一种利用天然气门站压差提纯沼气的系统的制作方法

1.本实用新型涉及沼气处理技术领域，具体涉及一种利用天然气门站压差提纯沼气的系统。


背景技术：

2.本实用新型对于背景技术的描述属于与本实用新型相关的相关技术，仅仅是用于说明和便于理解本实用新型的内容，不应理解为申请人明确认为或推定申请人认为是本实用新型在首次提出申请的申请日的现有技术。
3.沼气是生物质原料在一定工艺条件下产生的混合气体，主要成分为甲烷(50％-70％)和二氧化碳。将沼气中的二氧化碳去除，提高甲烷含量，使气体热值达到天然气标准的过程，这沼气提纯。提纯技术有多种，其中有膜分离法提纯技术。
4.膜分离法提纯沼气的原理是利用各组分气体在高分子膜内的溶解度和扩散渗透速率的不同，当原料气沿中空纤维管内腔流动时，不同气体的分压在中空纤维丝管的高压侧(原料侧)与低压侧(渗透侧)所形成的分压差作用下，溶解度和扩散渗透速率大的co2优先透过纤维膜壁，ch4相对受到阻隔，从而达到分离的目的。
5.沼气经过加压后，进入膜组件，沼气中的二氧碳在内外压差的作用下，渗透通过膜壁，排放出膜组件外，分子直径较大的甲烷组分在膜组件中，随着气流进入下游，成为甲烷含量较高的产品气。
6.膜分离法提纯因占地少，易撬装；操作方便，工艺简单；无需水、化学试剂，不产生需处理的废水等优点，在中、小规模沼气项目中应用较多。
7.但在原料沼气通过膜组件时，需要有至少0.8mpa的压差才能使co2等气体渗透出来，即需要给原料气加压，这也是膜提纯工艺中的主要功耗，约为0.2～0.26kwh/m3沼气。


技术实现要素：

8.本实用新型实施例的目的是提供一种利用天然气门站压差提纯沼气的系统，本实用新型的利用天然气门站压差提纯沼气的系统将门站天然气降压过程中的压力能转换为电能，进而为增压机提供动力，节约能源；将天然气降压过程产生的冷量和沼气压缩过程中产生的热量互为耦合利用，减排效果明显。
9.一种利用天然气门站压差提纯沼气的系统，包括：
10.天然气管网，所述的天然气管网包括上游高压天然气管网和下游天然气管网；
11.膨胀机，所述的上游高压天然气管网与膨胀机的进口连通；
12.发电机，所述的发电机与所述的膨胀机同轴连接；
13.电动机，所述的电动机将发电机产生的电能用于为增压机提供动力；
14.增压机，所述的增压机的进口与沼气供应装置连通；
15.换热器，所述的换热器上设有与膨胀机的出口连通的上游高压天然气进口，与增压机的出口连接的沼气进口；
16.膜分离装置，所述的膜分离装置与换热器的沼气出口连通；
17.所述的下游天然气管网分别与膜分离装置的出口和换热器的天然气出口连通。
18.进一步的，包括设置在沼气供应装置和增压机之间的脱水装置。
19.进一步的，包括设置在所述的脱水装置和增压机之间的脱硫装置。
20.借由上述方案，本实用新型一种利用天然气门站压差提纯沼气的系统至少具备如下有益效果：
21.本技术将门站天然气降压过程中的压力能转换为电能，为沼气压缩机提供动力，节约能源；
22.将天然气降压过程产生的冷量和沼气压缩过程中产生的热量互为耦合利用，减排效果明显；
23.因门站区属于易燃易爆场，将提纯区设置在门站区外，降低危险性，减少因提纯设备防爆要求高而产生的额外投资；
24.避免了因膨胀功率和压缩功率不匹配而产生的相关问题。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍：
26.图1为本实用新型的一种利用天然气门站压差提纯沼气的系统的结构示意图。
具体实施方式
27.下面结合实施例对本实用新型进行进一步的详细介绍，应当理解，实施例是为了本领域技术人员更容易理解本实用新型的技术方案，而不能作为本实用新型保护范围的限定。
28.在下述介绍中，术语“第一”、“第二”仅为用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下述介绍提供了本实用新型的多个实施例，不同实施例之间可以替换或者合并组合，因此本实用新型也可认为包含所记载的相同和/或不同实施例的所有可能组合。因而，如果一个实施例包含特征a、b、c，另一个实施例包含特征b、d，那么本实用新型也应视为包括含有a、b、c、d的一个或多个所有其他可能的组合的实施例，尽管该实施例可能并未在以下内容中有明确的文字记载。
29.结合附图1，一种利用天然气门站压差提纯沼气的系统，包括：
30.天然气管网，所述的天然气管网包括上游高压天然气管网2和下游天然气管网7；
31.发电机11，所述的发电机11与所述的膨胀机3同轴连接；
32.电动机12，所述的电动机12将发电机产11生的电能用于为增压机4提供动力；
33.增压机4，所述的增压机4的进口与沼气供应装置1连通；
34.换热器5，所述的换热器5上设有与膨胀机3的出口连通的上游高压天然气进口，与增压机4的出口连接的沼气进口；
35.膜分离装置6，所述的膜分离装置6与换热器5的沼气出口连通；
36.所述的下游天然气管网7分别与膜分离装置6的出口和换热器5的天然气出口连通。
37.在本实用新型的一些实施例中，包括设置在沼气供应装置1和增压机4之间的脱水装置8。
38.在本实用新型的另一些实施例中，包括设置在所述的脱水装置8和增压4机之间的脱硫装置9。
39.在另一些实施例中，上游高压天然气管网2通过减压阀与换热器5的上游高压天然气进口连通。
40.可以理解的，在一些实施例中，与膨胀机并联有减压阀10。
41.本实用新型将门站天然气降压过程中的压力能转换为机械能，为沼气提供膜分离提纯所需压力，节约能源；
42.将天然气降压过程产生的冷量和沼气压缩过程中产生的热量互为耦合利用，减排效果明显。
43.因门站区属于易燃易爆场，将提纯区设置在门站区外，降低危险性，减少因提纯设备防爆要求高而产生的额外投资；
44.避免了因膨胀功率和压缩功率不匹配而产生的相关问题。
45.在天然气门站或调压站，燃气往下游输送时，需要将压力降到下游管网所需要的压力，在降压过程中，压力能不但白白浪费，降压后的燃气温度急剧降低，容易使阀门产生冻堵，并对下游管网的强度产生影响。本实用新型不但节约了能源，还降低了门站压差造成的危害。
46.原理：
47.高压天然气通过气体膨胀机3减压，膨胀机3带动同轴的发电机11，将机械能转换成电能。电力通过电线，供给沼气压缩机电动机12，将原料沼气加压到膜提纯压力；膨胀机3减压后的低温气体通过换热器5冷却增压后的高温沼气，之后天然气进入下游管网7；增压后的沼气经过膜分离设备6，提纯为生物天然气，调压后进入下游管网。
48.以上介绍仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。