沼氣壓力水洗提純?cè)O(shè)備及工藝研究

【摘要】：在能源危機(jī)與環(huán)境污染的雙重背景下,世界各國(guó)都意識(shí)到發(fā)展可再生能源是一個(gè)必然的選擇。在可再生能源中,沼氣是一種重要的生物質(zhì)能源,沼氣經(jīng)凈化提純后,其中的甲烷濃度達(dá)到90%以上就可得到生物甲烷,實(shí)現(xiàn)天然氣的替代。目前,主要的沼氣提純方法有PSA法、水洗法、化學(xué)吸收法、有機(jī)溶解吸收法、膜分離法,而且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)上的應(yīng)用。通過幾種提純方法的對(duì)比發(fā)現(xiàn)水洗法的優(yōu)勢(shì)明顯。本文通過沼氣水洗機(jī)理的研究,發(fā)現(xiàn)了沼氣水洗提純的三大主要影響因素:溫度、氣水比、壓力。通過沼氣常壓霧化水洗試驗(yàn)得到了溫度、氣水比對(duì)沼氣提純效果的具體影響,為了得到壓力對(duì)沼氣水洗的影響,對(duì)沼氣常壓水洗提純系統(tǒng)進(jìn)行了改造,提出了間歇式沼氣壓力水洗提純系統(tǒng),并設(shè)計(jì)了水洗控制系統(tǒng)。沼氣水洗提純?cè)碇饕▋蓚€(gè)方面,一是CH4、CO2在水中的溶解度差異,相同條件下CO2在水中的溶解度是CH4的30倍左右;二是CO2在水中的傳質(zhì)。通過分析得出,溫度、壓力主要是通過溶解度對(duì)沼氣水洗效果產(chǎn)生影響,氣水比通過對(duì)氣液傳質(zhì)的影響對(duì)水洗效果產(chǎn)生影響。同時(shí)本文還分析了水的振動(dòng)、水位高度以及水體的酸堿度對(duì)沼氣提純的影響。為了得到溫度、氣水比對(duì)沼氣水洗效果的影響,本文開展了沼氣常壓霧化水洗提純?cè)囼?yàn),通過對(duì)比試驗(yàn),得到了溫度、氣水比對(duì)沼氣水洗效果的影響,溫度對(duì)沼氣水洗效果的影響十分明顯,在試驗(yàn)中,水溫為3.5℃時(shí),沼氣水洗后其中的CH4濃度升高值為8個(gè)百分點(diǎn),而當(dāng)水溫為22℃以后,水溶解CO2的能力大大下降,CH4濃度升高值僅為4個(gè)百分點(diǎn)左右。在一定的溫度下,氣水比有一個(gè)最佳值,當(dāng)氣水比在達(dá)到最佳值后繼續(xù)增大時(shí),水洗效果開始降低。由于沼氣常壓霧化水洗提純效果有限,同時(shí)也為了得到壓力對(duì)沼氣水洗提純的影響,所以對(duì)沼氣常壓系統(tǒng)進(jìn)行了改造,提出了間歇式沼氣壓力水洗提純方案及水洗流程;確定了主要設(shè)備的參數(shù);對(duì)壓力管道進(jìn)行了設(shè)計(jì);改進(jìn)了氣霧化器;設(shè)計(jì)了水霧化器。根據(jù)沼氣壓力水洗提純系統(tǒng)的工藝流程要求,本文提出了兩種水洗控制方案,并對(duì)方案進(jìn)行了對(duì)比與選擇,確定了采用單片機(jī)進(jìn)行控制的方案;使用Proteus繪制了測(cè)控系統(tǒng)硬件原理圖,使用C語(yǔ)言編寫了控制程序,并對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試,驗(yàn)證了測(cè)控方案可行性。針對(duì)所設(shè)計(jì)的沼氣壓力水洗提純系統(tǒng),提出了試驗(yàn)所要獲得的參數(shù);提出了試驗(yàn)方案;并且詳細(xì)羅列了試驗(yàn)步驟。本文對(duì)沼氣水洗提純做出了詳細(xì)研究,得到了不同溫度、壓力下CO2、CH4在水中的溶解度;通過沼氣常壓霧化水洗提純?cè)囼?yàn),得到了溫度、氣水比對(duì)沼氣水洗提純效果以及該套系統(tǒng)的工藝參數(shù),該系統(tǒng)處理量為5~16m3/h,可直接應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際中;同時(shí)本文針對(duì)沼氣常壓霧化水洗的缺點(diǎn),提出了間歇式沼氣水洗系統(tǒng),與連續(xù)式水洗提純相比,對(duì)設(shè)備的要求較低,設(shè)計(jì)壓力為0.7Mpa,設(shè)計(jì)處理量為100m3/h。本文提出的沼氣氣霧化水洗法及間歇式沼氣壓力水洗提純法可為沼氣水洗提純提供范例及新的思路,為國(guó)內(nèi)研究沼氣水洗的科研人員提供參考。 【關(guān)鍵詞】：沼氣提純 常壓氣霧化水洗 間歇式壓力水洗
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S216.4
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 課題研究背景及意義12-14
• 1.2 沼氣組分及特性14
• 1.3 國(guó)內(nèi)外沼氣提純技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀14-22
• 1.3.1 沼氣提純技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀14-19
• 1.3.2 水洗法優(yōu)勢(shì)19-20
• 1.3.3 國(guó)外沼氣提純發(fā)展現(xiàn)狀20-21
• 1.3.4 我國(guó)沼氣提純發(fā)展現(xiàn)狀21-22
• 1.4 本課題研究概況22-23
• 1.4.1 研究?jī)?nèi)容22
• 1.4.2 研究目標(biāo)22-23
• 1.5 本章小結(jié)23-24
• 第二章 沼氣壓力水洗提純?cè)?/span>24-32
• 2.1 溶解度的差異24-25
• 2.2 二氧化碳在水中的傳質(zhì)25-29
• 2.2.1 雙膜理論26-27
• 2.2.2 溶質(zhì)滲透理論27
• 2.2.3 表面更新理論27
• 2.2.4 三種模型對(duì)比27-28
• 2.2.5 氣膜吸收速率28
• 2.2.6 液膜吸收速率28
• 2.2.7 總的吸收速率28-29
• 2.3 強(qiáng)化水吸收CO_2的途徑29
• 2.3.1 提高吸收系數(shù)Lk29
• 2.3.2 增大吸收推動(dòng)力sc29
• 2.3.3 增大單位吸收傳質(zhì)面積A29
• 2.4 沼氣水洗提純影響因素29-31
• 2.4.1 溫度、壓力30
• 2.4.2 氣水比30
• 2.4.3 氣、液接觸面積30
• 2.4.4 其他的因素30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第三章 沼氣常壓霧化水洗提純技術(shù)32-40
• 3.1 霧化水洗提純?cè)?/span>32-33
• 3.2 氣霧化器的應(yīng)用33
• 3.3 試驗(yàn)設(shè)備33-34
• 3.4 試驗(yàn)步驟34-35
• 3.5 試驗(yàn)結(jié)果35-39
• 3.5.1 溫度的影響36
• 3.5.2 氣水比的影響36-37
• 3.5.3 沼氣提純工藝參數(shù)37
• 3.5.4 沼氣提純效率及能耗37-39
• 3.6 本章小結(jié)39-40
• 第四章 沼氣壓力水洗改造40-56
• 4.1 沼氣壓力水洗化工系統(tǒng)40-44
• 4.1.1 沼氣壓力水洗提純流程圖40-41
• 4.1.2 水洗過程41
• 4.1.3 主要設(shè)備參數(shù)確定41-43
• 4.1.4 壓力管道安裝設(shè)計(jì)43-44
• 4.2 水洗塔內(nèi)部裝置及部件44-47
• 4.2.1 氣霧化器設(shè)計(jì)44-45
• 4.2.2 填料的選用與安裝45-47
• 4.3 水霧化器設(shè)計(jì)47-55
• 4.3.1 基本參數(shù)47
• 4.3.2 管道尺寸47-48
• 4.3.3 霧化噴嘴48
• 4.3.4 容器壁厚48-49
• 4.3.5 連接方式49-50
• 4.3.6 容器筒體高度確定50-52
• 4.3.7 支座、液位控制52-55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 第五章 沼氣壓力水洗控制系統(tǒng)56-69
• 5.1 控制系統(tǒng)方案56-58
• 5.1.1 控制系統(tǒng)方案一56
• 5.1.2 控制系統(tǒng)方案二56-57
• 5.1.3 控制系統(tǒng)的對(duì)比及選擇57-58
• 5.2 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求58-59
• 5.3 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)59-62
• 5.3.1 檢測(cè)儀器59-60
• 5.3.2 控制部分硬件設(shè)計(jì)60-62
• 5.4 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)62-63
• 5.5 控制系統(tǒng)的試驗(yàn)63-68
• 5.5.1 測(cè)試校核63-64
• 5.5.2 控制試驗(yàn)64-68
• 5.6 本章小結(jié)68-69
• 第六章 沼氣壓力水洗提純?cè)囼?yàn)方案69-73
• 6.1 試驗(yàn)?zāi)康?/span>69
• 6.2 試驗(yàn)原理69-70
• 6.3 試驗(yàn)儀器70-71
• 6.4 試驗(yàn)步驟71-72
• 6.5 本章小結(jié)72-73
• 第七章 結(jié)論及展望73-74
• 7.1 總結(jié)73
• 7.2 展望73-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 攻讀學(xué)位期間本人出版或公開發(fā)表論著、論文78-79
• 致謝79-80
• 附錄80-92

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能源與國(guó)際政治    王亞棟

一例500m~3沼氣工程的效益分析    華永新

久仰成為沼氣工程示范村    龍勝良

對(duì)在京郊進(jìn)一步推廣沼氣工程的思考    李明慧,楊忠山

建設(shè)中小型沼氣工程應(yīng)注意的幾個(gè)問題    謝邦勇

發(fā)展沼氣的意義與我縣沼氣發(fā)展概況    毛順華

建設(shè)生態(tài)家園 推廣沼氣工程    

沼氣工程規(guī)范化建設(shè)勢(shì)在必行    施國(guó)中

海南省農(nóng)村沼氣建設(shè)的發(fā)展思路和對(duì)策    符少懷,鄺繼云

河南省沼氣協(xié)會(huì)第三次會(huì)員代表大會(huì)暨沼氣生態(tài)農(nóng)業(yè)論壇在焦作召開    張國(guó)強(qiáng)

淺談海南農(nóng)村沼氣的管理    蔡匯豐;

新型高效規(guī)?；託夤こ痰年P(guān)鍵技術(shù)    蔡昌達(dá);

對(duì)加強(qiáng)沼氣工程標(biāo)準(zhǔn)制修訂的一些認(rèn)識(shí)    鄭時(shí)選;

實(shí)行“沼氣工程工藝設(shè)計(jì)資質(zhì)”和“運(yùn)營(yíng)管理資質(zhì)”證書的建議——推動(dòng)沼氣事業(yè)健康發(fā)展的重要措施    王永智;屠云璋;

建池質(zhì)量是基礎(chǔ) 加強(qiáng)沼氣管理是關(guān)鍵    龍大友;

沼氣產(chǎn)業(yè)化的春天    陸光正;沙宏衛(wèi);

新沼氣 新風(fēng)貌 新農(nóng)村    屈鋒;尹顯智;

農(nóng)村沼氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展思考    高靈芝;

關(guān)于加快農(nóng)村沼氣服務(wù)體系建設(shè)的建議    

沼氣研究和利用的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)    趙新波;祝詩(shī)平;

淺談生物質(zhì)能——沼氣    王威;羅清威;樊占國(guó);

沼氣托起群眾致富的希望    祝秀國(guó) 戎方雁

推廣沼氣工程 發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)    陳國(guó)孟

沼氣入戶 福氣進(jìn)村    鄧蘇勇 韋克瓊

大力普及沼氣　扎實(shí)推進(jìn)新農(nóng)村建設(shè)    本報(bào)記者 田宜龍

小沼氣點(diǎn)亮社會(huì)主義新農(nóng)村    本報(bào)記者 田宜龍

河南：小沼氣引領(lǐng)大節(jié)約    本報(bào)記者 王偉 通訊員 張國(guó)強(qiáng)

大力發(fā)展沼氣事業(yè) 構(gòu)建農(nóng)村和諧社會(huì)    劉合心

創(chuàng)新提升沼氣地位——沼氣工程“三級(jí)跳”    本報(bào)記者 師曉京

建立沼氣管理運(yùn)營(yíng)長(zhǎng)效機(jī)制    李國(guó)華

小沼氣帶來周口農(nóng)村大變化    本報(bào)記者 張培奇

基于微藻的沼氣品位提升和沼液處理的協(xié)同作用研究    顏誠(chéng)

中國(guó)農(nóng)村戶用沼氣區(qū)域適宜性與可持續(xù)性研究    陳豫

沼氣產(chǎn)業(yè)化基本理論與大中型沼氣工程資源配置優(yōu)化研究    王麗麗

餐廚垃圾制沼及膜法沼氣提純一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)及理論研究    尼姝麗

農(nóng)村沼氣生態(tài)校園模式及其綜合效益評(píng)價(jià)研究    王蘭英

規(guī)模化養(yǎng)豬場(chǎng)沼氣工程發(fā)展的影響因素研究    林斌

農(nóng)戶沼氣使用及生態(tài)環(huán)境效益評(píng)價(jià)：來自恩施州的證據(jù)    張嘉強(qiáng)

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人糞便厭氧處理工藝優(yōu)化和沼氣貯氣膜氣密性研究    尹福斌

沼液農(nóng)田施用氮素遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律研究    張笑千

基于智能雞舍的太陽(yáng)能沼氣工程的技術(shù)研究    趙梅娟

隨州市農(nóng)村戶用沼氣發(fā)展制約因素及潛力研究    馮大功

江蘇省農(nóng)村戶用沼氣物業(yè)化管理模式研究    李莉莉

沼氣壓力水洗提純?cè)O(shè)備及工藝研究    耿宏超

輔熱集箱式沼氣工程標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)研究    王淮東

車用沼氣純化裝置試驗(yàn)研究    周磊

晉北農(nóng)村沼氣推廣影響因素及發(fā)展?jié)搫?shì)研究    侯向娟

太陽(yáng)能沼氣工程無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)    薄軍

農(nóng)村校園沼氣管理專家系統(tǒng)研究    周曼

沼氣化學(xué)能快速高效儲(chǔ)存太陽(yáng)熱能的初步研究    馬濤