一種生物質(zhì)氣中硅氧烷脫除裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種生物質(zhì)氣中硅氧烷脫除裝置，包括制冷循環(huán)單元、載冷劑循環(huán)單元和生物質(zhì)氣硅氧烷脫除單元；設(shè)置蓄冷罐用于載冷劑蓄冷，兩臺脫除硅氧烷的換熱器交替工作，來流生物質(zhì)氣體被與生物質(zhì)氣換熱后的載冷劑和脫除硅氧烷后的生物質(zhì)氣預(yù)冷。本發(fā)明能夠適應(yīng)不同的工況，適合在實(shí)際操作中用于脫除生物質(zhì)氣中的硅氧烷類氣體，確保生物質(zhì)氣得以高效應(yīng)用。
【專利說明】
_種生物質(zhì)氣中娃氧焼脫除裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于生物質(zhì)氣體成分分離脫除領(lǐng)域，涉及一種可燃生物質(zhì)氣體中雜質(zhì)脫除裝置，用來去除可燃生物質(zhì)氣體中的硅氧烷和水分等雜質(zhì)。
【背景技術(shù)】
[0002]垃圾填埋氣、沼氣和石油伴生氣等生物質(zhì)氣體的主要成分是甲烷，是一種可再生能源。甲烷是一種溫室氣體，其產(chǎn)生的溫室效應(yīng)約為二氧化碳的21倍，同時純甲烷有很高的熱值，為35.87MJ/m3;生物質(zhì)氣經(jīng)簡單凈化處理可以直接用于燃?xì)廨啓C(jī)和內(nèi)燃機(jī)燃燒發(fā)電。
[0003]生物質(zhì)氣中含有一種微量物質(zhì)一一硅氧烷，燃燒時會影響燃?xì)廨啓C(jī)的動平衡，在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)表面會生成二氧化硅層，縮短發(fā)動機(jī)的使用壽命，并被迫提高更換氣缸蓋和火花塞的頻率，降低設(shè)備的安全性。生物質(zhì)氣中水蒸汽多為飽和，直接用于燃燒發(fā)電會對設(shè)備造成腐蝕，降低燃燒換熱效率。
[0004]當(dāng)溫度降到-29°C時，垃圾填埋氣中的硅氧烷脫除率可達(dá)到80 %?90 % ;并且填埋氣中的水分以及部分重碳烴等溶于水的雜質(zhì)也可脫除。采用直接冷凍法可有效脫除生物質(zhì)氣中的硅氧烷物質(zhì)，但同時也存在著以下問題:
[0005]1.來自不同地區(qū)的沼氣、填埋氣等生物質(zhì)氣體的組分、溫度、壓力等都存在著較大差異，直接冷凍氣體，沒有利用蓄冷來進(jìn)行緩沖，其適應(yīng)性較差，對換熱器的損害也較大；
[0006]2.在(TC以下，水蒸汽會在換熱器內(nèi)凝結(jié)成霜，造成換熱率下降甚至阻塞換熱管，需停機(jī)除霜以致工作中斷。
[0007]美國發(fā)明專利:硅氧烷去除系統(tǒng)(公開號:US2004/0045440 Al)，該專利中采用了配有兩個蒸發(fā)器的制冷系統(tǒng)，通過交替使用兩個蒸發(fā)器來達(dá)到連續(xù)工作的目的；除霜方式采用高溫制冷劑流經(jīng)結(jié)霜的蒸發(fā)器讓制冷劑過冷來除霜。經(jīng)試驗(yàn)，該系統(tǒng)存在以下幾個問題:
[0008]1.預(yù)冷換熱器和蒸發(fā)器之間相互耦合作用和蒸發(fā)器自身熱惰性，導(dǎo)致系統(tǒng)從開機(jī)到穩(wěn)定運(yùn)行需要約35分鐘的動態(tài)緩沖期，緩沖期內(nèi)生物質(zhì)氣不能處理到規(guī)定溫度;不能實(shí)現(xiàn)對硅氧烷的脫除。
[0009]2.預(yù)冷換熱器冷源來自處理后的生物質(zhì)氣體，開機(jī)緩沖段前期，預(yù)冷換熱器不能起到預(yù)冷作用，高溫高濕生物質(zhì)氣直接進(jìn)入蒸發(fā)器冷卻，導(dǎo)致蒸發(fā)器內(nèi)結(jié)霜量增大，縮短了除霜周期。
[0010]3、除霜切換時，會對制冷系統(tǒng)造成很大的壓力沖擊和熱沖擊;過冷除霜的方式，還會造成吸氣帶液，系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性下降;且生物質(zhì)氣回溫很高，再冷卻到設(shè)定溫度需一個穩(wěn)定過程，不能實(shí)現(xiàn)真正連續(xù)處理。
[0011]4、制冷劑的傳熱過程為相變過程，制冷劑與生物質(zhì)氣直接換熱時，因生物質(zhì)氣溫度、壓力、流量的變化而引起冷負(fù)荷發(fā)生較大波動的情況下，易引起吸氣帶液，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性;或造成壓縮機(jī)吸氣過熱度太大，排氣溫度過高，壓縮機(jī)輸入功率增加。
[0012]5、兩個硅氧烷脫除換熱器一旦有其中一個發(fā)生故障，系統(tǒng)將無法真正進(jìn)入連續(xù)工作狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]技術(shù)問題:本發(fā)明提出了一種能連續(xù)穩(wěn)定工作，縮短裝置開機(jī)緩沖時間和除霜切換穩(wěn)定過程，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和硅氧烷脫除效率的生物質(zhì)氣中硅氧烷脫除蓄冷裝置。
[0014]技術(shù)方案:本發(fā)明的生物質(zhì)氣中硅氧烷脫除蓄冷裝置，包括制冷循環(huán)單元、載冷劑循環(huán)單元和生物質(zhì)氣娃氧燒脫除單元。制冷循環(huán)單元由沿制冷劑流動方向依次連接的壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥、蓄冷罐、氣液分離器組成，所述氣液分離器的出氣端連接在壓縮機(jī)的進(jìn)氣端上，構(gòu)成循環(huán)回路，所述蓄冷罐上設(shè)置有載冷劑進(jìn)口、載冷劑出口、制冷劑進(jìn)口和制冷劑出口，蓄冷罐中設(shè)置有連通制冷劑進(jìn)口和制冷劑出口的蒸發(fā)盤管，蓄冷罐同時是載冷劑循環(huán)單元的組成部分。
[0015]載冷劑循環(huán)單元包括蓄冷罐、載冷劑循環(huán)栗和兩個并聯(lián)的硅氧烷脫除換熱器，所述蓄冷罐的載冷劑出口與載冷劑循環(huán)栗的進(jìn)口連接，載冷劑循環(huán)栗的出口分為兩路，分別對應(yīng)連接到一個硅氧烷脫除換熱器的載冷劑進(jìn)口上，兩個硅氧烷脫除換熱器的載冷劑出口匯總后與蓄冷罐的載冷劑進(jìn)口連接，所述的兩個個硅氧烷脫除換熱器同時是生物質(zhì)氣硅氧烷脫除單元的組成部分。
[0016]生物質(zhì)氣硅氧烷脫除單元包括用于對來流生物質(zhì)氣預(yù)冷的預(yù)冷管殼式換熱器、兩個硅氧烷脫除換熱器，所述預(yù)冷管殼式換熱器上設(shè)置有來流生物質(zhì)氣入口、來流生物質(zhì)氣出口、純凈生物質(zhì)氣入口和純凈生物質(zhì)氣出口，所述來流生物質(zhì)氣出口分為兩路，分別對應(yīng)連接到一個硅氧烷脫除換熱器的生物質(zhì)氣進(jìn)口上;兩個硅氧烷脫除換熱器的生物質(zhì)氣出口匯總后與純凈生物質(zhì)氣入口相連接。
[0017]進(jìn)一步的，本發(fā)明裝置中，載冷劑進(jìn)口開在蓄冷罐上部1/6到1/4處，載冷劑出口開在蓄冷罐下部1/10到1/6處，制冷劑進(jìn)口開在蓄冷罐的上部2/5到3/5處;制冷劑出口開在蓄冷罐的下部1/10到1/6處。
[0018]進(jìn)一步的，本發(fā)明裝置中，蒸發(fā)盤管沿著從制冷劑進(jìn)口向載冷劑出口的傾斜方向設(shè)置，蒸發(fā)盤管的每一圈管道與水平面呈4-8°夾角。
[0019]本發(fā)明中，制冷循環(huán)單元包括:壓縮機(jī)、冷凝器、干燥過濾器、視液鏡、膨脹閥、蒸發(fā)盤管、氣液分離器。壓縮機(jī)的出氣端連接冷凝器的進(jìn)氣端相，冷凝器出氣端連接膨脹閥的進(jìn)氣端，膨脹閥的出氣端連接蒸發(fā)盤管的進(jìn)氣端，蒸發(fā)盤管出氣端連接氣液分離器的進(jìn)氣端，氣液分離器的出氣端連接壓縮機(jī)的進(jìn)氣端。在冷凝器和膨脹閥之間依次設(shè)有干燥過濾器和視液鏡;各部件通過制冷劑管道連接。
[0020]本發(fā)明中載冷劑循環(huán)單元包括:蓄冷罐、載冷劑循環(huán)栗、第一脫除換熱器和第二脫除換熱器，所述蓄冷罐的載冷劑出口與載冷劑循環(huán)栗的進(jìn)口連接，載冷劑流經(jīng)載冷劑循環(huán)栗經(jīng)過載冷劑通過第二單向壓力水栗和第二三通閥后，分別經(jīng)過第三截止閥、第四截止閥連接到第一脫除換熱器的載冷劑進(jìn)口和第二脫除換熱器的載冷劑進(jìn)口上，兩個換熱器的載冷劑出口匯總后經(jīng)過第一三通閥和第一單向壓力水栗與蓄冷罐的載冷劑進(jìn)口連接。各部件通過載冷劑管道連接，且各部件間均設(shè)有控制閥門。
[0021]本發(fā)明中生物質(zhì)氣硅氧烷脫除單元包括:預(yù)冷管殼式換熱器、第一脫除換熱器、第二脫除換熱器、預(yù)冷管殼式換熱器排污裝置、第一脫除換熱器排污裝置、第二脫除換熱器排污裝置、第三三通閥和第四三通閥。預(yù)冷管殼式換熱器有四個開口，分別為來流生物質(zhì)氣入口、來流生物質(zhì)氣出口、脫除硅氧烷后的純凈生物質(zhì)氣入口、脫除硅氧烷后的純凈生物質(zhì)氣出口。來流生物質(zhì)氣入口連接著送氣管道，脫除硅氧烷后的純凈生物質(zhì)氣出口連接著出氣管道。來流生物質(zhì)氣出口與第三三通閥的一個開口相連接，第三三通閥的另外兩個開口通過第五截止閥、第八截止閥分別連接第一脫除換熱器的生物質(zhì)氣進(jìn)口和第二脫除換熱器的生物質(zhì)氣進(jìn)口；第四三通閥的其中兩個開口分別通過第七截止閥、第八截止閥分別連接第一脫除換熱器的生物質(zhì)氣出口和第二脫除換熱器的生物質(zhì)氣出口，第四三通閥的另一個出口與預(yù)冷管殼式換熱器脫除硅氧烷后的純凈生物質(zhì)氣入口相連接。各部件通過生物質(zhì)氣管道連接，且各部件間均設(shè)有控制閥門，預(yù)冷管殼式換熱器、第一脫除換熱器、第二脫除換熱器分別裝有預(yù)冷管殼式換熱器排污裝置和第一脫除換熱器排污裝置、第二脫除換熱器排污裝置，預(yù)冷管殼式換熱器上還裝有溫度與壓力探頭。
[0022]有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0023]本發(fā)明采用載冷劑循環(huán)單元利用載冷劑的中間換熱過程，制冷劑不直接與生物質(zhì)氣進(jìn)行換熱，避免了在生物質(zhì)氣溫度、壓力較大波動的變工況運(yùn)行下，而造成吸氣帶液和過熱度太大等問題；同時避免了除霜切換過程對制冷系統(tǒng)造成的熱沖擊和壓力沖擊;大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠度以及安全系數(shù)。
[0024]本發(fā)明通過對生物質(zhì)氣硅氧烷脫除單元以及載冷劑循環(huán)單元中兩個換熱器連接方式的改變和調(diào)節(jié)，可減少開機(jī)過程和除霜過程的無效工作時間，延長裝置的除霜周期，提高系統(tǒng)硅氧烷脫除效率，真正實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定不間斷工作。所述的裝置的載冷劑具有一定蓄冷作用，通過控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)載冷劑的流量可適應(yīng)生物質(zhì)氣冷負(fù)荷的變化，在保證硅氧烷脫除率的如提下，可減少冷量損失，提尚系統(tǒng)能效。
[0025]本發(fā)明采用兩個脫除換熱器工作的另一個好處是由于其有效的制冷和脫除作用，幾乎不會產(chǎn)生含有硅氧烷的生物質(zhì)氣或者石油伴生氣的氣體進(jìn)入發(fā)動機(jī)等，造成發(fā)動機(jī)等的結(jié)構(gòu)，以致于無法正常工作。
[0026]本發(fā)明在脫除換熱器前增加了預(yù)冷管殼式換熱器，一方面起到對來流的流量不穩(wěn)定的生物質(zhì)氣起到一定的均流作用，另一方面由于增加了傳熱面積，更加便于脫除來流生物質(zhì)氣中的水蒸汽以及部分雜質(zhì)，起到有效的預(yù)冷作用，同時以避免在0°C以下，水蒸汽會在有效換熱器內(nèi)凝結(jié)，使得換熱效果變差甚至堵塞換熱管，造成有害影響的情況出現(xiàn)。
[0027]本發(fā)明中采用的預(yù)冷管殼式換熱器，可以使來流生物質(zhì)氣與脫除裝置中流出的低溫純凈生物質(zhì)氣進(jìn)行充分的熱交換，從而做到能量的回收循環(huán)利用，預(yù)冷來流生物質(zhì)氣，而且可以盡量減少預(yù)冷管殼式換熱器的體積，便于安裝，節(jié)約成本。
[0028]本發(fā)明中在載冷劑冷卻和制冷劑循環(huán)中增加了蓄冷罐，蓄冷罐可以根據(jù)來流氣體的硅氧烷含量、壓力、溫度的不同進(jìn)行載冷劑流量的控制，通過控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)載冷劑的流量可適應(yīng)生物質(zhì)氣冷負(fù)荷的變化，從而避免能量浪費(fèi)。蓄冷罐具有四個開口，載冷劑進(jìn)口開在蓄冷罐的上部1/6到1/4處，進(jìn)入蓄冷罐內(nèi)的載冷劑管道開有密集小孔，方便載冷劑與管內(nèi)制冷劑管道能夠進(jìn)行充分地?zé)峤粨Q;載冷劑出口開在蓄冷罐的下部1/10到1/6處，在得到較好換熱效果的同時，可以防止由于開口過低而導(dǎo)致安裝不便;蒸發(fā)盤管的制冷劑進(jìn)口開在蓄冷罐的上部2/5到3/5處;蒸發(fā)盤管的制冷劑出口開在蓄冷罐的下部1/10到1/6處。
[0029]本發(fā)明中蓄冷罐內(nèi)部載冷劑與管內(nèi)制冷劑的熱交換采用順流和交叉流的混合方式，整體偏向于順流，能夠使得載冷劑在蓄冷罐內(nèi)得到較為均衡的低溫，不會由于溫度過低而造成能量浪費(fèi)。
[0030]本發(fā)明中蓄冷罐內(nèi)部設(shè)有蒸發(fā)盤管，蒸發(fā)盤管從制冷劑進(jìn)口側(cè)向制冷劑出口側(cè)下傾，每一圈盤管與水平面呈一個4?8°的夾角。這樣布置不僅可以保證制冷劑進(jìn)口在蒸發(fā)盤管的最高處，制冷劑出口在蒸發(fā)盤管的最低處，并且從制冷劑進(jìn)口到制冷劑出口的沿程總是下降的，以保證蓄冷罐內(nèi)處于順流與交叉流的狀態(tài)；同時，在初次運(yùn)行時便于排盡氣體，以免影響換熱效果;在檢修時也便于排出制冷劑，以便于維修人員操作。
[0031]本發(fā)明在不降低硅氧烷脫除率的情況下，同時還可脫除生物質(zhì)氣中水蒸汽、重碳烴等雜質(zhì)。
【附圖說明】
[0032]圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖2是蓄冷器開口的示意圖。
[0034]圖3是蓄冷器中蒸發(fā)盤管示意圖。
[0035]圖中有:I壓縮機(jī)、2冷凝器、3干燥過濾器、4視液鏡、5膨脹閥、6蒸發(fā)盤管、7氣液分離器、8蓄冷罐、9第一單向壓力水栗、10第二單向壓力水栗、11第一三通閥、12第一截止閥、14第二截止閥、15第三截止閥、17第四截止閥、18第二三通閥、19第一脫除換熱器、19a第一脫除換熱器的生物質(zhì)氣進(jìn)口、19b第一脫除換熱器的生物質(zhì)氣出口、19c第一脫除換熱器換熱器的載冷劑出口、19d第一脫除換熱器的載冷劑進(jìn)口、20預(yù)冷管殼式換熱器、20a預(yù)冷管殼式換熱器的來流生物質(zhì)氣進(jìn)口、20c預(yù)冷管殼式換熱器的來流生物質(zhì)氣出口、20d預(yù)冷管殼式換熱器脫出硅氧烷后的純凈生物質(zhì)氣進(jìn)口、20b預(yù)冷管殼式換熱器脫出硅氧烷的純凈生物質(zhì)氣出口、21第二脫除換熱器、21a第二脫除換熱器的生物質(zhì)氣進(jìn)口、21b第二脫除換熱器的生物質(zhì)氣出口、21c第二脫除換熱器換熱器的載冷劑出口、21d第二脫除換熱器的載冷劑進(jìn)口、22第一脫除換熱器排污裝置、23預(yù)冷管殼式換熱器排污裝置、24第二脫除換熱器排污裝置、27第三單向壓力水栗、28第四單向壓力水栗、29第三三通閥、30第五截止閥、32第六截止閥、33第七截止閥、35第八截止閥、36第四三通閥、38干燥器、39預(yù)冷管殼式換熱器溫度與壓力探頭、47載冷劑循環(huán)栗、48蓄冷罐溫度與壓力探頭、52第九截止閥、53第五單向壓力水栗、55第六單向壓力水栗、81載冷劑進(jìn)口、8 2載冷劑出口、8 3制冷劑進(jìn)口、84制冷劑出口、8 5水平面。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0037]本發(fā)明的生物質(zhì)氣中硅氧烷脫除蓄冷裝置包括制冷循環(huán)單元，載冷劑循環(huán)單元和生物質(zhì)氣硅氧烷脫除循環(huán)單元。本發(fā)明中包括三種物質(zhì)的管道，分別為制冷劑管道、載冷劑管道和生物質(zhì)氣管道。工作原理如下:制冷循環(huán)單元是一個簡單的制冷系統(tǒng)，通過蒸發(fā)盤管對其外部的載冷劑釋放冷量，載冷劑吸收蒸發(fā)盤管釋放的冷量后通過載冷劑循環(huán)單元對進(jìn)入硅氧烷脫除循環(huán)單元的來流氣體進(jìn)行降溫脫除，硅氧烷脫除循環(huán)單元其內(nèi)部首先完成的是在蛇形盤管中對來流的流量不穩(wěn)定的生物質(zhì)氣進(jìn)行預(yù)冷與均流，使來流的生物質(zhì)氣與脫出硅氧烷后低溫的生物質(zhì)氣進(jìn)行充分的熱交換，便于脫除來流生物質(zhì)氣中的水蒸汽以及部分雜質(zhì)，進(jìn)行預(yù)冷后的生物質(zhì)氣進(jìn)入三個硅氧烷脫出裝置中與載冷劑進(jìn)行充分的熱交換，生物質(zhì)氣中的硅氧烷在溫度降低后凝結(jié)為液體通過排污裝置排出，完成了對生物質(zhì)氣中硅氧烷的脫除，脫出硅氧烷后的生物質(zhì)氣通過干燥器流出。
[0038]本發(fā)明中制冷循環(huán)單元中包括:壓縮機(jī)1、冷凝器2、干燥過濾器3、視液鏡4、膨脹閥5、蒸發(fā)盤管6、氣液分離器7。壓縮機(jī)的出氣端連接冷凝器的進(jìn)氣端相連接，冷凝器出氣端連接膨脹閥的進(jìn)氣端，膨脹閥的出氣端連接蒸發(fā)盤管的進(jìn)氣端，蒸發(fā)盤管出氣端連接氣液分離器的進(jìn)氣端，氣液分離器的出氣端連接壓縮機(jī)的進(jìn)氣端。在冷凝器和膨脹閥之間依次設(shè)有干燥過濾器3和視液鏡4;各部件通過制冷劑管道連接。
[0039]本發(fā)明中載冷劑循環(huán)單元包括:蓄冷罐8、載冷劑循環(huán)栗47和第一脫除換熱器19、第二脫除換熱器20以及第三脫除換熱器21，所述蓄冷罐8的載冷劑出口與載冷劑循環(huán)栗47的進(jìn)口連接，載冷劑流經(jīng)載冷劑循環(huán)栗47，通過第二單向壓力水栗10和第二三通閥18后，分別經(jīng)過第三截止閥15、第四截止閥17、連接到第一脫除換熱器換熱器的載冷劑進(jìn)口 19d和第二脫除換熱器換熱器的載冷劑進(jìn)口 21d上，兩個換熱器的載冷劑出口 19c和21(:匯總后經(jīng)過第一三通閥11和第一單向壓力水栗9與蓄冷罐8的載冷劑進(jìn)口連接。其中載冷劑通過81進(jìn)入到蓄冷罐內(nèi)部的管道開有密集小孔，通過噴淋方式與蒸發(fā)盤管進(jìn)行熱交換，各部件通過載冷劑管道連接，且各部件間均設(shè)有控制閥門。
[0040]本發(fā)明中生物質(zhì)氣硅氧烷脫除單元包括:預(yù)冷管殼式換熱器20、第一脫除換熱器19和第二脫除換熱器21、預(yù)冷管殼式換熱器排污裝置23、第一脫除換熱器排污裝置22、第二脫除換熱器排污裝置24、第三三通閥29和第四三通閥36。預(yù)冷管殼式換熱器20有四個開口，分別為來流生物質(zhì)氣入口 20a、來流生物質(zhì)氣出口 20c、脫除硅氧烷后的純凈生物質(zhì)氣入口20d、脫除硅氧烷后的純凈生物質(zhì)氣出口 20b ο來流生物質(zhì)氣入口 25a連接著送氣管道，脫除硅氧烷后的純凈生物質(zhì)氣出口 25b連接著出氣管道。來流生物質(zhì)氣出口 25c與第三三通閥29的一個開口相連接，第三三通閥29的另外兩個開口通過第五截止閥30、第六截止閥32分別連接第一脫除換熱器的生物質(zhì)氣進(jìn)口 19a和第二脫除換熱器的生物質(zhì)氣進(jìn)口 21a;第四三通閥36的其中兩個進(jìn)口分別通過第七截止閥33和第八截止閥35分別連接第一脫除換熱器的生物質(zhì)氣出口 19b和第二脫除換熱器的生物質(zhì)氣出口 21b，第四三通閥36的另一個出口與預(yù)冷管殼式換熱器20脫除硅氧烷后的純凈生物質(zhì)氣入口 20c相連接。各部件通過生物質(zhì)氣管道連接，且各部件間均設(shè)有控制閥門，預(yù)冷管殼式換熱器20、第一脫除換熱器19、第二脫除換熱器21分別裝有預(yù)冷管殼式換熱器排污裝置23和第一脫除換熱器排污裝置22、第二脫除換熱器排污裝置24，預(yù)冷管殼式換熱器20上還裝有溫度與壓力探頭39。
[0041]本發(fā)明的實(shí)施例一，一備一用的運(yùn)行工況由兩臺并聯(lián)的換熱器構(gòu)成。以第一脫除換熱器19除霜，第二脫除換熱器21制冷為例，首先關(guān)閉第七截止閥33、第九截止閥52、第一截止閥12和第三截止閥15，高溫高濕的生物質(zhì)氣在所述預(yù)冷管殼式換熱器20先和已經(jīng)脫除了硅氧烷的低溫生物質(zhì)氣進(jìn)行熱交換，然后經(jīng)過第三單向壓力水栗27與第三三通閥29的連接，分為兩路:第一路進(jìn)入第一脫除換熱器的生物質(zhì)氣進(jìn)口 19a，在第一脫除換熱器19內(nèi)由于沒有載冷劑，經(jīng)預(yù)冷后仍舊處于較高溫較高濕狀態(tài)的生物質(zhì)氣單向流動，對第一脫除換熱器19進(jìn)行除霜，而后從第一脫除換熱器的生物質(zhì)氣出口 19b出來，經(jīng)過第五單向壓力水栗53和第十三截止閥50從第二脫除換熱器的生物質(zhì)氣進(jìn)口 21a進(jìn)入第二脫除換熱器21，與所述載冷劑進(jìn)行熱交換，放出熱量并且脫除水分和硅氧烷，而后，從第二脫除換熱器的生物質(zhì)氣出口 21b出來;生物質(zhì)氣通過第四三通閥36處，經(jīng)過第四單向壓力水栗28后，流入預(yù)冷管殼式換熱器20與高溫高濕的新生物質(zhì)氣進(jìn)行熱交換，然后經(jīng)過干燥器38排出。在載冷劑循環(huán)單元部分關(guān)閉第一截止閥12和第三截止閥15，蓄冷罐8中的冷量，通過第二截止閥14控制開度的大小來控制輸送的冷量，同時多余的冷量可以儲存在蓄冷罐中。第二脫除換熱器21除霜，第一脫除換熱器19制冷的情況與第一種情況相似。
[0042]本發(fā)明的實(shí)施例三，除了第十三截止閥50、第九截止閥52關(guān)閉，其他閥門都呈開啟狀態(tài)，第一脫除換熱器19、第二脫除換熱器21呈并聯(lián)狀態(tài)，與載冷劑進(jìn)行熱交換，放出熱量并且脫除水分和硅氧烷，脫除的硅氧烷從第一脫除換熱器排污裝置22、第二脫除換熱器排污裝置24中脫離出來。如果其中有一個換熱器出現(xiàn)故障，也可以通過交替開啟另一個換熱器來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)連續(xù)工作狀態(tài)。
[0043]所述裝置中，通過載冷劑流量調(diào)節(jié)以保證硅氧烷的脫除效率和提高能效。本發(fā)明中，在預(yù)冷管殼式換熱器20上設(shè)有溫度與壓力探頭39，可測定來流生物質(zhì)氣的溫度和壓力的變化;溫度與壓力探頭39將測定的值反饋到自動控制系統(tǒng)中，經(jīng)計(jì)算得出生物質(zhì)氣的冷負(fù)荷，并通過調(diào)節(jié)閥門的開度以控制載冷劑流量;在保證生物質(zhì)氣達(dá)到處理溫度要求的情況下，不會造成冷量的浪費(fèi)。蓄冷罐8中的載冷劑具有一定的蓄冷功能；當(dāng)生物質(zhì)氣冷負(fù)荷小于制冷循環(huán)單元對載冷劑所提供的冷量時，蓄冷罐8內(nèi)的載冷劑可儲存過剩冷量，當(dāng)生物質(zhì)氣冷負(fù)荷大于制冷循環(huán)單元對載冷劑所提供的冷量時，蓄冷罐8內(nèi)的載冷劑可釋放儲存冷量。通過對載冷劑的靈活調(diào)節(jié)，保證制冷循環(huán)單元的穩(wěn)定可靠地工作狀態(tài);亦可為生物質(zhì)氣提供適量充足的冷量。
[0044]本發(fā)明的實(shí)施例四，載冷劑進(jìn)口開在蓄冷罐上部1/6處，高于1/6處時，由于開口過高導(dǎo)致安裝不便;載冷劑出口開在蓄冷罐下部1/10處，低于1/10處時，由于開口過低導(dǎo)致安裝不便;制冷劑進(jìn)口開在蓄冷罐的上部2/5處，能夠保證與載冷劑出口保持一定距離，使載冷劑噴灑下來與換熱盤管接觸時具有一定的速度，滿足換熱效果的要求;制冷劑出口開在蓄冷罐的下部1/10處，低于1/10處時，由于開口過低導(dǎo)致安裝不便。
[0045]本發(fā)明的實(shí)施例五，載冷劑進(jìn)口開在蓄冷罐上部1/4處，保證了載冷劑噴灑下來具有一定的流速，換熱效果較好，低于1/4處時，換熱效果不佳;載冷劑出口開在蓄冷罐下部I/6處，高于1/6處時，載冷劑不能與換熱盤管充分換熱，換熱效果不佳;制冷劑進(jìn)口開在蓄冷罐的上部3/5處，低于3/5處時，無法滿足換熱盤管的長度，導(dǎo)致?lián)Q熱效果不佳;制冷劑出口開在蓄冷罐的下部1/6處，高于1/6處時，換熱效果不佳。
[0046]本發(fā)明的優(yōu)選方案中，載冷劑進(jìn)口開在蓄冷罐上部1/5處;載冷劑出口開在蓄冷罐下部1/10處;制冷劑進(jìn)口開在蓄冷罐的上部1/2處;制冷劑出口開在蓄冷罐的下部1/8處。既保證了載冷劑噴灑下來具有一定的流速，保證了換熱盤管具有一定長度，保證了載冷劑與換熱盤管的充分換熱，達(dá)到了預(yù)期的換熱效果，又避免了由于開口較高或較低而導(dǎo)致安裝不方便。
[0047]本發(fā)明的優(yōu)選方案中，蒸發(fā)盤管的每一圈管道平面與水平面呈4-8°左右夾角，以利于其制冷劑的流動，減少氣液分離所造成的一些不便之處，使制冷劑的流動更為順暢，制冷效果更佳。
[0048]本發(fā)明的優(yōu)選方案中，蒸發(fā)盤管的管道以扁平為佳，同時具有一定高度的環(huán)形凸起，以利于制冷蒸發(fā)的冷熱交換。
[0049]本發(fā)明的優(yōu)選方案中，蓄冷罐內(nèi)部采用純順流噴灑的換熱方式。
[0050]本發(fā)明裝置可處理多工況狀態(tài)下的垃圾填埋氣、污泥沼氣、石油伴生氣等;所述裝置的制冷循環(huán)單元制冷劑工質(zhì)可采用R22、R410a、R407c等。
[0051]上述實(shí)施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和等同替換，這些對本發(fā)明權(quán)利要求進(jìn)行改進(jìn)和等同替換后的技術(shù)方案，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種生物質(zhì)氣中硅氧烷脫除裝置，其特征在于，該裝置包括制冷循環(huán)單元、載冷劑循環(huán)單元和生物質(zhì)氣硅氧烷脫除單元； 所述制冷循環(huán)單元由沿制冷劑流動方向依次連接的壓縮機(jī)(I)、冷凝器(2)、膨脹閥(5)、蓄冷罐(8)、氣液分離器(7)組成，所述氣液分離器(7)的出氣端連接在壓縮機(jī)(I)的進(jìn)氣端上，構(gòu)成循環(huán)回路，所述蓄冷罐(8)上設(shè)置有載冷劑進(jìn)口(81)、載冷劑出口(82)、制冷劑進(jìn)口(83)和制冷劑出口(84)，蓄冷罐(8)中設(shè)置有連通制冷劑進(jìn)口(83)和制冷劑出口(84)的蒸發(fā)盤管(6)，蓄冷罐(8)同時是載冷劑循環(huán)單元的組成部分； 所述載冷劑循環(huán)單元包括蓄冷罐(8)、載冷劑循環(huán)栗(47)和兩個并聯(lián)的硅氧烷脫除換熱器(19、21)，所述蓄冷罐(8)的載冷劑出口與載冷劑循環(huán)栗(47)的進(jìn)口連接，載冷劑循環(huán)栗(47)的出口分為兩路，分別對應(yīng)連接到一個硅氧烷脫除換熱器的載冷劑進(jìn)口上，兩個硅氧烷脫除換熱器的載冷劑出口匯總后與蓄冷罐(8)的載冷劑進(jìn)口連接，所述的兩個硅氧烷脫除換熱器同時是生物質(zhì)氣硅氧烷脫除單元的組成部分； 所述生物質(zhì)氣硅氧烷脫除單元包括用于對來流生物質(zhì)氣預(yù)冷的預(yù)冷管殼式換熱器(20)、兩個硅氧烷脫除換熱器(19、21)，所述預(yù)冷管殼式換熱器(20)上設(shè)置有來流生物質(zhì)氣入口(20a)、來流生物質(zhì)氣出口(20c)、純凈生物質(zhì)氣入口(20d)和純凈生物質(zhì)氣出口(20b)，所述來流生物質(zhì)氣出口(20c)分為兩路，分別對應(yīng)連接到一個硅氧烷脫除換熱器的生物質(zhì)氣進(jìn)口上;兩個硅氧烷脫除換熱器的生物質(zhì)氣出口匯總后與純凈生物質(zhì)氣入口(20d)相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)氣中硅氧烷脫除蓄冷裝置，其特征在于，所述載冷劑進(jìn)口(81)開在蓄冷罐(8)上部1/6至1/4處，載冷劑出口(82)開在蓄冷罐(8)下部1/10至1/6處，制冷劑進(jìn)口(83)開在蓄冷罐(8)的上部2/5至3/5處;制冷劑出口(84)開在蓄冷罐(8)的下部1/10 至 1/6 處。3.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的生物質(zhì)氣中硅氧烷脫除蓄冷裝置，其特征在于，所述蒸發(fā)盤管(6)沿著從制冷劑進(jìn)口(83)向載冷劑出口(82)的傾斜方向設(shè)置，蒸發(fā)盤管(6)的每一圈管道與水平面呈4-8°夾角。
【文檔編號】F25B41/00GK105910389SQ201610271036
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】王高偉, 黃虎, 張忠斌, 朱仕林, 蔡錦羽, 李雅清
【申請人】南京師范大學(xué)