一種液化天然氣摻混空氣補足沼氣的方法
2023-05-27 23:04:16 2
一種液化天然氣摻混空氣補足沼氣的方法
【專利摘要】本發明涉及一種液化天然氣摻混空氣補足沼氣的方法，包括：發酵罐產出的沼氣經脫水、脫硫、除雜後儲存於溼式儲氣罐中，當液位探測器監測到溼式儲氣罐內燃氣體積小於等於總容積的30％時，將監測到的信號反饋給混合器控制盤，開啟電磁閥，LNG鋼瓶組內液化天然氣經氣化器氣化後進入過濾器中分離成氣相天然氣和液相天然氣，氣相天然氣調壓後進入引射混合器內與空氣摻混，補足沼氣供應。本發明方法可使沼氣全年穩定、可持續性的供應，實現農村清潔能源的規範化、標準化供應。
【專利說明】—種液化天然氣摻混空氣補足沼氣的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種液化天然氣摻混空氣補足沼氣的方法，屬於新能源【技術領域】。
【背景技術】
[0002]在西氣東輸工程竣工投入運行後，中國燃氣行業進入了一個飛速發展的階段，天然氣消費量持續增長，承擔天然氣運輸、配送重任的天然氣管網建設處於高位運行中，燃氣普及率逐年提高。但是在遠離氣源地的偏遠地區，農民並未享受到這一清潔能源所帶來的便利。由於管道建設難度大、資金回收期長，農戶仍在使用以煤炭、秸杆等為主的汙染性燃料，與國家「節能減排」的號召相違背。
[0003]為了向遠離燃氣輸配管網的農戶供應清潔、方便的氣體燃料，國家頒布了一系列政策支持、推廣農村生物質能源利用技術。其中沼氣供應技術既能有效處理養殖業和農作物剩餘物燃燒產生的汙染問題，又能給農戶提供清潔能源，是最有希望實現產業化的一種。近些年在國家的大力支持下，中小型沼氣集中供應工程有了較快的發展，成為了沼氣新的發展方向。其標準體系初步建立，工藝技術日趨成熟，配套設備已達到或接近國際先進水平，國內已經研究開發了多種適合不同地區、不同物料、不同規模的發酵工藝，並建成多座示範工程。但是即使經過了十多年的投產運行，沼氣工程並沒有得到很好地推廣應用，最主要的原因便是生產與應用的不平衡，制約了農村沼氣集中供應的發展。
[0004]目前我國農村集中沼氣供應系統的發酵原料大致分為三類:富氮原料(禽畜糞便)、富碳原料(農作物秸杆)、常規混合原料(糞便與秸杆1:1配比混合)。經實驗驗證，以常規混合原料作為發酵原料時厭氧消化最優溫度在30°C以上，以富碳原料作為單一發酵原料時厭氧消化最優溫度在32°C以上，以富氮原料作為單一發酵原料時厭氧消化最優溫度在52°C以上。沼氣池溫度在15°C以上，才能保證此三類發酵原料正常產氣，並且不同發酵原料產氣率隨溫度降低而明顯降低。從上述數據可知，中國大部分地區冬季溫度都無法達到發酵原料產氣溫度下限致使冬季產氣量急劇減少甚至停止產氣，但冬季是沼氣需求量的高峰期，此供需不平衡的嚴峻形勢導致沼氣集中供應工程效益低下。為此提出了加設內置加熱盤管和外保溫設施以提高發酵溫度的解決方法，但這就意味著建造成本和運行費用增加，從經濟角度而言並不一定為農戶所接受。
[0005]隨著村鎮農民生活水平的不斷提高，農村炊事、生活熱水甚至室內採暖等生活指標將逐步接近城市居民水平，因此沼氣工程供應量達到需求量後才能在村鎮地區推廣應用。如何利用現有中小型沼氣工程，確保實現全年正常穩定的集中供氣，是農村沼氣開發利用的瓶頸問題。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是克服現有農村中小型沼氣工程因冬季氣溫降低，沼氣產量減少、無法按需供應的不足，提供一種液化天然氣摻混空氣補足沼氣的方法，本方法以常規能源摻混空氣，與沼氣在滿足互換性的條件下，將混合氣以任意比例與沼氣混合供應居民使用。本發明可使沼氣全年穩定、可持續性的供應，實現農村清潔能源的規範化、標準化供應。
[0007]本發明提供一種液化天然氣摻混空氣補足沼氣的方法，包括:
[0008]I)發酵罐產出的沼氣經脫水、脫硫裝置脫水、脫硫後，進入過濾器中去除雜質，除雜後的沼氣通過沼氣管路上打開的第二單向閥儲存於溼式儲氣罐中，液位探測器監測溼式儲氣罐的液位值,液位值通過液位計顯示,溼式儲氣罐由下部的水槽和上部套筒型塔節組成，塔節隨儲氣量的改變而升降。溼式儲氣罐內的沼氣壓力恆定為5000Pa，當溼式儲氣罐內燃氣量多時，塔節就上升，當燃氣量少時，塔節就下降。所以根據液位值能夠判斷溼式儲氣罐內燃氣的體積，液位探測器將監測到的液位值信號反饋給混合器控制盤，混合器控制盤控制氣化天然氣管路上電磁閥的開閉；
[0009]當液位探測器檢測到溼式儲氣罐內燃氣體積小於等於總容積的30%時，液位探測器將監測到的液位值信號反饋給混合器控制盤，開啟氣化天然氣管路上的電磁閥；
[0010]2)電磁閥開啟後，LNG鋼瓶組內液化天然氣經氣化器氣化後進入過濾器中分離成氣相天然氣和液相天然氣，氣相天然氣通過開啟的電磁閥進入第一調壓器調壓後，進入引射混合器內，待摻混；
[0011]3)由於壓力較高的氣相天然氣進入到引射混合器中，在引射混合器的噴嘴處形成低壓區，空氣在第一單向閥兩側的大氣壓和噴嘴處低壓區形成的壓力差作用下，從空氣進口管進入，經過濾器除去其中的雜質和水分，通過空氣管路上開啟的第一單向閥，輸送至引射混合器內與氣相天然氣摻混，得到混合氣，第一單單向閥的作用是防止操作不當使得引射器混合器內的氣相天然氣通過空氣管路洩漏到大氣環境中；
[0012]4)壓力變送器監測引射混合器出口處混合氣的壓力，熱值儀監測混合氣燃燒測得的實際熱值，壓力變送器和熱值儀將所監測的信號反饋至混合器控制盤，當混合氣的高熱值為19.97MJ/m3-22.05MJ/m3時，混合氣進入溼式儲氣罐中，與溼式儲氣罐中的沼氣任意比例混合作為氣源，補足沼氣供應，輸入管網中，經第二調壓器調壓後，供用戶使用；
[0013]隨著摻混工作的進行，溼式儲氣罐內燃氣體積不斷增大，液位逐漸上升，直至燃氣體積大於等於溼式儲氣罐容積的90%時，液位探測器將監測到的液位值信號傳遞給混合器控制盤，關閉氣化天然氣管路上的電磁閥，此時氣化天然氣管路和引射混合器內無氣流通過，引射混合器內負壓不足，空氣管路上的第一單向閥關閉，空氣不能進入引射混合器中，摻混終止，溼式儲氣罐內的燃氣單獨作為氣源，輸入管網中，經第二調壓器調壓後，供用戶使用。
[0014]在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。
[0015]進一步，在2)中，所述第一調壓器調壓為調壓至0.4MPa。
[0016]進一步，在4)中，所述第二調壓器調壓為調壓至2200_3000Pa。
[0017]本發明的有益效果是:
[0018]本發明提供一種液化天然氣摻混空氣補足沼氣的方法，以厭氧發酵處理得到的沼氣為主氣源，將另外一種常規能源(LNG)以引射方式摻混空氣後作為補充氣源，具有相當於6T天然氣的高熱值。本發明通過華白數和燃燒勢計算確定液化天然氣(LNG)與空氣的摻混比例、滿足與沼氣的互換性，摻混後的燃氣再與沼氣以任意比例混合，加至管網系統實現沼氣全年持續穩定的供應。
[0019] 本發明彌補了天然氣管網未到達地區的農村冬季沼氣無法足量供應的缺陷，可根據沼氣的產量不同，以混配燃氣補足，保證了燃氣常年持續穩定的供應，環保節能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明一種液化天然氣摻混空氣補足沼氣的方法的流程圖；
【具體實施方式】
[0021]以下對本發明的原理和特徵進行描述，所舉實例只用於解釋本發明，並非用於限定本發明的範圍。
[0022]實施例1常規燃氣摻混空氣與沼氣的互換性分析
[0023]沼氣燃具是以沼氣為基準氣設計的，而使用另一種組分不同的燃氣時其燃燒工況波動在允許的範圍內，則稱這種燃氣對基準氣具有互換性。燃氣組分的波動必須要滿足互換性的要求，我國採用華白數和燃燒勢的變化範圍評判是否滿足互換性要求。
[0024]1、基準氣性質
[0025]以《城鎮燃氣分類和基本特性》GBT13611-2006中的6T燃氣代表沼氣作為基準氣進行互換性分析，且該規範規定了 6T燃氣的華白數和燃燒勢範圍，如下表所示:
[0026]表16T燃氣性質
[0027]
【權利要求】
1.一種液化天然氣摻混空氣補足沼氣的方法，其特徵在於，包括: 1)發酵罐產出的沼氣經脫水、脫硫裝置脫水、脫硫後，進入過濾器中去除雜質，除雜後的沼氣通過沼氣管路上打開的第二單向閥儲存於溼式儲氣罐中，液位探測器監測溼式儲氣罐的液位值，液位值通過液位計顯示，液位探測器將監測到的液位值信號反饋給混合器控制盤，混合器控制盤控制氣化天然氣管路上電磁閥的開閉； 當液位探測器監測到溼式儲氣罐內燃氣體積小於等於總容積的30%時，液位探測器將監測到的液位值信號反饋給混合器控制盤，開啟氣化天然氣管路上的電磁閥； 2)電磁閥開啟後，LNG鋼瓶組內液化天然氣經氣化器氣化後進入過濾器中分離成氣相天然氣和液相天然氣，氣相天然氣通過開啟的電磁閥進入第一調壓器調壓後進入引射混合器內，待慘混； 3)空氣在第一單向閥兩側的壓力差作用下，從空氣進口管進入，經過濾器除去其中的雜質和水分，通過空氣管路上開啟 的第一單向閥，輸送至引射混合器內與氣相天然氣摻混，得到混合氣； 4)壓力變送器監測引射混合器出口處混合氣的壓力，熱值儀監測混合氣燃燒測得的實際熱值，壓力變送器和熱值儀將所監測的信號反饋至混合器控制盤，當混合氣的高熱值為19.97MJ/m3-22.05MJ/m3時，混合氣進入溼式儲氣罐中，與溼式儲氣罐中的沼氣任意比例混合作為氣源，補足沼氣供應，輸入管網中，經第二調壓器調壓後，供用戶使用； 隨著摻混工作的進行，溼式儲氣罐內燃氣體積大於等於總容積的90%時，液位探測器將監測到的液位值信號傳遞給混合器控制盤，關閉氣化天然氣管路上的電磁閥，氣化天然氣管路內無氣流通過，引射混合器內負壓不足，空氣管路上的第一單向閥關閉，空氣不能進入引射混合器中，摻混終止，溼式儲氣罐內的燃氣單獨作為氣源，輸入管網中，經第二調壓器調壓後，供用戶使用。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在2)中，所述第一調壓器調壓為調壓至0.4MPa。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在4)中，所述第二調壓器調壓為調壓至2200-3000Pa。
【文檔編號】C10L3/10GK104164267SQ201410400116
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月14日 優先權日:2014年8月14日
【發明者】黃小美, 周陽, 張婧, 文凱 申請人:重慶大學