沼气压力水洗提纯设备及工艺研究

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1、SOOCHOWUNIVERSITY论文题目沼气压力水洗提纯设备及工艺研究研究生姓名_______________耿宏超指导教师姓名___________________陈启东专业名称__________机械工程研究方向沼气水洗论文提交日期2015年5月苏州大学学位论文独创性声明本人郑重声明:所提交的学位论文是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果,也不含为获得苏州大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人承担本

2、声明的法律责任。氵fJˉ。⒍r￠论文作者签名:日期:户苏州大学学位论文使用授权声明本人完全了解苏州大学关于收集、保存和使用学位论文的规定,即:学位论文著作权归属苏州大学。本学位论文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。苏州大学有权向国家图书馆、中国社科院文献信息情报中心、中国科学技术信息研究所(含万方数据电子出版社)、中国学术期刊(光盘版)电子杂志社送交本学位论文的复印件和电子文档,允许论文被查阅和借阅,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存和汇编学位论文,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索。涉密论文□本学位论文属在年月解密后适用本规定。y非涉密论文。

3、‘◆r￠论文作者签名:日期:窒汐·rF导师签名:日期:冫丿夕'‘沼气压力水洗提纯设备及工艺研究沼气压力水洗提纯设备及工艺研究中文摘要在能源危机与环境污染的双重背景下，世界各国都意识到发展可再生能源是一个必然的选择。在可再生能源中，沼气是一种重要的生物质能源，沼气经净化提纯后，其中的甲烷浓度达到90%以上就可得到生物甲烷，实现天然气的替代。目前，主要的沼气提纯方法有PSA法、水洗法、化学吸收法、有机溶解吸收法、膜分离法，而且已经实现了商业上的应用。通过几种提纯方法的对比发现水洗法的优势明显。本文通过沼气水洗机理的研究，发现了沼气水洗提纯的三大主要影响因素：温度、气水比、

4、压力。通过沼气常压雾化水洗试验得到了温度、气水比对沼气提纯效果的具体影响，为了得到压力对沼气水洗的影响，对沼气常压水洗提纯系统进行了改造，提出了间歇式沼气压力水洗提纯系统，并设计了水洗控制系统。沼气水洗提纯原理主要包括两个方面，一是CH4、CO2在水中的溶解度差异，相同条件下CO2在水中的溶解度是CH4的30倍左右；二是CO2在水中的传质。通过分析得出，温度、压力主要是通过溶解度对沼气水洗效果产生影响，气水比通过对气液传质的影响对水洗效果产生影响。同时本文还分析了水的振动、水位高度以及水体的酸碱度对沼气提纯的影响。为了得到温度、气水比对沼气水洗效果的影响，本文开展了沼

5、气常压雾化水洗提纯试验，通过对比试验，得到了温度、气水比对沼气水洗效果的影响，温度对沼气水洗效果的影响十分明显，在试验中，水温为3.5℃时，沼气水洗后其中的CH4浓度升高值为8个百分点，而当水温为22℃以后，水溶解CO2的能力大大下降，CH4浓度升高值仅为4个百分点左右。在一定的温度下，气水比有一个最佳值，当气水比在达到最佳值后继续增大时，水洗效果开始降低。由于沼气常压雾化水洗提纯效果有限，同时也为了得到压力对沼气水洗提纯的影响，所以对沼气常压系统进行了改造，提出了间歇式沼气压力水洗提纯方案及水洗流程；确定了主要设备的参数；对压力管道进行了设计；改进了气雾化器；设计了

6、水雾化器。根据沼气压力水洗提纯系统的工艺流程要求，本文提出了两种水洗控制方案，并对方案进行了对比与选择，确定了采用单片机进行控制的方案；使用Proteus绘制I沼气压力水洗提纯设备及工艺研究了测控系统硬件原理图，使用C语言编写了控制程序，并对控制系统进行了测试，验证了测控方案可行性。针对所设计的沼气压力水洗提纯系统，提出了试验所要获得的参数；提出了试验方案；并且详细罗列了试验步骤。本文对沼气水洗提纯做出了详细研究，得到了不同温度、压力下CO2、CH4在水中的溶解度；通过沼气常压雾化水洗提纯试验，得到了温度、气水比对沼气水洗提纯效果以及该套系统的工艺参数，该系统处理量为

7、5~16m³/h，可直接应用于生产实际中；同时本文针对沼气常压雾化水洗的缺点，提出了间歇式沼气水洗系统，与连续式水洗提纯相比，对设备的要求较低，设计压力为0.7Mpa，设计处理量为100m³/h。本文提出的沼气气雾化水洗法及间歇式沼气压力水洗提纯法可为沼气水洗提纯提供范例及新的思路，为国内研究沼气水洗的科研人员提供参考。关键词：沼气提纯；常压气雾化水洗；间歇式压力水洗作者：耿宏超指导教师：陈启东Theresearchonequipmentandprocessofbiogasupgradingwithwaterscrubbinginhighpressu