車載型沼氣冷凍液化分離裝置的製作方法

2023-09-23 10:53:40

專利名稱：車載型沼氣冷凍液化分離裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種車載型沼氣冷凍液化分離裝置，具體是能夠隨車移動到沼氣產 地，就地將沼氣冷凍、淨化、分離，產出液態二氧化碳和液化甲烷(LNG)的裝置。
背景技術：
當前，生物質能源發展熱潮高漲，形成了生物柴油、醇類燃料、沼氣等幾大重要發 展方向。生物柴油和醇類主要是利用植物種子油脂或者莖稈糖分提取，最終都要遭遇原料 種植缺乏土地這一不可逾越的困境。若大規模發展，勢必出現與現有產業爭地的局面。而 秸稈焚燒發電、秸稈裂解和纖維素乙醇等能源轉化方法，要求農林廢棄物大規模集中處理。 在實際生產中，存在秸稈資源分散、收集難度大、運輸效率低、季節過於集中、投入資金大、 運行成本高等難題。因此，充分利用資源量巨大的農林秸稈廢棄物，轉化為沼氣，發展車用 沼氣，可直接用於汽車燃料，技術成熟，操作簡便，成本較低，燃燒熱值較高，效果較好，更有 希望大規模發展。沼氣淨化提純後，主要成分為甲烷，與天然氣完全相同。沼氣開車的原理 與天然氣完全一致。而目前的秸稈沼氣轉化技術已相當成熟。國際上採用沼氣開汽車已在 北歐一些國家如瑞典普及。我國天然氣汽車已在許多地區推廣、普及，為沼氣開車奠定了良 好基礎。但是，農林秸稈廢棄物轉化車用沼氣，同樣也要面對秸稈資源分散所帶來的規模 化轉化系列難題。大規模集中處理農林廢棄物，發展大型集約化工廠生產，存在諸多局限 性。因此，「一種植物莖葉大型產業化綜合處理和利用方法及裝置(CN101724695A) 」的發明， 轉變了大規模集約化的方式，以分散就地處理的原則，將農林廢棄物原地轉化沼氣，採用管 網系統，收集、輸送需要的沼氣至加工廠，沼渣則作為有機肥就地還田，改變大批量低效率 的運輸原料和廢料形式，採用方便高效易行的管道輸送半成品氣體，從而實現低成本高效 率大規模生產車用沼氣的方法。在實踐中，建立管網系統雖投入成本比組建機車運輸隊成 本低，但管網維護仍是難題。如果進一步轉變思路，開發出一種車載型沼氣液化分離裝置， 能夠隨車移動，在產地就地冷凍、液化、分離、提純、灌裝，則上述系列難題可迎刃而解。

發明內容
本發明的目的在於為了克服大範圍規模化利用農林秸稈廢棄物轉化為車用沼 氣，所面臨的資源分散、收集難度大、運輸效率低、季節過於集中、投入資金大、運行成本高 等系列難題，提供一種車載型沼氣冷凍液化分離裝置，它將農林廢棄物原地轉化的沼氣，就 地處理加工為車用沼氣的方法及其裝置。它具有能夠隨車轉移，靈活輕便，不受場地限制， 可隨地運轉，低成本高效率地就地將沼氣冷凍、淨化、分離，產出車用沼氣的優點。同時，還 能夠回收沼氣提純過程中，產生的液態二氧化碳副產品，增加產業收入，為廣闊的田野上， 將分散的農林廢棄物轉化為車用沼氣，創造有利的技術支撐和高效的設備條件。本發明的技術方案是一種車載型沼氣冷凍液化分離裝置，包括氮氣壓縮機、冷 凝液器、壓縮氮氣儲氣罐，氮氣膨脹冷凍分離倉，所述的裝置均設置在卡車上，所述的氮氣膨脹冷凍分離倉分別設置沼氣進口、水出口，氮氣膨脹冷凍分離倉分別連通常壓氮氣儲袋、 壓縮氮氣儲氣罐、二氧化碳液化儲罐、液態甲烷儲罐、液態硫化氫儲罐；所述的常壓氮氣儲 袋通過氮氣壓縮裝置經冷卻器連通壓縮氮氣儲氣罐，所述的氮氣壓縮機通過變速箱連接沼 氣發電機。所述的氮氣膨脹冷凍分離倉由常溫冷凍氣液分離倉、耐壓冷凍氣液分離倉、低溫 冷凍氣液分離倉、超低溫冷凍氣液分離倉構成，所述的常溫冷凍氣液分離倉分別設置沼氣 進口、水出口，常溫冷凍氣液分離倉分兩路一路通過風機連通常壓氮氣儲袋；二路連通 耐壓冷凍氣液分離倉，耐壓冷凍氣液分離倉分三路一路通過風機連通常壓氮氣儲袋；二 路連通液態硫化氫儲罐；三路連通低溫冷凍氣液分離倉；低溫冷凍氣液分離倉分三路 一路通過風機連通常壓氮氣儲袋；二路連通液化二氧化碳儲罐；三路連通超低溫冷凍 氣液分離倉，超低溫冷凍氣液分離倉分三路一路通過風機連通常壓氮氣儲袋；二路連 通液態甲烷儲罐，所述的超低溫冷凍氣液分離倉的淨化燃料氣管連通超低溫冷凍氣液分離 倉與低溫冷凍氣液分離倉之間的連管；所述的常壓氮氣儲袋通過壓縮裝置連通壓縮氮氣儲 氣罐，壓縮氮氣儲氣罐分別連通常溫冷凍氣液分離倉、耐壓冷凍氣液分離倉、低溫冷凍氣液 分離倉、超低溫冷凍氣液分離倉。所述的常溫冷凍氣液分離倉、耐壓冷凍氣液分離倉、低溫冷凍氣液分離倉、超低溫 冷凍氣液分離倉內部結構相同統稱為臥式氮氣膨脹冷凍分離倉，所述的臥式氮氣膨脹冷凍 分離倉由長筒形的殼體，殼體設置隔熱層，在殼體內中上部設置縱向排列的U型換熱管，並 由上下至少一個U型管固定板固定，所述的U型管固定板上均勻交替設置壓縮氮氣通過孔 和U型換熱管，該區為氮氣膨脹倉；所述的在氮氣膨脹倉下部連接縱向排列的儲積倉隔 板，與儲積倉隔板下部筒壁設置間隙，該區為液體儲積倉；所述的氮氣膨脹倉的分別連通沼 氣管道、壓縮氮氣進氣口、液體出口常壓氮氣出氣口，其常壓氮氣出氣口設置在殼體上部； 液體出口設置在殼體底部。所述的管道之間設置閥門。所述的常溫冷凍氣液分離倉、耐壓冷凍氣液分離倉、低溫冷凍氣液分離倉、超低溫 冷凍氣液分離倉分別設置壓力計和溫度計。本發明借用氮氣膨脹製冷技術；採用「遞進冷凍法」，將沼氣冷凍、液化、淨化、分 離；將立式冷凍設備，改為臥式，並整裝或者分裝在卡車上；機組採用沼氣發電驅動。所述 的車載型沼氣液化分離裝置，具體特徵如下①、採用氮氣膨脹冷凍技術，在氮氣膨脹倉，對沼氣實行冷凍、液化、淨化、分離處理。②、採用一管串聯膨脹倉。原料沼氣在數個膨脹倉內，一管貫通，並在各倉內分段 遞進冷凍，將水蒸氣、硫化氫、二氧化碳等雜質在遞進冷凍過程中，逐步液化、分離。③、將膨脹倉、換熱器與氣液分離器一體化設計，降低U形管高度，增加U形管數 量，使立式氣液分離裝置變為臥式，以利於車載。④、將上述裝置整裝或分裝在卡車上，實行裝置隨車移動，就地運行。本發明提出的車載型沼氣冷凍氣液分離裝置，其優點如下1、氮氣膨脹冷凍倉、換熱器和氣液分離器一體化設置，極大程度地壓縮設備佔地 空間，為裝置實現車載創造條件。
2、換熱器U型管，壓低高度，增加數量，保證了沼氣在氮氣膨脹冷凍倉的停留時 間，又壓低了設備高度，使設備從立式變為臥式。為設備實現車載，建立基礎前提。3、採用沼氣發電為動力驅動，實現裝置即使在遠離電網線路走廊的偏遠地帶，只 要道路通暢，不需外界動力，也可隨時隨地運行。4、結構簡單，造價低廉，操作簡捷，節省能耗，效率較高。5、設備隨車移動，就地運行，使沼氣加工可在廣闊田野上，任何地點運行，使得車 用沼氣產業開發，避免農林秸稈廢棄物收集、運輸、加工等系列難題，不受運輸半徑的限制， 極大擴展秸稈原料的利用範圍。6、車載型設備，避免了原料輸入和廢渣輸出的巨大運量，只需運輸成品，運輸效率 極高；從而避免了秸稈運輸效率低，收集難度大等系列難題，極大地減少了運輸成本，提高 了產業效益。7、沼氣電力，降低能耗成本；避免長途運輸原料和廢渣，可節省車隊投入，降低運 費成本。這些降低成本的優點，使得沼氣低效益行業成為能夠盈利的可行產業。綜上所述它具有靈活、輕便、可移動、便運行有點。減少了秸稈原料和運輸沼渣廢 物的運輸成本和動力成本。並且，回收二氧化碳，實現低碳農業發展，還增加了沼氣加工副 產品收入，總之增收、節能又環保。


圖1車載型沼氣冷凍分離裝置構造總圖2車載型沼氣液化分離裝置的工藝流程圖3臥式氮氣膨脹冷凍分離倉構造圖4臥式氮氣膨脹冷凍分離倉縱向A-A剖面示意圖5是圖4A-A剖面示意圖6是圖4B-B剖面示意圖7是圖4C向示意圖
圖8是臥式氮氣膨脹冷凍氣液分離倉橫截面D-D橫截面示意圖
圖9氮氣膨脹冷凍分離倉車載整裝圖及沼氣分離工作流程圖。
具體實施例方式實施例一種車載型沼氣冷凍液化分離裝置，如圖1所示，包括氮氣壓縮機5、沼氣發電機 2常壓氮氣儲袋13、冷凝液器6、壓縮氮氣儲氣罐7，氮氣膨脹冷凍分離倉8，氮氣膨脹冷凍分 離倉8為沼氣發電機2通過變速箱4帶動氮氣壓縮機5，氮氣壓縮機5經冷卻器6連通壓縮 氮氣儲氣罐7 ；所述的常壓氮氣儲袋13通過氮氣壓縮機5經冷卻器6連通壓縮氮氣儲氣罐
7。上述的裝置均設置在汽車上，所述的汽車採用載重汽車1。這樣便於流動作業。所述的氮氣膨脹冷凍分離倉8由常溫冷凍氣液分離倉8. 1、耐壓冷凍氣液分離倉
8.2、低溫冷凍氣液分離倉8. 3、超低溫冷凍氣液分離倉8. 4構成，所述的常溫冷凍氣液分離 倉8. 1分別設置沼氣進口 8-9、水出口，常溫冷凍氣液分離倉8. 1分兩路一路通過風機 連通常壓氮氣儲袋13 ；二路連通耐壓冷凍氣液分離倉8. 2，耐壓冷凍氣液分離倉8. 2分三路一路通過風機連通常壓氮氣儲袋13 ；二路連通液態硫化氫儲罐12. 1 ；三路連通低 溫冷凍氣液分離倉8. 3 ；低溫冷凍氣液分離倉8. 3分三路一路通過風機連通常壓氮氣儲 袋13 ；二路連通液化二氧化碳儲罐12. 3 ；三路連通超低溫冷凍氣液分離倉8. 4，超低溫 冷凍氣液分離倉8. 4分三路一路通過風機連通常壓氮氣儲袋13 ；二路連通液態甲烷儲 罐12. 2，所述的超低溫冷凍氣液分離倉8. 4的淨化燃料氣管連通超低溫冷凍氣液分離倉 8. 4與低溫冷凍氣液分離倉8. 3之間的連管，尾氣回收循環冷凍，當淨化後的尾氣一氧化 碳、氧氣濃度超標時排出倉外；所述的常壓氮氣儲袋13通過壓縮裝置連通壓縮氮氣儲氣罐
7,壓縮氮氣儲氣罐7分別連通常溫冷凍氣液分離倉8.1、耐壓冷凍氣液分離倉8. 2、低溫冷 凍氣液分離倉8. 3、超低溫冷凍氣液分離倉8. 4。所述的常溫冷凍氣液分離倉8. 1、耐壓冷凍氣液分離倉8. 2、低溫冷凍氣液分離倉
8.3、超低溫冷凍氣液分離倉8. 4內部結構相同，統稱為臥式氮氣膨脹冷凍分離倉，如圖3至 圖8所示由球頭長筒形的殼體，殼體設置隔熱層8-4，在殼體內中上部設置縱向排列的U 型換熱管8-2，並由上下至兩個U型管固定板8-3固定，所述的上U型管固定板8-3a上均 勻交替設置壓縮氮氣通過孔和U型換熱管8-2，該區為氮氣膨脹倉8-1，這樣可以提高熱交 換效率；所述的在氮氣膨脹倉8-1與下部連接縱向排列的儲積倉隔板8-7，被下U型管固定 板8-3b隔開；儲積倉隔板8-7下部筒壁設置間隙8. 8，該區為液體儲積倉8-6，這樣便於液 體流動；所述的氮氣膨脹倉8-1的分別連通沼氣管道8-9、壓縮氮氣進氣口 8-10、液體出口 8-13、常壓氮氣出氣口 8-11，其常壓氮氣出氣口 8-11設置在殼體上部；液體出口 8-13設置 在殼體底部。所述的臥式氮氣膨脹冷凍分離倉是將冷凍液化與氣液分離合為一體設計的，如圖 3所示。其工作流程簡述如下壓縮氮氣從進氣口 8-10進臥式氮氣膨脹冷凍分離倉8，在膨 脹倉8-1內膨脹過程中，從常壓氮氣出口 8-12流出，帶走膨脹倉內U型管內的熱量，冷卻U 形管內氣體。當沼氣從沼氣進口 8-9流入後，通過管道直接流入下固定板8-3下方隔板倉 8-7，在隔板倉內，受到液面限制，如圖4、圖8所示，只能通過隔板倉下固定板的另一個圓孔 流出，進入另一個U型換熱管8-2，流進下一個隔板倉。如此延續，逐個通過U型換熱管和隔 板倉，最後從沼氣出氣口 8-12流出。沼氣出氣口 8-12通過壓縮機10進入下一個臥式氮氣 膨脹冷凍分離倉。所述的沼氣在隔板倉和U型管之間的穿越路線如圖3至圖8所示(其中的虛線和 箭頭代表沼氣的流經路徑和方向)。冷凝氣體在U型換熱管中流動過程中，被充填在膨脹 倉8-1的膨脹氣體冷卻，部分氣體冷凝成液體，隨氣體或向下流入隔板倉，液體被留在隔板 倉8-7，氣體繼續流進下一個U型換熱管，如此延續，液體不斷被分離，並停積在下固定板下 方的儲液倉中。儲液倉隔板下端是聯通的，當液體積累到足夠量時，即可打開閥門排出。所述的管道之間設置閥門15. 1-15. 4、16. 1-16. 4。所述的常溫冷凍氣液分離倉8. 1、耐壓冷凍氣液分離倉8. 2、低溫冷凍氣液分離倉 8. 3、超低溫冷凍氣液分離倉8. 4分別設置壓力計和溫度計。以日處理5000Nm3沼氣的車載型沼氣液化分離裝置為例，日產車用沼氣3000Nm3， 合2151千克，約每小時184升LNG (24小時3班倒工作制)，回收液體二氧化碳3954千克。 所述沼氣液化分離裝置分為氮氣壓縮冷卻系統、氮氣膨脹冷凍氣液分離倉、槽車等三大主 體部分，分別裝載在三輛卡車上，如圖1所示。
氮氣壓縮冷卻系統，組裝於第一輛卡車1. 1上，包括一套沼氣發電機組2、4臺馬達 3,4臺變速箱4 ；4套4L-20活塞式壓縮機5 ；4臺冷卻器6、壓縮氮氣儲氣罐7、常壓氮氣儲 袋13、耐壓管道等。氮氣膨脹冷凍分離倉8，整裝在第二輛卡車1. 2上，臥式水平放置，共分四個倉位， 分別用於冷凝水分離用的常溫冷凍氣液分離倉8. 1、液態硫化氫分離用的耐壓冷凍氣液分 離倉8. 2、液態二氧化碳分離用的低溫冷凍氣液分離倉8. 3和液態甲烷分離用的超低溫冷 凍氣液分離倉8. 4。每個氮氣膨脹冷凍氣液分離倉的原料氣進氣口、出氣口，由一管串聯，如 圖9所示。其中，常溫冷凍氣液分離倉8. 1與耐壓冷凍氣液分離倉之間8. 2，管道通過一臺 壓縮機10相連。而壓縮氮氣進氣口，分別由四條管道通過閥門11. 1、閥門11. 2、閥門11.3、 閥門11. 4與壓縮氮氣儲氣罐出氣口並聯，如圖2所示。常壓氮氣出氣口，則分別由四條管 道，通過風機9. 1風機9. 2、風機9. 3、風機9. 4與常壓氮氣儲氣袋13並聯。其工作流程，如圖2、圖9所示(其中虛線及箭頭代表膨脹氮氣的流經路線和方 向，實現代表沼氣及其產物的流經路線和方向)，簡述如下以熱導性能好的管道連續輸送 沼氣，控制流量，先後進入溫度逐個降低的用於冷凝水分離用的常溫冷凍氣液分離倉8. 1、 液態硫化氫分離用的耐壓冷凍氣液分離倉8. 2、液態二氧化碳分離用的低溫冷凍氣液分離 倉8. 3和液態甲烷分離用的超低溫冷凍氣液分離倉8. 4。管道在倉內U型管迴轉，以延長管 道長度，增加沼氣在倉內停留時間和換熱面積。當沼氣進入常溫冷凍氣液分離倉8. 1時，溫 度在0°C左右，水蒸氣凝結成液態水，從倉側端管道排除；去除了水蒸氣的沼氣進入壓縮機 10，使氣壓提升到1. 5MPa至3MPa，然後進入耐壓冷凍氣液分離器8. 2，溫度為保持_0°C，將 硫化氫冷凝液化從側端管道閥門排出，回收；去除硫化氫的沼氣 ，繼續前進，進入低溫冷凍 氣液分離倉8. 3，保持壓力1. 5MPa至3MPa，溫度為-10°C至-30°C，將二氧化碳液化從側端 管道排出，回收；淨化後的沼氣，主要成分為甲烷，達到國家天然氣標準，繼續流入超低溫冷 凍氣液分離倉8. 4，溫度降為_82.6°C至_162°C，經壓縮機17壓力調整為OMPa至4. 60MPa 甲烷液化，裝入絕熱甲烷(LNG)儲罐，生產LNG。所述的第三輛為槽車1.3，為沼氣液化分離產品儲存和轉運裝置。其中的液態硫化 氫儲液罐12. 1、液體甲烷(LNG)儲罐12. 2、液態二氧化碳儲液罐12. 3為抗高壓絕熱罐，液 態硫化氫儲液罐12. 1、液體甲烷(LNG)儲罐12. 2、液態二氧化碳儲液罐12. 3分別由絕熱管 道與第二輛卡車1. 2的低溫輸液泵11. 1、低溫輸液泵11. 3、低溫輸液泵11. 2連接。工作過程如下1、檢查壓縮氮氣儲氣罐，應儲滿壓縮氮氣；2、三臺承載設備車輛，在沼氣產地，選擇平整空地，就地停穩，調整水平姿態，連 通各個管道，確保管道連接牢固可靠，打開常壓氮氣儲氣袋。3、將原料沼氣儲氣罐，與沼氣發電機組和第二臺車常溫冷凍氣液分離倉8. 1的原 料沼氣進氣口連通；4、調節各個氮氣膨脹冷凍氣液分離倉，控制壓縮氮氣流量，調節上述各個氮氣膨 脹冷凍氣液分離倉的工作溫度；5、點火啟動發電機組2，啟動電機3，4臺L-20活塞式壓縮機5，風機9 ；6、打開壓縮氮氣儲氣罐的總閥門14和常壓氮氣抽氣泵；7、開通原料沼氣管道，調整流量15，啟動壓縮機10 ；
8、沼氣先後進入溫度逐個降低的用於冷凝水分離用的常溫冷凍氣液分離倉8. 1、 液態硫化氫分離用的耐壓冷凍氣液分離倉8. 2、液態二氧化碳分離用的低溫冷凍氣液分離 倉8. 3和液態甲烷分離用的超低溫冷凍氣液分離倉8. 4，如圖9所示。管道在倉內U型管回 轉，以增加管道長度，延長沼氣在倉內停留時間，擴大換熱面積。當沼氣進入常溫冷凍氣液 分離倉8. 1時，溫度在0°C左右，水蒸氣凝結成液態水，從倉側端管道排除；去除了水蒸氣的 沼氣進入壓縮機10，使氣壓提升到1. 5Mpa至3MPa，然後進入耐壓冷凍氣液分離器8. 2，溫 度為保持-0°C，將硫化氫冷凝液化從側端液體出口，經低溫輸液泵11. 1，通過管道送入儲 液罐12. 1，回收；去除硫化氫的沼氣，繼續前進，進入低溫冷凍氣液分離器8. 3，保持1. 5Mpa 至3MPa壓力，溫度為-10°C至_30°C，將二氧化碳液化從側端液體出口，經低溫輸液泵11. 2， 通過管道輸入儲液罐12. 3，回收；淨化後的沼氣，主要成分為甲烷，達到國家天然氣標準， 繼續流入超低溫冷凍氣液分離器8. 4，溫度降為-82. 6°C至-162°C甲烷液化，壓力經壓縮機 17調整為OMPa至4. 60MPa,經低溫輸液泵11. 3，經管道輸入液化甲烷(LNG)儲罐12. 2，生 產 LNG。9、常溫冷凍氣液分離倉8. 1的冷凝水直接排出，可用於預冷原料沼氣；當耐壓冷 凍氣液分離倉8. 2、液態二氧化碳分離用的低溫冷凍氣液分離倉8. 3和液態甲烷分離用的 超低溫冷凍液體超過預定液位時，自動排出，並由低溫輸液泵送入槽車，進入相應的液態硫 化氫儲液罐12. 1、液體甲烷(LNG)儲罐12. 2、液態二氧化碳儲液罐12. 3。10、常壓氮氣抽氣泵將膨脹後的氮氣送入常壓氮氣儲氣袋13儲存，為氮氣壓縮機 的製冷氣體使用。11、當沼氣冷凍、分離、生產完成後，繼續開動氮氣壓縮機，將儲氣袋的氮氣全部壓 入壓縮氮氣儲氣罐，以備下次生產使用。本發明採用「臥式氮氣膨脹冷凍氣液分離裝置」，實現了沼氣液化分離裝置的車載 模式；利用「遞進冷凍法」實現了沼氣液化產品多樣化，增加產品收入，提高了沼氣加工的經 濟效益；採用沼氣發電驅動力，實現了廣闊田野上任何一地，即使遠離高壓線路走廊，均可 實施沼氣加工。以上原理建造的車載型沼氣冷凍分離裝置，具有以下優點(1)、沼氣冷凍分離裝置車載化，實現了沼氣加工在田間地頭流動作業，避免了分 散在廣闊農田上的農林廢棄物，收集、轉運、加工等系列難題，大幅度減少組建運輸車隊投 資和農林廢棄物運輸成本。(2)沼氣加工在產地就地處理的生產方式，改變了大批量運輸廢棄物原料和廢渣 的低效方式，轉變成為運輸成品的高效模式，按秸稈沼氣轉化率為420L/kg · TS計算，其成 品運輸成本僅為運輸秸稈乾物質的30. 114%，可減少運輸成本70%。(3)、採用沼氣發電驅動，不僅避免沼氣加工生產受電線走廊的制約，還可以大幅 度減少動力成本，按每1. 6kvI/Nm3沼氣發電率，每Nm3沼氣收購價格0. 5元，電網價格按 0. 6元/度計算，1. 6kvl的電費為0. 96元。相當於每度電費僅為0. 3125元，可節省0. 2875 元。按遞進冷凍法每加工INm3沼氣，產60%甲烷氣和40%二氧化碳計算用電.5X60% +0. 22X40%= 0. 388kvl，加工電費僅為0. 151元/Nm3，可節省電費0. 112元/Nm3，動力成 本節省47. 91%。日處理5000噸的裝置，年節省電費27萬元。消耗INm3的沼氣，可加工 4. 12Nm3的沼氣，生產LNG 2. 47Nm3，回收二氧化碳1. 65Nm3。(4)、採用「遞進冷凍法」分離沼氣，除了生產佔60%的甲烷(LNG)外，還回收佔40%的二氧化碳。其產品收入甲烷氣為0. 6Nm3,按2. 5元/Nm3批發價計算，為1. 5元；二 氧化碳為0. 4Nm3，按500元/噸批發價，為0. 3954元。回收二氧化碳收入增加26. 36%，大 幅度增加沼氣加工經濟效益。總之，本發明的車載型沼氣冷凍分離裝置主要先進性如下1、靈活、輕便、可移動、不需外界動力即可運行。從而為沼氣加工在生產地就地實 施，奠定了裝備條件。以此為基礎，在廣袤的田野上，只要道路暢通，即便原料電網線路走 廊，農林廢棄物的資源均可利用，最大限度擴大了農林廢棄物開發利用空間範圍。2、沼氣冷凍分離裝置車載化，改變了農林廢棄物生產沼氣集約化方式，避免大規 模運輸秸稈所需組建車隊的投資，減少了大批量運輸秸稈原料和運輸沼渣廢物的運輸成本 和動力成本。3、車載型沼氣冷凍分離裝置，改變現有工藝僅回收甲烷的思路，同時回收二氧化 碳，不僅實現低碳農業發展，還增加了沼氣加工的副產品收入，使沼氣加工產業經濟效益大 幅度增加。4、以上先進性，按甲烷2. 5元/Nm3、二氧化碳500元/噸價格計算，一方面增加沼 氣加工銷售收入26. 36%，另一方面減少產業運行動力成本47. 91%和運輸成本70%，使沼 氣加工利潤從0. 03元/Nm3增加到0. 544元/Nm3，扭轉了該產業以往經濟效益不可行的狀況。5、回收二氧化碳，應用於現代設施農業氣體肥料，不僅可增加農作物產量70%至 90%，還化解了農業低碳方式生產要求減少二氧化碳排放與人口增長需要農產品增產的矛 盾。所述的車載型沼氣液化分離裝置構造總圖如圖1所示，可根據實際生產需要，具體設 計裝置的規模。大型者需要分裝設計；小型者可整裝設計。
權利要求
一種車載型沼氣冷凍液化分離裝置，包括氮氣壓縮機(5)、冷凝液器(6)、壓縮氮氣儲氣罐(7)，氮氣膨脹冷凍分離倉(8)，其特徵在於所述的裝置均設置在卡車上，所述的氮氣膨脹冷凍分離倉(8)分別設置沼氣進口(8 9)、水出口，氮氣膨脹冷凍分離倉(8)分別連通常壓氮氣儲袋(13)、壓縮氮氣儲氣罐(7)、二氧化碳液化儲罐(12.3)、液態甲烷儲罐(12.2)、液態硫化氫儲罐(12.1)；所述的常壓氮氣儲袋(13)通過氮氣壓縮裝置(5)經冷卻器(6)連通壓縮氮氣儲氣罐(7)，所述的氮氣壓縮機(5)通過變速箱(4)連接沼氣發電機(2)。
2.如權利要求1所述的車載型沼氣冷凍液化分離裝置，其特徵在於所述的氮氣膨脹 冷凍分離倉(8)由常溫冷凍氣液分離倉(8. 1)、耐壓冷凍氣液分離倉(8. 2)、低溫冷凍氣液 分離倉(8. 3)、超低溫冷凍氣液分離倉(8. 4)構成，所述的常溫冷凍氣液分離倉(8. 1)分別 設置沼氣進口(8-9)、水出口，常溫冷凍氣液分離倉(8. 1)分兩路一路通過風機連通常 壓氮氣儲袋(13) ；二路連通耐壓冷凍氣液分離倉(8. 2)，耐壓冷凍氣液分離倉(8.2)分三 路一路通過風機連通常壓氮氣儲袋(13) ；二路連通液態硫化氫儲罐(12. 1)；三路連 通低溫冷凍氣液分離倉(8. 3)；低溫冷凍氣液分離倉(8. 3)分三路一路通過風機連通常 壓氮氣儲袋(13) ；二路連通液化二氧化碳儲罐(12.3)；三路連通超低溫冷凍氣液分離 倉(8. 4)，超低溫冷凍氣液分離倉(8.4)分三路一路通過風機連通常壓氮氣儲袋(13)； 二路連通液態甲烷儲罐(12. 2)，所述的超低溫冷凍氣液分離倉(8.4)的淨化燃料氣管連 通超低溫冷凍氣液分離倉(8. 4)與低溫冷凍氣液分離倉(8. 3)之間的連管；所述的常壓氮 氣儲袋(13)通過壓縮裝置連通壓縮氮氣儲氣罐(7)，壓縮氮氣儲氣罐(7)分別連通常溫冷 凍氣液分離倉(8. 1)、耐壓冷凍氣液分離倉(8. 2)、低溫冷凍氣液分離倉(8. 3)、超低溫冷凍 氣液分離倉(8. 4)。
3.如權利要求1所述的車載型沼氣冷凍液化分離裝置，其特徵在於所述的常溫冷凍 氣液分離倉(8. 1)、耐壓冷凍氣液分離倉(8. 2)、低溫冷凍氣液分離倉(8. 3)、超低溫冷凍氣 液分離倉(8.4)內部結構相同統稱為臥式氮氣膨脹冷凍分離倉(8)，所述的臥式氮氣膨脹 冷凍分離倉(8)由長筒形的殼體，殼體設置隔熱層(8-4)，在殼體內中上部設置縱向排列的 U型換熱管(8-2)，並由上下至少一個U型管固定板(8-3)固定，所述的U型管固定板(8-3) 上均勻交替設置壓縮氮氣通過孔和U型換熱管(8-2)，該區為氮氣膨脹倉(8-1)；所述的在 氮氣膨脹倉(8-1)下部連接縱向排列的儲積倉隔板(8-7)，與儲積倉隔板(8-7)下部筒壁設 置間隙，該區為液體儲積倉(8-6)；所述的氮氣膨脹倉(8-1)的分別連通沼氣管道(8-9)、壓 縮氮氣進氣口(8-10)、液體出口常壓氮氣出氣口(8-11)，其常壓氮氣出氣口(8-11)設置在 殼體上部；液體出口設置在殼體底部。
4.如權利要求1所述的車載型沼氣冷凍液化分離裝置，其特徵在於所述的管道之間 設置閥門。
5.如權利要求2所述的車載型沼氣冷凍液化分離裝置，其特徵在於所述的常溫冷凍 氣液分離倉(8. 1)、耐壓冷凍氣液分離倉(8. 2)、低溫冷凍氣液分離倉(8. 3)、超低溫冷凍氣 液分離倉(8. 4)分別設置壓力計和溫度計。
全文摘要
一種車載型沼氣冷凍液化分離裝置，包括氮氣壓縮機、冷凝液器、壓縮氮氣儲氣罐，氮氣膨脹冷凍分離倉，其特徵在於所述的裝置均設置在卡車上，所述的氮氣膨脹冷凍分離倉分別設置沼氣進口、水出口，氮氣膨脹冷凍分離倉分別連通常壓氮氣儲袋、壓縮氮氣儲氣罐、液化硫化氫儲罐、液態甲烷儲罐、液態二氧化碳儲罐；所述的常壓氮氣儲袋通過氮氣壓縮裝置經冷卻器連通壓縮氮氣儲氣罐，所述的氮氣壓縮機通過變速箱連接沼氣發電機。它具有靈活、輕便、可移動便運行。減少了秸稈原料和運輸沼渣廢物的運輸成本和動力成本。並且，回收二氧化碳，實現低碳農業發展，還增加了沼氣加工副產品收入，總之增收、節能又環保。
文檔編號F25B27/00GK101949633SQ201010281938
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月15日 優先權日2010年9月15日
發明者張永北 申請人:張永北