷卻器設置在水分離器和第一、第二乾燥器之間。壓縮系統包括緩衝過濾器、多級壓縮機組、儲氣瓶，每級壓縮機組包括汽缸、排氣緩衝罐、液氣分離器，汽缸、排氣緩衝罐、液氣分離器依次連接，後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衝過濾器連接，最後一級的液氣分離器與儲氣瓶連接； 壓縮系統餘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水口連接，冷水儲罐連接在每級冷卻器的冷水進水口和熱交換器的冷水出水口之間，熱交換器的冷水進水口與厭氧發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酵罐的熱水進水口之間，厭氧發酵罐的冷水出水口通過管道連接厭氧發酵罐的熱水進水口，每級冷卻器設置在每級排氣緩衝罐和每級液氣分離器之間。多級壓縮機組具體為四級壓縮機組，多級冷卻器為四級冷卻器。
一種車用壓縮生物天然氣生產方法，包括預處理工藝、厭氧發酵工藝、脫硫工藝、 脫氧工藝、脫碳工藝、脫水工藝、壓縮工藝、餘熱利用工藝，生物質原料經過預處理工藝、厭氧發酵工藝、脫硫工藝、脫氧工藝、脫碳工藝、脫水工藝、壓縮工藝的處理後，得到車用壓縮生物天然氣；餘熱利用工藝用於收集脫氧工藝、脫碳工藝、脫水工藝或壓縮工藝中產生的餘熱，收集的餘熱用於在厭氧發酵工藝中對厭氧發酵罐增溫保溫。餘熱利用工藝採用的是水冷的方式。本發明在車用壓縮生物天然氣的生產過程中，將沼氣脫氧、脫碳、脫水和壓縮工藝過程中產生的餘熱經過熱交換器生成高溫熱水，並將高溫熱水用於對厭氧發酵罐增溫保溫，實現車用壓縮生物天然氣生產設備的能源梯度綜合利用，提高系統的整體熱利用效率。 與現有技術相比，本發明可以降低車用壓縮生物天然氣生產能耗的20% 40%。
圖1是車用壓縮生物天然氣生產設備的示意圖。圖2是脫氧系統和脫氧系統餘熱利用裝置的示意圖。圖3是脫碳系統和脫碳系統餘熱利用裝置的示意圖。圖4是脫水系統和脫水系統餘熱利用裝置的示意圖。圖5是壓縮系統和壓縮系統餘熱利用裝置的示意圖。
具體實施例方式請參閱圖1，本發明車用壓縮生物天然氣生產設備由預處理系統、厭氧發酵罐、脫硫系統、脫氧系統、脫碳系統、脫水系統、壓縮系統、餘熱利用裝置組成。生物質原料經過預處理系統、厭氧發酵罐、脫硫系統、脫氧系統、脫碳系統、脫水系統、壓縮系統的處理後，輸出車用壓縮生物天然氣。餘熱利用裝置用於收集脫氧系統、脫碳系統、脫水系統或壓縮系統產生的餘熱，收集的餘熱用於對厭氧發酵罐增溫保溫。餘熱利用裝置採用的是水冷的方式，即冷水經過餘熱利用裝置後變為熱水，熱水再流經厭氧發酵罐，實現對厭氧發酵罐增溫保溫。相應的，本發明車用壓縮生物天然氣生產方法包括預處理工藝、厭氧發酵工藝、脫硫工藝、脫氧工藝、脫碳工藝、脫水工藝、壓縮工藝、餘熱利用工藝，生物質原料經過預處理工藝、厭氧發酵工藝、脫硫工藝、脫氧工藝、脫碳工藝、脫水工藝、壓縮工藝的處理後，得到車用壓縮生物天然氣。餘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生的餘熱，收集的餘熱用於在厭氧發酵工藝中對厭氧發酵罐增溫保溫。本發明中，預處理系統、厭氧發酵系統、脫硫系統、脫氧系統、脫碳系統、脫水系統和壓縮系統是為本領域技術人員所熟知的，在此不再贅述。而餘熱利用裝置是本發明的創新之處，下面進行詳細說明。餘熱利用裝置具體可以是脫氧系統餘熱利用裝置、脫碳系統餘熱利用裝置、脫水系統餘熱利用裝置、壓縮系統餘熱利用裝置中的一種或幾種的組合。請參閱圖2，脫氧系統包括流量計、單向閥、淨化罐、催化脫氧反應器、分離器，流量計、單向閥、淨化罐、催化脫氧反應器、分離器通過管道依次連接。脫氧系統餘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水口連接，冷水儲罐連接在冷凝器的冷水進水口和熱交換器的冷水出水口之間，熱交換器的冷水進水口與厭氧發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酵罐的熱水進水口之間，厭氧發酵罐的冷水出水口通過管道連接厭氧發酵罐的熱水進水口，冷凝器設置在催化脫氧反應器和分離器之間。冷凝器、熱交換器、冷水儲罐通過管道構成一個密封的循環系統，從冷水儲罐流出的冷水經過冷凝器時，與催化脫氧反應器和分離器之間的連接管道進行熱交換，變成熱水流入熱交換器，在熱交換器中進行熱交換後，又變成冷水流入冷水儲罐。厭氧發酵罐、熱交換器、熱水儲罐通過管道也構成一個密封的循環系統，從熱水儲罐流出的熱水進入厭氧發酵罐時，與厭氧發酵罐中的物料進行熱交換，變成冷水流入熱交換器，在熱交換器中進行熱交換後，又變成熱水流入熱水儲罐。由於在進入下一個工藝環節之前需要將高溫沼氣進行冷卻並脫出催化脫氧生成的水，因此設置有冷凝器。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後生成用於對厭氧發酵罐增溫保溫的熱水。請參閱圖3，脫炭系統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、 緩衝罐，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，重沸器和緩衝罐分別與貧富液換熱器連接。脫炭系統餘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水口連接，冷水儲罐連接在溶液冷卻器的冷水進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水口連接，塔頂冷凝器的冷水進水口與冷水儲罐連接，熱交換器的冷水進水口與厭氧發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酵罐的熱水進水口之間，厭氧發酵罐的冷水出水口通過管道連接厭氧發酵罐的熱水進水口，溶液冷卻器設置在第一升壓泵和醇胺溶液泵之間，塔頂冷凝器設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成一個密封的循環系統，從冷水儲罐流出的冷水經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行熱交換，變成熱水流入熱交換器，在熱交換器中進行熱交換後，又變成冷水流入冷水儲罐。厭氧發酵罐、熱交換器、熱水儲罐通過管道也構成一個密封的循環系統，從熱水儲罐流出的熱水進入厭氧發酵罐時，與厭氧發酵罐中的物料進行熱交換，變成冷水流入熱交換器，在熱交換器中進行熱交換後，又變成熱水流入熱水儲罐。由於工藝要求，需要對吸收酸性氣體的醇胺溶液進行冷卻，以及對含醇胺的酸性氣體進行冷凝以回收醇胺，因此分別設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後生成用於對厭氧發酵罐增溫保溫的熱水。
請參閱圖4，脫水系統包括進口分離器、第一乾燥器、第二乾燥器、再生氣加熱器、 水分離器、再生氣壓縮機，進口分離器分別與第一乾燥器和第二乾燥器連接，再生氣加熱器分別與第一乾燥器和第二乾燥器連接，水分離器分別與第一乾燥器和第二乾燥器連接，再生氣壓縮機連接在水分離器和進口分離器之間。與第一乾燥器和第二乾燥器連接的管道都由閥門進行控制，閥門的打開或關閉狀態如圖中所示。脫水系統餘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水口連接，冷水儲罐連接在再生氣冷卻器的冷水進水口和熱交換器的冷水出水口之間，熱交換器的冷水進水口與厭氧發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酵罐的熱水進水口之間，厭氧發酵罐的冷水出水口通過管道連接厭氧發酵罐的熱水進水口，再生氣冷卻器設置在水分離器和第一、第二乾燥器之間。再生氣冷卻器、熱交換器、冷水儲罐通過管道構成一個密封的循環系統，從冷水儲罐流出的冷水經過再生氣冷卻器時，與水分離器和第一、第二乾燥器之間的連接管道進行熱交換，變成熱水流入熱交換器，在熱交換器中進行熱交換後，又變成冷水流入冷水儲罐。厭氧發酵罐、熱交換器、熱水儲罐通過管道也構成一個密封的循環系統，從熱水儲罐流出的熱水進入厭氧發酵罐時，與厭氧發酵罐中的物料進行熱交換，變成冷水流入熱交換器，在熱交換器中進行熱交換後，又變成熱水流入熱水儲罐。由於工藝要求，當第一乾燥器吸附脫水的同時，需要對第二乾燥器進行再生和冷卻，此時需要對再生氣進行冷卻以去除再生氣中的水，因此設置有再生氣冷卻器。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後生成用於對厭氧發酵罐增溫保溫的熱水。請參閱圖5，壓縮系統包括緩衝過濾器、多級壓縮機組、儲氣瓶，每級壓縮機組包括汽缸、排氣緩衝罐、液氣分離器，汽缸、排氣緩衝罐、液氣分離器依次連接，後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衝過濾器連接，最後一級的液氣分離器與儲氣瓶連接。壓縮系統餘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水口連接，冷水儲罐連接在每級冷卻器的冷水進水口和熱交換器的冷水出水口之間，熱交換器的冷水進水口與厭氧發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酵罐的熱水進水口之間，厭氧發酵罐的冷水出水口通過管道連接厭氧發酵罐的熱水進水口，每級冷卻器設置在每級排氣緩衝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成一個密封的循環系統，從冷水儲罐流出的冷水經過多級冷卻器時，與多級壓縮機組進行熱交換，變成熱水流入熱交換器，在熱交換器中進行熱交換後，又變成冷水流入冷水儲罐。厭氧發酵罐、熱交換器、熱水儲罐通過管道也構成一個密封的循環系統，從熱水儲罐流出的熱水進入厭氧發酵罐時，與厭氧發酵罐中的物料進行熱交換，變成冷水流入熱交換器，在熱交換器中進行熱交換後，又變成熱水流入熱水儲罐。車用天然氣常規加氣站通常採用的是四級壓縮機組，用於將天然氣壓縮到25MPa， 由於每級壓縮機組排出的氣體溫度都較高，在進入下一級壓縮機組前需要先冷卻降溫；壓縮機組的氣缸在工作過程中溫度較高，也需要進行冷卻；壓縮機組的潤滑油因帶走機器的摩擦熱而溫度升高，同樣需要進行冷卻。對於四級壓縮機組，相應設置四級冷卻器對每級氣缸排出的氣體進行冷卻，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後生成用於對厭氧發酵罐增溫保溫的熱水。當脫氧系統餘熱利用裝置、脫碳系統餘熱利用裝置、脫水系統餘熱利用裝置、壓縮系統餘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。本發明在車用壓縮生物天然氣的生產過程中，將沼氣脫氧、脫碳、脫水和壓縮工藝過程中產生的餘熱經過熱交換器生成高溫熱水，並將高溫熱水用於對厭氧發酵罐增溫保溫，實現能源的梯度綜合利用。本發明針對沼氣淨化提純壓縮工藝過程中產生的餘熱品位高，厭氧發酵工藝的熱源品位要求低的特點，將沼氣淨化提純壓縮系統回收的熱量應用到厭氧發酵罐，實現車用壓縮生物天然氣生產設備的能源梯度綜合利用，提高系統的整體熱利用效率。與現有技術相比，本發明可以降低車用壓縮生物天然氣生產能耗的20% 40%。以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
權利要求
1.一種車用壓縮生物天然氣生產設備，其特徵在於包括預處理系統、厭氧發酵罐、脫硫系統、脫氧系統、脫碳系統、脫水系統、壓縮系統、餘熱利用裝置，生物質原料經過預處理系統、厭氧發酵罐、脫硫系統、脫氧系統、脫碳系統、脫水系統、壓縮系統的處理後，輸出車用壓縮生物天然氣；餘熱利用裝置用於收集脫氧系統、脫碳系統、脫水系統或壓縮系統產生的餘熱，收集的餘熱用於對厭氧發酵罐增溫保溫。
2.根據權利要求1所述的車用壓縮生物天然氣生產設備，其特徵在於餘熱利用裝置採用的是水冷的方式，即冷水經過餘熱利用裝置後變為熱水，熱水再流經厭氧發酵罐，實現對厭氧發酵罐增溫保溫。
3.根據權利要求2所述的車用壓縮生物天然氣生產設備，其特徵在於餘熱利用裝置是脫氧系統餘熱利用裝置、脫碳系統餘熱利用裝置、脫水系統餘熱利用裝置、壓縮系統餘熱利用裝置中的一種或幾種的組合。
4.根據權利要求3所述的車用壓縮生物天然氣生產設備，其特徵在於脫氧系統包括流量計、單向閥、淨化罐、催化脫氧反應器、分離器，流量計、單向閥、淨化罐、催化脫氧反應器、分離器通過管道依次連接；脫氧系統餘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水口連接，冷水儲罐連接在冷凝器的冷水進水口和熱交換器的冷水出水口之間，熱交換器的冷水進水口與厭氧發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酵罐的熱水進水口之間，厭氧發酵罐的冷水出水口通過管道連接厭氧發酵罐的熱水進水口，冷凝器設置在催化脫氧反應器和分離器之間。
5.根據權利要求3所述的車用壓縮生物天然氣生產設備，其特徵在於脫炭系統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、緩衝罐，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，重沸器和緩衝罐分別與貧富液換熱器連接；脫炭系統餘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水口連接，冷水儲罐連接在溶液冷卻器的冷水進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水口連接，塔頂冷凝器的冷水進水口與冷水儲罐連接，熱交換器的冷水進水口與厭氧發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酵罐的熱水進水口之間，厭氧發酵罐的冷水出水口通過管道連接厭氧發酵罐的熱水進水口，溶液冷卻器設置在第一升壓泵和醇胺溶液泵之間，塔頂冷凝器設置在汽提塔的頂部和回流收集罐之間。
6.根據權利要求3所述的車用壓縮生物天然氣生產設備，其特徵在於脫水系統包括進口分離器、第一乾燥器、第二乾燥器、再生氣加熱器、水分離器、再生氣壓縮機，進口分離器分別與第一乾燥器和第二乾燥器連接，再生氣加熱器分別與第一乾燥器和第二乾燥器連接，水分離器分別與第一乾燥器和第二乾燥器連接，再生氣壓縮機連接在水分離器和進口分離器之間；脫水系統餘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水口連接，冷水儲罐連接在再生氣冷卻器的冷水進水口和熱交換器的冷水出水口之間，熱交換器的冷水進水口與厭氧發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酵罐的熱水進水口之間，厭氧發酵罐的冷水出水口通過管道連接厭氧發酵罐的熱水進水口，再生氣冷卻器設置在水分離器和第一、第二乾燥器之間。
7.根據權利要求3所述的車用壓縮生物天然氣生產設備，其特徵在於壓縮系統包括緩衝過濾器、多級壓縮機組、儲氣瓶，每級壓縮機組包括汽缸、排氣緩衝罐、液氣分離器，汽缸、排氣緩衝罐、液氣分離器依次連接，後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衝過濾器連接，最後一級的液氣分離器與儲氣瓶連接；壓縮系統餘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水口連接，冷水儲罐連接在每級冷卻器的冷水進水口和熱交換器的冷水出水口之間，熱交換器的冷水進水口與厭氧發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酵罐的熱水進水口之間，厭氧發酵罐的冷水出水口通過管道連接厭氧發酵罐的熱水進水口，每級冷卻器設置在每級排氣緩衝罐和每級液氣分離器之間。
8.根據權利要求7所述的車用壓縮生物天然氣生產設備，其特徵在於多級壓縮機組為四級壓縮機組，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方法，包括預處理工藝、厭氧發酵工藝、脫硫工藝、脫氧工藝、脫碳工藝、脫水工藝、壓縮工藝，生物質原料經過預處理工藝、厭氧發酵工藝、脫硫工藝、脫氧工藝、脫碳工藝、脫水工藝、壓縮工藝的處理後，得到車用壓縮生物天然氣；其特徵在於還包括餘熱利用工藝，餘熱利用工藝用於收集脫氧工藝、脫碳工藝、脫水工藝或壓縮工藝中產生的餘熱，收集的餘熱用於在厭氧發酵工藝中對厭氧發酵罐增溫保溫。
10.根據權利要求9所述的車用壓縮生物天然氣生產方法，其特徵在於餘熱利用工藝採用的是水冷的方式。
全文摘要
本發明涉及一種車用壓縮生物天然氣生產設備和生產方法，所述生產設備包括預處理系統、厭氧發酵罐、脫硫系統、脫氧系統、脫碳系統、脫水系統、壓縮系統、餘熱利用裝置，生物質原料經過預處理系統、厭氧發酵罐、脫硫系統、脫氧系統、脫碳系統、脫水系統、壓縮系統的處理後，輸出車用壓縮生物天然氣；餘熱利用裝置用於收集脫氧系統、脫碳系統、脫水系統或壓縮系統產生的餘熱，收集的餘熱用於對厭氧發酵罐增溫保溫。本發明將沼氣脫氧、脫碳、脫水和壓縮工藝過程中產生的餘熱經過熱交換器生成高溫熱水，並將高溫熱水用於對厭氧發酵罐增溫保溫，實現車用壓縮生物天然氣生產設備的能源梯度綜合利用，提高系統的整體熱利用效率。
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 優先權日2011年7月28日
發明者孔曉英, 孫永明, 李 東, 李連華, 甄峰, 袁振宏 申請人:中國科學院廣州能源研究所