本發(fā)明涉及一種垃圾填埋氣脫硫脫硅等去除有毒有害雜質(zhì)的提純方法，特別是一種填埋氣提純方法。
背景技術(shù)：
在21世紀(jì)的今天，人類正面臨兩個嚴(yán)重的環(huán)境問題挑戰(zhàn)，一方面是垃圾管理問題，另一方面是溫室效應(yīng)加劇問題。
常用生活垃圾處理方式有：(1)衛(wèi)生填埋；(2)堆肥化處理；(3)焚燒處理。其中衛(wèi)生填埋是處理城市生活垃圾的主要方式。目前，我國有80％以上的生活垃圾采取衛(wèi)生填埋方式處理。垃圾填埋所產(chǎn)生的垃圾填埋氣的組成成分為二氧化碳、甲烷、氮氣、氧氣、氨氣、硫化氫以及其他有機氣體。該垃圾填埋氣是一種潛在的清潔能源，其熱值一般為7450～22350KJ/m3，脫水除去CO2等雜質(zhì)組分后，可將熱值進一步提高，達到或接近天然氣的熱值。典型的垃圾填埋氣中，甲烷含量約為45％～55％，二氧化碳含量約為40％～55％。如果垃圾填埋氣直接排放會產(chǎn)生較強的溫室效應(yīng)。據(jù)統(tǒng)計，在美國、德國等一些發(fā)達國家，垃圾填埋場已經(jīng)成為第一大溫室氣體排放源。然而，目前大部分凈化設(shè)備只對垃圾填埋氣中的甲烷進行提純，而二氧化碳被當(dāng)成廢氣排入到大氣中，加劇溫室效應(yīng)。
垃圾填埋氣體又稱填埋氣，是垃圾在填埋后生物降解過程中產(chǎn)生的氣體，具有危害性；填埋氣體主要成分是甲烷、二氧化碳，其中甲烷約為45％～50％，二氧化碳為40％～60％，還含有少量的有害雜質(zhì)包括硫化氫和硅氧烷等；進行過加工處理的填埋氣，可以直接供給工業(yè)及溫室用戶，其中用于供暖或工業(yè)生產(chǎn)這種方式沼氣的熱效率最高；填埋氣經(jīng)收集后，經(jīng)壓縮機加壓輸送至內(nèi)燃機組，經(jīng)燃燒轉(zhuǎn)化成電能傳輸?shù)诫娏ι龎赫荆斔偷疆?dāng)?shù)仉娋W(wǎng)供用戶使用；填埋氣除了用于供熱供電以外，還可作為運輸工具的動力燃料，經(jīng)脫水凈化處理后作為管道氣體，應(yīng)用于二氧化碳工業(yè)，用作生產(chǎn)甲醇的燃料等。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種填埋氣提純方法，具有良好的填埋氣凈化預(yù)處理效果，有效去除雜質(zhì)氣以及有毒有害雜質(zhì)，實現(xiàn)填埋氣的提純，從而便于生產(chǎn)生活的利用，降低提純的難度和成本，并提高提純效率。
本發(fā)明公開的填埋氣提純方法，包括如下步驟：經(jīng)過預(yù)處理的填埋氣在沼氣緩沖罐進行緩沖，而后進入沼氣壓縮機進行加壓，而后經(jīng)過冷干機進行冷卻以去除水分，再經(jīng)除油器除油除水，而后經(jīng)換熱器進行換熱回收余熱，而后經(jīng)加熱器對氣體進行加熱，再經(jīng)膜分離器分離除去過量的氧氣和二氧化碳及其它雜質(zhì)氣體，從而獲得提純后的產(chǎn)品氣。
本發(fā)明公開的填埋氣提純方法的一種改進，膜分離器串聯(lián)的地設(shè)置有至少兩級中空纖維膜接觸器組，中空纖維膜接觸器組中的中空纖維膜為硅橡膠中空纖維膜，該硅橡膠中空纖維膜外徑130～190μm，壁厚20～50μm；各組中每個中空纖維膜接觸器中膜面積1～6m2。
本發(fā)明公開的填埋氣提純方法的一種改進，膜分離器中中空纖維膜接觸器組按照串聯(lián)層次分級，前一級中空纖維膜接觸器組處理過的填埋氣依次進入下一級進行處理。
本發(fā)明公開的填埋氣提純方法的一種改進，同一級的中空纖維膜接觸器組中包括并聯(lián)設(shè)置的至少兩個中空纖維膜接觸器。
本發(fā)明公開的填埋氣提純方法的一種改進，除油器的吸附界面上還設(shè)有吸附板。
本發(fā)明公開的填埋氣提純方法的一種改進，吸附板包括剛性的芯部和包覆在芯部外側(cè)的多孔泡沫結(jié)構(gòu)。進一步優(yōu)選的，多孔泡沫結(jié)構(gòu)其表面孔徑為3-8mm；本方案以較大的表面孔徑，增加氣體與多孔泡沫表面的接觸和吸附性，特別是在存在懸浮液滴油相時，則使其被直接吸附到孔表面，并順利滑落，從而避免因孔徑過小而使油滴在長大過程中極易堵塞孔結(jié)構(gòu)，過大則不僅影響到接觸面積還會影響到泡沫強度；進一步優(yōu)選的，多孔泡沫結(jié)構(gòu)其材質(zhì)為，聚偏氟乙烯10-20重量份；聚氯乙烯7-15重量份；聚氨酯3-8重量份；無機添加劑1-4.0重量份，通過不同表面性能的材料之間的組配，從而對泡沫表面性能從而增加其表面對油相的吸引能力，同時又具有良好的光潔度，從而使油相易于從吸附面滑落，從而增加易清潔性。
本發(fā)明公開的填埋氣提純方法的一種改進，吸附板的芯部為鐵質(zhì)。優(yōu)選的，芯部表面還具有凸出其表面的取向結(jié)構(gòu)。進一步優(yōu)選的，凸出部分的長度為0.01-0.03mm。本方案通過采用適當(dāng)凸出長度的纖維增強過渡結(jié)構(gòu)(凸出部分)，其凸出在芯部表面特定的長度，從而在芯部與外包層之間形成適當(dāng)?shù)摹搬斣?，并且通過對該長度的控制，避免過短而“釘扎”效果不明顯，對兩者之間的連接增強作用不顯著而影響到產(chǎn)品的性能，同時避免過長以在使用過長中受力時而在突出界面處形成較大力矩而是突出部在界面處發(fā)生斷裂，從而影響整體的使用性能，由此在此長度下是的兩者之間具有極好的結(jié)合加強性能，而增強材料的耐磨損和腐蝕性能，并且避免了材料的層間剝離。同時，該釘扎結(jié)構(gòu)還可以有效地優(yōu)化吸附板外保持結(jié)構(gòu)的缺陷，從而提升吸附板的整體耐腐蝕性能。并且以該釘扎結(jié)構(gòu)在邊沿出還可以形成較為獨特的邊緣微型鋸齒結(jié)構(gòu)從而產(chǎn)生有效的剪切效應(yīng)而增強消泡的效果。進一步優(yōu)選的，纖維增強過渡結(jié)構(gòu)的取向纖維結(jié)構(gòu)為至少部分取向的鐵汞齊。以主體結(jié)構(gòu)的多孔表面以鐵質(zhì)薄層形成誘導(dǎo)面并進一步地涂刷汞鹽溶液，從而實現(xiàn)鐵汞齊的形成，同時通過對溶液濃度和環(huán)境溫度從而實現(xiàn)取向。該方案中通過采用的表面生長的鐵汞齊，從而提高表面結(jié)合能力，以其生長的固態(tài)增強結(jié)構(gòu)，從而提高了與外包結(jié)構(gòu)的結(jié)合性能，從而提升防腐耐磨性能，延長產(chǎn)品的使用壽命。
本發(fā)明公開的填埋氣提純方法的一種改進，吸附板為由小塊的板單元經(jīng)過鏈合而成?？梢栽黾舆吔玳L度，并配合邊緣獨特的鋸齒從而有效增強消泡效果。
本發(fā)明公開的填埋氣提純方法，具有良好的填埋氣提純效果和較高的提純效率，有效去除有毒有害雜質(zhì)以及影響使用安全性和正常使用的雜質(zhì)氣體，從而提高產(chǎn)品的使用安全性和便利性，并且降低提純成本。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施方式，進一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解下述具體實施方式僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
實施例1
本實施例中，填埋氣提純方法，包括如下步驟：經(jīng)過預(yù)處理的填埋氣在沼氣緩沖罐進行緩沖，而后進入沼氣壓縮機進行加壓，而后經(jīng)過冷干機進行冷卻以去除水分，再經(jīng)除油器除油除水，而后經(jīng)換熱器進行換熱回收余熱，而后經(jīng)加熱器對氣體進行加熱，再經(jīng)膜分離器分離除去過量的氧氣和二氧化碳及其它雜質(zhì)氣體，從而獲得提純后的產(chǎn)品氣。
與上述實例相區(qū)別的，膜分離器串聯(lián)的地設(shè)置有兩級中空纖維膜接觸器組(還可以設(shè)置有三級、四級、五級或者更多級)，中空纖維膜接觸器組中的中空纖維膜為硅橡膠中空纖維膜，該硅橡膠中空纖維膜外徑130μm(外徑還可以為包括而不限于如下任一：135、140、145、150、155、160、165、170、175、180、185、190以及130～190μm范圍內(nèi)的其它任意值)，壁厚20μm(外徑還可以為包括而不限于如下任一：35、40、45、50、25、30以及20～50μm范圍內(nèi)的其它任意值)；各組中每個中空纖維膜接觸器中膜面積1m2(每個中空纖維膜接觸器中膜面積還可以為包括而不限于如下任一：1.05、1.1、1.15、1.2、1.25、1.3、1.35、1.40、1.45、1.50、1.55、1.60、1.65、1.70、1.75、1.80、1.85、1.90、1.95、2、2.05、2.1、2.15、2.2、2.25、2.3、2.35、2.40、2.45、2.50、2.55、2.60、2.65、2.70、2.75、2.80、2.85、2.90、2.95、3、3.05、3.1、3.15、3.2、3.25、3.3、3.35、3.40、3.45、3.50、3.55、3.60、3.65、3.70、3.75、3.80、3.85、3.90、3.95、4、4.05、4.1、4.15、4.2、4.25、4.3、4.35、4.40、4.45、4.50、4.55、4.60、4.65、4.70、4.75、4.80、4.85、4.90、4.95、5、5.05、5.1、5.15、5.2、5.25、5.3、5.35、5.40、5.45、5.50、5.55、5.60、5.65、5.70、5.75、5.80、5.85、5.90、5.95、6以及1～6m2范圍內(nèi)的其它任意值)。
與上述實例相區(qū)別的，膜分離器中中空纖維膜接觸器組按照串聯(lián)層次分級，前一級中空纖維膜接觸器組處理過的填埋氣依次進入下一級進行處理。
與上述實例相區(qū)別的，同一級的中空纖維膜接觸器組中包括并聯(lián)設(shè)置的至少兩個中空纖維膜接觸器。
與上述實例相區(qū)別的，除油器的吸附界面上還設(shè)有吸附板。
與上述實例相區(qū)別的，吸附板包括剛性的芯部和包覆在芯部外側(cè)的多孔泡沫結(jié)構(gòu)。
與上述實例相區(qū)別的，多孔泡沫結(jié)構(gòu)其表面孔徑為3mm(多孔泡沫結(jié)構(gòu)其表面孔徑還可以為包括而不限于如下任一：3.05、3.1、3.15、3.2、3.25、3.3、3.35、3.40、3.45、3.50、3.55、3.60、3.65、3.70、3.75、3.80、3.85、3.90、3.95、4、4.05、4.1、4.15、4.2、4.25、4.3、4.35、4.40、4.45、4.50、4.55、4.60、4.65、4.70、4.75、4.80、4.85、4.90、4.95、5、5.05、5.1、5.15、5.2、5.25、5.3、5.35、5.40、5.45、5.50、5.55、5.60、5.65、5.70、5.75、5.80、5.85、5.90、5.95、6、6.05、6.1、6.15、6.2、6.25、6.3、6.35、6.40、6.45、6.50、6.55、6.60、6.65、6.70、6.75、6.80、6.85、6.90、6.95、7、7.05、7.1、7.15、7.2、7.25、7.3、7.35、7.40、7.45、7.50、7.55、7.60、7.65、7.70、7.75、7.80、7.85、7.90、7.95、8以及3-8mm范圍內(nèi)的其它任意值)。
與上述實例相區(qū)別的，多孔泡沫結(jié)構(gòu)其材質(zhì)為，聚偏氟乙烯10重量份(聚偏氟乙烯用量還可以為包括而不限于如下任一：10.50、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20以及10-20重量份范圍內(nèi)的其它任意值)；聚氯乙烯7重量份(聚氯乙烯用量還可以為包括而不限于如下任一：7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.50、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15以及7-15重量份范圍內(nèi)的其它任意值)；聚氨酯3重量份(聚氨酯用量還可以為包括而不限于如下任一：3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8以及3-8重量份范圍內(nèi)的其它任意值)；無機添加劑1重量份(無機添加劑用量還可以為包括而不限于如下任一：1.5、2、2.5、3、3.5、4以及1-4重量份范圍內(nèi)的其它任意值)。
與上述實例相區(qū)別的，吸附板的芯部為鐵質(zhì)。
與上述實例相區(qū)別的，芯部表面還具有凸出其表面的取向結(jié)構(gòu)。
與上述實例相區(qū)別的，凸出部分的長度為0.01mm(凸出部分的長度還可以為包括而不限于以下列舉中的任一：0.02、0.03、0.014、0.016、0.017、0.019、0.022、0.023、0.025、0.027、0.028、0.029以及0.01-0.03mm范圍內(nèi)的其它任意值)。
與上述實施例相區(qū)別的，纖維增強過渡結(jié)構(gòu)(即凸出部分)的取向纖維結(jié)構(gòu)為取向的鐵汞齊。
與上述實施例相區(qū)別的，纖維增強過渡結(jié)構(gòu)的取向纖維結(jié)構(gòu)為取向的鐵汞齊。
與上述實施例相區(qū)別的，纖維增強過渡結(jié)構(gòu)的取向纖維結(jié)構(gòu)為取向的鐵汞齊，取向方向為垂直于硅橡膠表面。
與上述實施例相區(qū)別的，纖維增強過渡結(jié)構(gòu)的取向纖維結(jié)構(gòu)為取向的鐵汞齊，取向方向為與硅橡膠表面傾斜。
與上述實施例相區(qū)別的，纖維增強過渡結(jié)構(gòu)的取向纖維結(jié)構(gòu)為取向的鐵汞齊，取向方向為與硅橡膠表面傾斜，其傾斜角度為30度(傾斜角度還可以為包括而不限于以下列舉中的任一：31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45以及30-45度范圍內(nèi)的其它任意值)。該傾斜角度范圍的內(nèi)的鐵汞齊使得硅橡膠與復(fù)合保護層之間的結(jié)合性能與其他方向取向時相比得到增強30-50％的效果，這是利用了釘扎和傾角的嵌合之間配合獲得的。
實施例2
本實施例中，填埋氣提純方法，提高采用包括接收預(yù)處理后的填埋氣的沼氣緩沖罐、沼氣壓縮機、過濾器、冷干機、除油器、換熱器、加熱器、膜分離器的設(shè)備對預(yù)處理后的填埋氣進行提純，其中過濾器在管線方向先后連接設(shè)置有多個，膜分離器串聯(lián)的地設(shè)置有兩級中空纖維膜接觸器組，其中第一級包括一個中空纖維膜接觸器，第二級包括并聯(lián)的兩個中空纖維膜接觸器，中空纖維膜接觸器組中的中空纖維膜為硅橡膠中空纖維膜，該硅橡膠中空纖維膜外徑137μm，壁厚28μm；各組中每個中空纖維膜接觸器中膜面積4.3m2，并且吸附板包括剛性的芯部和包覆在芯部外側(cè)的多孔泡沫結(jié)構(gòu)，芯部表面形成有取向傾斜角度為35.5度長度0.0173mm的鐵汞齊。本實施例提高該設(shè)備，在寧波周邊垃圾填埋場對填埋氣進行預(yù)處理后再經(jīng)過預(yù)處理的填埋氣進行提純，得到產(chǎn)品氣中甲烷含量不低于88.81％、二氧化碳不高于2.54％、氧氣不高于0.46％、余量為氮氣及微量雜質(zhì)，設(shè)備連續(xù)運行10萬小時，設(shè)備各部分均表面無明顯損壞，吸附板無明顯裂紋損壞。
本實施例中，經(jīng)過預(yù)處理的填埋氣，1500Nm3/h，壓力10-30kpa，甲烷含量56％、二氧化碳37.5％、氧氣1％、氮氣5.5％、硫化氫5ppm，在沼氣緩沖罐進行緩沖后提高填埋氣輸出的穩(wěn)定性，進入沼氣壓縮機進行加壓提高氣體壓力，而后經(jīng)過冷干機進行冷卻以去除水分，再經(jīng)除油器除油除水，而后經(jīng)換熱器進行換熱提高余熱利用率，而后經(jīng)加熱器對氣體進行適度加熱從而便于后續(xù)工序提高提純效率，再經(jīng)膜分離器分離氧氣和二氧化碳及其它雜質(zhì)氣體，從而使得產(chǎn)品氣900Nm3/h，壓力1.0-1.2Mpa，甲烷含量88.81％、二氧化碳2.54％、氧氣0.46％、氮氣8.18％。
本方法中，還可以在設(shè)備間設(shè)置多個過濾器(如沼氣壓縮機與冷干機之間、冷干機與除油器之間、除油器與換熱器之間等)，以盡可能地除雜降低雜質(zhì)的影響。
本處實施例對本發(fā)明要求保護的技術(shù)范圍中點值未窮盡之處以及在實施例技術(shù)方案中對單個或者多個技術(shù)特征的同等替換所形成的新的技術(shù)方案，同樣都在本發(fā)明要求保護的范圍內(nèi)；同時本發(fā)明方案所有列舉或者未列舉的實施例中，在同一實施例中的各個參數(shù)僅僅表示其技術(shù)方案的一個實例(即一種可行性方案)，而各個參數(shù)之間并不存在嚴(yán)格的配合與限定關(guān)系，其中各參數(shù)在不違背公理以及本發(fā)明述求時可以相互替換，特別聲明的除外。
本發(fā)明方案所公開的技術(shù)手段不僅限于上述技術(shù)手段所公開的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。以上所述是本發(fā)明的具體實施方式，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和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。