本發(fā)明涉及一種脫硫裝置，特別是一種水平式脫硫裝置，本發(fā)明的脫硫裝置尤其適用于沼氣脫硫。本發(fā)明還涉及一種脫硫方法，特別是使用本發(fā)明所述的水平式脫硫裝置進(jìn)行沼氣脫硫的方法。

背景技術(shù)：

沼氣作為一種新興能源其應(yīng)用越來(lái)越廣泛。沼氣在發(fā)酵時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的有害氣體，如硫化氫(H₂S)氣體，硫化氫氣體與沼氣中的水共同作用，加速了設(shè)備的腐蝕和堵塞，另外，硫化氫在燃燒中會(huì)生成酸性物質(zhì)二氧化硫(SO₂)，與燃燒產(chǎn)物中的水蒸氣結(jié)合成亞硫酸，使設(shè)備的金屬表面產(chǎn)生腐蝕，并且還會(huì)造成對(duì)大氣環(huán)境的污染，影響人體健康。在我國(guó)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)中嚴(yán)格規(guī)定，利用沼氣能源時(shí)，沼氣氣體中硫化氫含量不得超過20mg/m³。因此，無(wú)論在工業(yè)或民用氣體中，在使用沼氣之前，必須脫除其中的硫化氫。

現(xiàn)有技術(shù)中，典型的脫硫裝置是脫硫塔(例如，可參考圖1)。從圖1中可以看出，該脫硫塔是豎式的，即，該脫硫塔由支架支撐豎直地放置于地面。所述脫硫塔主體主要包括筒體、進(jìn)氣管和出氣管、進(jìn)料口和出料口，還包括其他部件，如排氣管、上濾網(wǎng)板、下濾網(wǎng)板、氣流分配板、提手和壓力表等等。當(dāng)需要更換填料時(shí)，將廢棄的填料從下方的出料口排出，并通過上方的進(jìn)料口將新的脫硫劑填料投入脫硫塔筒體中。

使用脫硫塔脫硫時(shí)，含有硫化氫的沼氣由脫硫塔底部的進(jìn)氣管進(jìn)入脫硫塔，穿過筒體中的脫硫劑填料到達(dá)脫硫塔頂端，在此過程中，硫化氫被氧化成硫或硫氧化物留在填料層中，凈化后的氣體則通過上方的出氣管排出。

該典型的脫硫塔有兩大缺陷。其一，沼氣從底部進(jìn)入脫硫塔，因而通常情況下，下層的脫硫劑相比上層的脫硫劑使用率較高，導(dǎo)致下層的脫硫劑失效需要替換時(shí)，上層的脫硫劑仍可以使用，且由于氣體流動(dòng)的不均勻，相對(duì)于中心區(qū)域的脫硫劑填料，外圍的脫硫劑填料的利用率也較低，因而造成脫硫劑的浪費(fèi)。其二，因?yàn)橥ǔＣ摿蛩急容^高，而進(jìn)料口又設(shè)置在脫硫塔的頂端，因而添加新的脫硫劑會(huì)比較麻煩。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服上述兩個(gè)問題。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明包括多種實(shí)施方式，其中包括一種脫硫裝置，所述脫硫裝置是水平式的，包括：外殼部分，所述外殼部分包括筒體，所述筒體的一端具有進(jìn)氣管，另一端具有可開啟的外蓋，所述外蓋上具有密封墊；出氣管設(shè)置在所述筒體靠近所述可開啟的外蓋的外側(cè)；放水管設(shè)置在所述筒體靠近所述進(jìn)氣管的外側(cè)。所述脫硫裝置還包括濾芯部分，其包括：濾芯，所述濾芯的一端封閉，另一端開放，所述濾芯具有內(nèi)壁和外壁，分別形成內(nèi)、外兩個(gè)同軸的圓柱形筒體，其中內(nèi)圓柱形筒體在靠近所述濾芯的開放端處封閉，外圓柱形筒體在濾芯的封閉端開口，所述內(nèi)壁和外壁上均勻地設(shè)置有多個(gè)小孔；所述封閉端上設(shè)置有密封墊；腔體蓋，其上設(shè)有把手，所述腔體蓋可被緊固于所述濾芯的開放端；和限位碼，所述限位碼設(shè)置在所述濾芯的外側(cè)，并對(duì)稱地布置在所述濾芯的兩端。所述裝置還包括壓緊機(jī)構(gòu)，其可拆卸地布置在所述筒體內(nèi)側(cè)，位于所述外蓋與所述腔體蓋之間，以在所述脫硫裝置工作時(shí)將所述濾芯向所述筒體壓緊。

本發(fā)明還包括其他方面，其中包括一種脫硫方法，該方法使用如上所述的脫硫裝置，所述方法包括：所述濾芯的內(nèi)圓柱形筒體在所述脫硫裝置的所述筒體內(nèi)部形成進(jìn)氣通道，氣體通過進(jìn)氣管進(jìn)入所述進(jìn)氣通道；氣體通過所述進(jìn)氣通道上的多個(gè)小孔進(jìn)入濾芯；氣體與所述濾芯中的脫硫劑發(fā)生反應(yīng)并被凈化；凈化后的氣體通過所述小孔進(jìn)入所述濾芯的外壁與所述筒體之間的導(dǎo)向通道；凈化后的氣體通過所述導(dǎo)向通道被導(dǎo)入出氣管并被排出所述脫硫裝置。

本發(fā)明還包括其他方面，其中還包括一種替換如上所述的脫硫裝置中的濾芯的方法，所述方法包括：打開所述外蓋；釋放所述壓緊機(jī)構(gòu)；握住所述腔體蓋上的所述把手將所述濾芯拉出；將新的濾芯塞入所述筒體中，閉合壓緊機(jī)構(gòu)并關(guān)閉外蓋。

本發(fā)明還包括其他方面，其中還包括一種系統(tǒng)，其包括多個(gè)如上所述的脫硫裝置的組合，所述多個(gè)脫硫裝置彼此連接，氣體從該系統(tǒng)的第一個(gè)脫硫裝置進(jìn)入，在該系統(tǒng)內(nèi)經(jīng)過多個(gè)脫硫裝置進(jìn)行脫硫，通過所述系統(tǒng)的最后一個(gè)脫硫裝置排出。

本發(fā)明的這些和其他特征將結(jié)合附圖在下面的說(shuō)明中更詳細(xì)地描述。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明通過附圖中的圖以舉例而不是限制的方式示出，并且在附圖中，相似的附圖標(biāo)記指代相似的部件，并且其中：

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的一種脫硫塔的示意圖；

圖2是本發(fā)明脫硫裝置的一個(gè)實(shí)施方式的剖面示意圖；

圖3a-3c是本發(fā)明脫硫裝置的另一個(gè)實(shí)施方式中的濾芯的立體圖；

圖4是本發(fā)明脫硫裝置中的外蓋的平面示意圖；

圖5-7是本發(fā)明脫硫裝置中的偏心鎖塊處于三種工作狀態(tài)時(shí)的平面示意圖；

圖8-9是本發(fā)明的脫硫裝置的安裝示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參考附圖中所示的一些實(shí)施方式詳細(xì)描述本發(fā)明。在以下的說(shuō)明中，將闡述具體的細(xì)節(jié)以提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解。然而，本發(fā)明可以在沒有其中的一些或全部這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施，并且本公開包括可以按照本技術(shù)領(lǐng)域中一般可用的知識(shí)作出的修改。公知的工藝步驟和/或結(jié)構(gòu)沒有被詳細(xì)描述以免不必要地模糊本發(fā)明公開。

現(xiàn)在參照?qǐng)D2，示出了本發(fā)明的脫硫裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式。本發(fā)明的脫硫裝置是水平式的，其安裝示意圖可參見圖8和圖9。該脫硫裝置1主要包括外殼部分和濾芯部分，其中外殼部分包括筒體10，筒體10的一端具有進(jìn)氣管20，另一端具有可開啟的外蓋11。出氣管22設(shè)置在靠近外蓋所在的一端的筒體外側(cè)，從圖8和9中可看出，脫硫裝置安裝和使用時(shí)，出氣管垂直于地面向上布置；在靠近進(jìn)氣管所在的一端的筒體外側(cè)上還連接有放水管24，使用時(shí)所述放水管24垂直于地面向下布置。

多個(gè)手輪13設(shè)置在外蓋所在的一端的筒體上，外蓋11與多個(gè)手輪13配合來(lái)密封和打開所述筒體10。詳細(xì)地可結(jié)合圖4來(lái)看，圖4示出了外蓋11的平面示意圖，其中虛線14表示外蓋上的密封墊。外蓋上設(shè)置凹槽和/或孔，使所述外蓋可嵌入手輪的螺栓中，然后旋轉(zhuǎn)閉合手輪，外蓋隨之被扣緊在筒體的端部。圖4中顯示了4個(gè)凹槽(孔)，即本實(shí)施方式中的外蓋與四個(gè)手輪相配合，但在其他實(shí)施方式中，外蓋也可設(shè)置為與其他數(shù)量的手輪相配合。其中，任意數(shù)量的凹槽(孔)中必須有一個(gè)是孔，以保證當(dāng)所有手輪松開后，外蓋可垂掛在一個(gè)手輪上而不會(huì)掉在地上，同時(shí)密封筒體的一端被打開。

濾芯部分包括濾芯30，其由多孔板卷管一體成型。所述濾芯的一端封閉，另一端開放，優(yōu)選地，所述濾芯的外輪廓大體上是圓柱形，在圖2所示的實(shí)施方式中，所述濾芯的封閉端是錐形；圖3a～3c示出了另一個(gè)實(shí)施方式中的濾芯的立體圖，其中濾芯的封閉端是圓柱形。除了封閉端的形狀不同之外，這兩個(gè)實(shí)施方式中的濾芯的其他構(gòu)造完全一樣，因而可參考圖3a～3c進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

由圖2(以及參考圖3a～3c)可知，濾芯具有內(nèi)壁和外壁，分別形成內(nèi)、外兩個(gè)同軸的圓柱形筒體，其中內(nèi)圓柱形筒體在靠近濾芯的開放端處封閉，外圓柱形筒體在濾芯的封閉端開口。其中，形成所述內(nèi)壁和外壁的多孔板卷管上均勻地設(shè)置有多個(gè)小孔34，以使氣體通過。所述濾芯部分還包括腔體蓋31，其上具有把手35和多個(gè)螺栓(圖3a～3c優(yōu)選地示出了六個(gè))，所述腔體蓋31的直徑略大于所述濾芯的外徑，因而其可蓋在所述濾芯的開放端，并通過所述多個(gè)螺栓固定在所述開放端上。

由于濾芯30的外徑小于筒體10的直徑，因而在靠近濾芯30的兩端的外側(cè)上對(duì)稱地設(shè)置有多個(gè)限位碼32(圖5中優(yōu)選地示出了三個(gè))，使得當(dāng)濾芯在所述脫硫裝置的筒體內(nèi)部時(shí)，所述限位碼可以支撐所述濾芯。

偏心鎖塊15，其上具有至少一個(gè)把手17(圖2中示出了兩個(gè))，用于旋轉(zhuǎn)所述偏心鎖塊。參見圖6和7(為了更清楚地顯示，圖中略去了把手17)，所述偏心鎖塊15優(yōu)選是梅花形，中間具有通孔，使得在操作時(shí)，所述腔體蓋的把手35可以從所述通孔中伸出。為了配合偏心鎖塊，在筒體內(nèi)側(cè)靠近外蓋的地方設(shè)置多個(gè)限位塊16。偏心鎖塊與限位塊配合以壓緊濾芯的操作將在下文中詳細(xì)闡述。

另外，參見圖2、8和9，多個(gè)耳板12對(duì)稱地布置在所述筒體10的兩側(cè)，耳板的數(shù)量應(yīng)根據(jù)筒體的長(zhǎng)度決定，在本實(shí)施方式中，優(yōu)選地使用四個(gè)耳板。耳板可通過焊接等本領(lǐng)域的公知技術(shù)連接到筒體上。脫硫裝置通過這些固定耳板被固定到支撐架上，參見圖8和9。

進(jìn)氣管/出氣管的一端與筒體一體成型，另一端具有法蘭凸緣盤，通過該法蘭凸緣盤可將所述脫硫裝置與另一個(gè)脫硫裝置連接在一起、或者與其他管道或設(shè)備連接。

下面結(jié)合附圖，詳細(xì)地描述使用上述水平式脫硫裝置進(jìn)行沼氣脫硫的過程。

將脫硫劑填料33從濾芯30的開放端填入濾芯中，蓋上腔體蓋31并用螺絲擰緊。握住腔體蓋上的把手35將濾芯塞入筒體10內(nèi)部，其中為了密封濾芯30的封閉端與筒體之間的縫隙，在濾芯的封閉端外部設(shè)置有密封墊37(見圖2)。

圖5～7分別示出了偏心鎖塊工作的三個(gè)階段，其中圖5示出的是偏心鎖塊還未放上去時(shí)，脫硫裝置從外蓋所在的開口處向內(nèi)看的側(cè)視圖，其中限位碼32的布置如圖所示，其中一個(gè)限位碼必須位于最下方、在垂直于地面的軸線上；圖6示出了在圖5的基礎(chǔ)上將偏心鎖塊旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度時(shí)，限位塊16與偏心鎖塊15之間的位置關(guān)系；圖7示出了偏心鎖塊15將濾芯30壓緊時(shí)，限位塊16與偏心鎖塊15之間的位置關(guān)系。其中，優(yōu)選地，限位碼的數(shù)量與梅花形偏心鎖塊的瓣數(shù)相關(guān)，偏心鎖塊的瓣數(shù)與限位碼的個(gè)數(shù)相同或者是其倍數(shù)。

然后旋轉(zhuǎn)手輪，使得外蓋11密封所述筒體10的開放端。

其中，濾芯部分大致地將所述筒體10的內(nèi)部分成多個(gè)區(qū)域，包括：中間的進(jìn)氣通道40，該進(jìn)氣通道40與進(jìn)氣管20流體連通；和導(dǎo)向通道50，用于將氣體導(dǎo)到出氣管22。

在操作時(shí)，沼氣通過進(jìn)氣管20進(jìn)入進(jìn)氣通道40，然后通過濾芯的內(nèi)壁上的多個(gè)小孔34進(jìn)入濾芯30。由于小孔34設(shè)置的足夠密集而均勻，因而氣體被均勻地導(dǎo)入濾芯30中，并且均勻地通過濾芯30內(nèi)的脫硫劑33，并與脫硫劑33發(fā)生反應(yīng)而被凈化。之后，凈化后的氣體又通過外壁上的小孔34進(jìn)入導(dǎo)向通道50，導(dǎo)向通道50再將凈化后的氣體導(dǎo)入出氣管22，由出氣管22排出。

由于多孔板卷管上的小孔設(shè)置得足夠均勻且密集，因而它們使得氣體均勻地分布在填料腔中，從而避免了填料腔中不同位置處的填料的利用率有很大的差別。

當(dāng)脫硫裝置中的脫硫劑需要替換時(shí)，旋轉(zhuǎn)手輪13使得外蓋11垂落，握住偏心鎖塊15上的把手17旋轉(zhuǎn)該偏心鎖塊，可將該偏心鎖塊拿出，然后握住腔體蓋31上的把手35將舊的濾芯整個(gè)拉出，再重復(fù)前述過程將新的濾芯替換進(jìn)去即可。濾芯可重復(fù)使用，可制造一個(gè)備用的濾芯，在生產(chǎn)時(shí)直接將舊的拉出，塞入新的。舊的濾芯可拉回工廠更換其中的脫硫劑，而不必耽誤現(xiàn)場(chǎng)的操作。

上面描述的是單個(gè)脫硫裝置的結(jié)構(gòu)及其脫硫方法。在實(shí)際操作中，也可使用多個(gè)所述的脫硫裝置的組合進(jìn)行沼氣脫硫。如前所述，多個(gè)脫硫裝置可通過進(jìn)氣管或出氣管并聯(lián)或串聯(lián)連接。使用多個(gè)脫硫裝置的組合可避免單個(gè)脫硫裝置的體積過大，另一方面也可以進(jìn)一步提高脫硫效果。此外，使用多個(gè)脫硫裝置時(shí)，最先接觸沼氣的第一個(gè)脫硫裝置的脫硫劑總是會(huì)比連接在工藝流程后段的脫硫裝置中的脫硫劑先失效，此時(shí)可僅替換該第一個(gè)脫硫裝置中的脫硫劑填料即可。因而這種組合式脫硫裝置在操作上更靈活、對(duì)脫硫劑的使用率也更高。

雖然上面的描述主要參照沼氣脫硫裝置而成，但是應(yīng)當(dāng)容易理解的是，該設(shè)計(jì)的原理及總的原則也適用于各種過濾或脫氣脫水目的的裝置或系統(tǒng)。

此外，本發(fā)明主要參照兩個(gè)實(shí)施方式。然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的，如所附權(quán)利要求所限定的，除了上面公開之外的其它實(shí)施方式在本發(fā)明的范圍之內(nèi)同樣可行。