沼气收集灌装及控制设计

毕 业 设 计（论 文 ） 题目 沼气收集灌装及控制设计 学 专 班 学 院 ： 业 ： 级 ： 号 ： 机械工程学院 机械工程及自动化 学 生姓 名： 指 导老 师： 二一三年五月十五日 沼气收集灌装及控制设计 摘要 沼气是一种可再生的生物质能源，天然的沼气热值和转化率都较低，因 此多数情况下是直接燃烧用于日常生活中，应用范围比较窄。而如果沼气经 过净化压缩后则可提高成分中甲烷的相对含量，近似 达到天然气中甲烷含量 的标准。本文以开发生物质能源、实现天然气的可替代性为背景，参考相关 资料，对沼气工程中的沼气收集灌装工艺和过程控制设计，进行了方案设计 研究。 首先，通过对沼气的来源、组成分析，确定了沼气中的甲烷含量约占 60 ；其他主要成分为二氧化碳，还有少量的硫化氢、水、卤素气体、氢气等 气体。与其他可燃性气体相比，沼气具有很好的燃烧特质、经济性和社会效 益。 其次，结合工艺设计的经济性、安全性、可靠性原则，确定了沼气净化 的主要步骤为沼气脱水、沼气脱硫、沼气脱碳。根据各种方式的特征情况 ， 确定 了采用高压气态灌装的方式。 最后，根据控制要求和专业分析，确定采用 工艺过程及初级压缩 机和高级压缩机的电机进行控制。 关键词：沼气净化 工艺流程 设备 制 I is a of of So in is in is is it of is to of to of it 0% in is of is so of it of to of a of it to of to it LC to of LC I 目录 沼气收集灌装及控制设计 . 录 . 一章 概述 .题的目的及意义 .内外沼气研究动态 .外沼气产业发展现状 .国沼气行业未来发展趋势 . 3 用沼气逐步向村镇集中（联村）供气方向发展 . 3 术向工程化、装备向标准化、成套化、系列化方向发展 .二章 沼气的组成分析和净化处理 . 5 气的组成分析 .气的净化处理 . 脱水技术 . 脱硫技术 . 沼气脱碳 .三章：沼气工程的沼气罐装工艺研究 .气的罐装方式 .送设备和过程控制 . 压缩机的选定及结构特点 .压装置 . 14 瓶的技术参数 . 气瓶的充装 .四章：沼气灌 装控制要求和控制方法 .压压缩机控制要求： .级压缩机控制要求： .缩机电机控制方式： .号的选择 .硬件组成及其功能 . 压缩机的控制电路原理图 . . 25 27 力变送器 气干燥器 . 第五章总结及展望 . 结 . 5 2 展望 . 28 29 32 32 33 参考文献： . 谢 . 36 一章 概述 题的目的及意义 沼气是一种可持续、可再生的清洁生物质能源，经过一定的处理，既可 替代煤炭、 天然气等商品能源，又可替代薪柴、秸秆等传统生物质能源， 而且沼气的能源效率非常高。发展沼气是我国能源战略的重要组成部分。随 着油价的不断攀升，寻找更环保又实惠的替代能源成为一些国家的主攻课 题。能源短缺，是一个全球性问题 ，油荒、煤荒在世界各地此起彼伏，我国 也随处可见。石油、煤炭、液化气价格越来越高，使农民生活用能负担越来 越大。中央“十一五”规划建议明确提出全面建设社会主义新农村，要求大 力普及农村沼气，积极发展适合农村特点的清洁能源。要把街道建设成为一 个经济繁荣、环境优美、和谐稳定的新璧城，开发建设农村新型能源，加快 “一池三改”建设，是治理农村脏、乱、差，改善村容村貌，创建干净、卫 生、文明新农村的最佳切入点。研究沼气工程中的沼气灌装技术，对于扩大 沼气的使用范围、提高其经济附加值和利用效率 (如：燃料电池、沼气发电 、 热电联供、沼气机动车燃料等领域 )，以及推动我国沼气工程的建设和发展 ， 对我国的生态环境保护和能源建设都将具有十分重要的意义。 内外沼气研究动态 我国的户用沼气工程技术已逐渐成熟，是利用生物质生产沼气最多的国 家之一，配套设备接近国际水平。在沼气工程的成套技术方面，可根据猪粪 、 鸡粪、牛粪等原料的差异，进行包括预处理、厌氧、沼气输配、制肥、消化 液后处理的全部设计；在发酵工艺方面，已开展了生物厌氧发酵机理研究 、 不同粪便高效能发酵工艺的制定等由中国石油化工研究院开发的一种石化 污水处理 装置， 2009 年 8 月获得了国家实用新型专利。该技术广泛应用于石 化污水处理领域，在保证出水水质的同时，还可以高效地将污水中的有机物 转化为沼气。利用该专利，大庆石化炼油和化工两座污水处理厂，每年可回 收甲烷超过 100 万 m 。 由内蒙古传祥公司承担的新型高效规模化沼气高效利用示范工程，于 1 3 2009 年正式启动。该公司目前形成的生产线可日处理 400t 生活垃圾、 200t 粪便、 60t 餐厨垃圾、 40t 污泥，可日产沼气 6000m ；将 6000m 沼气用于发 电，日发电 5000h。中科院成都生物研究所开发的高效稳产沼气工程关 键技术，已通过四川省科技厅验收。 北京顺义畜禽良种场位于北京市顺义区杨镇附近，年出栏商品猪 60000 头，存栏饲养 30000 头，是国家级的良种饲养基地。采用北方沤粪式猪圈饲 养的饲养方式，每天排放猪粪污水约 650t。在有关部门的支持下，于 2000 年建成 2400m 污水处理沼气工程。工程按照减量化、资源化、无害化处理废 弃物污水的原则，对猪粪污水进行有效处理和利用，从而达到开发能源、有 效利用资源、治理污染、保护环境的目的，变废为宝，实现养殖场 利用生物 质废弃物的可持续发展 。 外沼气产业发展现状 据世界银行统计数据显示：截至 2007 年底，欧洲沼气产量达到 590 万 吨油当量，相当于 70 亿 燃气，其中英国年产量为 170 万吨油当量，德 国年产量为 191 万吨油当量。德国、意大利、美国、瑞典等欧美发达国家在 沼气工程发展现状也代表了国际沼气工程产业的现状。 德国因为激励政策刺激了农场沼气工程的快速增长，又通过鼓励种植能 源作物，来开发沼气工程。使德国成为了欧洲沼气工程领先的国家。 2009 年德国沼气 产量达到 90 多亿 m ，占欧洲沼气产量的 1/2，沼气发电量也占欧 洲的总量的 此外，人均生产商（发电量）为欧洲之首，达到 / 1000 居民，根据德国沼气协会的数据，到 2009 年底，沼气工程的数量达 到 4984 座，总装机容量为 1893 2009 年新建了 1093 家沼气工程，发电 能力增加了 516计 2010 年沼气工程数将达到 5800 座，总装机将达到 2300 2009 年德国在沼气行业上大约投资为 26 亿欧元，预计 2010 年的 投资额约为 23 亿欧元。根据该协会统计，该领域在 2009 年创造了 16000 个 工作岗位， 2010 年这个数字将上升到 17000 个。据德国能源局资料 , 2009 年德国已有 35 家沼气提纯工厂，并入管网的沼气为 2010 年并入 管网的还将增加 30 家，可将沼气量提高到 2 3 3 3 1 3 3 3 意大利致力开发农业沼气。意大利是欧洲第四大沼气生产国， 2009 年的 产量为 （ m ），主要能源比 2008 年提高 发电量比 2008 年提高 。该国预计在未来 5 年内至少达到 2 000 能力，因 此自 2010 起，会开始一个飞跃发展。意大利目前有大约 200 个装置，大部 分是农场沼气工程，总生产能力约为 200 极的立法大大促进了农业沼 气的发展。意大利政府在 2009 年颁布了一项法规，确定农业原料沼气发电 上网的固定电价为 kw h（ 28 美分 /kw h）。该价格（仅适用于小于 5m ）；燃烧产生 氧烷 降低沼气 热值。 燃烧过程中形成 和微晶石；在火发塞、和汽缸盖 卤化烃类化合物 上沉积，造成表面磨损。 燃烧后引起发动机腐蚀。 2 溶于水后具有腐蚀作用。 沼气中的 高容易爆炸。 F - 腐蚀内燃机。 6 5,6 3 硫技术 沼气中的硫主要以硫化氢的形式存在，也可能含有少量的硫醇等其他硫 化物。硫化氢的浓度受发酵原料和发酵工艺的影响很大，蛋白质或硫酸盐含 量高的原料，发酵沼气中硫化氢的含量较高。由于硫化氢腐蚀性强，通常在 净化步骤的早期 进行去除。脱硫装置如图 1、支架 2、沼气入口 3、筒体 4、视镜 5、沼气出口 6、脱硫剂 7、支撑栅板 8、排污孔 图 气脱硫装置简图 7 为原位脱硫和沼气脱硫两类。原位脱硫即把脱硫剂加入发酵罐，使硫化氢的 脱除与发酵过程同步进行，此法可节省脱硫装置的投资，但出口沼气的硫化 氢浓度仍偏高。沼气脱硫即脱除已产生的沼气中的硫化氢。在沼气脱硫方法 中，较为传统的有干法脱硫和湿法脱硫两类。干法脱硫操作简单，设备投资 小，其突出的优点是净化度高 ，而且有的干法工艺可以脱除多种有机硫化物 ， 当原料气含硫量较低，或需净化的气体流量较小时，适宜采用干法脱硫工艺 ， 如氧化铁法、活性炭法 (催化浸渍活性炭、浸渍活性炭、非浸渍活性炭 )、分 子筛法等。湿法脱硫是用特定的溶剂与原料气接触，脱除其中的硫化氢，溶 剂通过再生循环使用，该法适用于处理气量大、硫含量高的粗脱硫，其缺点 是硫容低，净化精度较干法差，一般脱除不了有机硫，如加压水洗法、碱吸 收法、铁溶液吸收法、栲胶法等。此外，新型的沼气脱硫工艺还有膜分离脱 硫和生物脱硫等方法。半渗透膜分离技术可以同时去除硫化氢和 二氧化碳 ， 但操作和维护成本较高，尚未在工业上广泛应用。荷兰的 艺是较为成熟的生物脱硫工艺，它利用脱氮硫杆 ( 等微生物在需氧及碱性条件下的新陈代谢作用将硫化物氧化为单质硫或硫 酸化合物，从而脱除气体中的硫化物并回收硫磺。 气脱碳 (1)沼气脱碳的原因 沼气中二氧化碳 (含量约占 30 40，减少了沼气在输送管道中的有 效输送量，并且会对管线和设备造成一定的腐蚀。同时，沼气中的 使 沼气的 燃烧值降低，影响到沼气的燃烧效果。因此，必须将其脱除，并采取 适当方式加以利用。沼气脱碳的方法工业上分离回收二氧化碳的方法常见的 有溶剂吸收法、低温蒸馏法、吸附分离法和膜分离法，以及这些方法的综合 利用 。 1)溶剂吸收法 溶剂吸收法中包括物理吸收法和化学吸收法。物理吸收法的原理是通过改变 吸收剂的操作温度和操作压力，对二氧化碳进行吸收和解吸，从而达到分离 二氧化碳的目的。化学吸收法的原理是利用吸收液与 吸收塔里发生化 8 7 学反应，从而对二氧化碳吸收分离。溶剂吸收二氧化碳后形成的富液进入脱 析塔中，通过加热分解出 到分离回收二氧化碳的目的。溶剂吸收法 作为湿法脱除，工艺相对复杂，投资费用大，能耗高，分离回收成本高。 2)低温蒸馏法 低温蒸馏法只能用于 量高，一般大于 60含量的气源。但其分离的效 果不是很好，只能用于粗脱碳，一般不用于精脱碳。其设备的前期投资比较 大，而且需要加热，耗能比较大，工业上一般不用该种方法。但国外引进的 低温精馏工艺 (在 1 5 2 5 操作 )，可分离获取 99 9 99 95的二氧化碳工业气体。国外采用这个工艺是 为了提高二氧化 碳吸收率和产品纯度。 3)吸附分离法 吸附分离法分为变压吸附法和变温吸附法。吸附分离法的原理是吸附剂在高 压 (或高温 )条件下吸附二氧化碳，降压 (或降温 )后将其解吸出来，利用压力 (或温度 )的周期性变化，将二氧化碳与其它气体分离。其中，变压吸附法已 有很多实用案例。变压吸附法 (有工艺流程简单，效率高，能耗低的 特点，并且没有较大的腐蚀问题，当二氧化碳含量小于 50时， 术的 运行过程比其它方法经济，但初期投资稍高，当二氧化碳含量大于 90时 ， 就超出了变压吸附经济使用范围 ，不宜采用 术；而变温吸附法，对吸 附剂的比热容要求较高，而且需要配备加热和冷却设施，投资和能耗相对较 高，适用于二氧化碳含量较少的情况。 4)膜分离法 膜分离法是采用某些聚合材料制成的薄膜，根据不同气体的渗透率差异性 ， 来分离气体。膜分离法是一种技术比较先进的分离技术，是多学科交叉的产 物，与传统的分离技术比较，它具有高效、节能、过程易控制、操作方便 、 环境友好、便于放大、易与其他技术集成等优点。膜分离法已经在工业界得 到了应用，在天然气净化方面，美国 公司采 用螺旋卷 式或中空纤维式膜，采用一级或多级膜分离系统，将膜装置放在天然气井口 ， 利用天然气中的二氧化碳、硫化氢等组分易于透过分离膜的特性，使之与烃 类分离，从而达到天然气净化和二氧化碳脱除的目的。 2003 年澳大利亚的 然气公司建造了一套新的天然气膜法处理系统，该系统采 用聚酰亚胺中空纤维膜，处理能力为 130000h，能成功地将天然气中的 9 二氧化碳含量从 18降到 3。我国的浙江大学开发出的聚丙烯、聚偏氟乙 烯中空纤维膜，用于处理空气中的二氧化碳时，可将其 降低到体积分数为 0 3以下 。此外，可以采用膜分离技术对天然气进行脱水，可保持其原来 的压力，且无二次污染。膜分离法的主要缺点是，有大量的甲烷渗透损失 ， 难以得到高纯度的净化气；虽然可以采用两级膜分离系统来提高甲烷的纯 度，但是需要在系统中设置循环渗透压缩机，相应的增加了投资和能耗 5)液化分离法 液化分离法，指的就是使沼气中的二氧化碳液化，再把气液二态分离，这就 是二氧化碳液化分离方法。沼气中主要气体是甲烷和二氧化碳，而这两种气 体他们的液化难易程度不同，且相差甚远。二氧化碳容易液化，而甲烷则是 很难液化 (甲烷液化临界温度低，为 15，属于较难液化物质 )。故把 沼气中的二氧化碳液化分离出来是确实可行的，也有现实的意义。此方法可 以得到高纯度的二氧化碳和净化气，具有巨大的商业价值，与其他需要得到 二氧化碳产品的工艺结合时，将是一种低廉的处理方式 。 10 8 9,10 第三章：沼气工程的沼气罐装工艺研究 沼气灌装工艺中主要有：输气、脱水、脱硫、脱碳、增压、干燥。相关 设备将围绕工艺需要来设计和选型，主要根据压力和流量的大小来具体规划 设计。本次的设计是基于日产沼气 5000广西某 畜禽场沼气工程，附带 有低压湿式储气柜。 产气情况： 夏天： 5000天： 3000定本次沼气灌装设备的工作时间为夏天，每天的运行时间为 10 小时 ， 每小时的处理气量约为 500 低压湿式储气柜： 容积： 2500柜严格密封，压力为 4000 气的罐装方式 沼气的主要成分和天然气相同，其灌装形式可以借鉴天然气的相关处理 技术。沼气灌装的主要形式有三种：气态压缩储存、低温液化储存、溶剂吸 收储存。 (1)气态压缩储存 工业气体由于密度小，考虑到储存和运输的成 本，通常采用高压气体充 装于高压容器中，用于储存和输送。气体通过加压后，密度增大、体积缩小 而成为压缩气体。气体体积的缩小和它所承受的压力有一定的关系。对气体 所施加的压力越大，则体积被压缩的越小。同时，气体的体积和温度也有直 接的关系。在相同的压力下，温度越低，则气体的体积被压缩得越小。气体 压缩之后储存于高压钢瓶中，一般高压钢瓶的压力通常达到 150 个标准大气 压左右 。 (2)低温液化储存 低温液化储运是指将气体的温度降低到其露点以下，使其液化，然后采 用低温储罐将其储存和输送。产生低温的方法主 要有复叠式蒸汽压缩制冷循 环、焦耳一汤姆逊效应的节流制冷、气体绝热膨胀或绝热放气等。随着新材 11 11 料的出现以及储运技术的不断发展，将气体液化储运的方式引起了人们的重 视并得到了迅速的发展。典型的就是液化天然气技术 (原料天然气经 过净化处理后，经深冷到一 162 (常压条件下 )液化制成 态气体相 比于气态气体来说，具有密度高，体积小的优点。实践表明，以液态方式储 运气体效果很好，特别是对于大规模的气体运输，优势更加明显。例如，一 个容积为 40L，设计压力为 15钢瓶，可以充灌 24液态二氧化碳 。 随着运输规模的增大，其效率越高。 (3)溶剂吸收储存 溶剂吸收储存是利用气体在某种溶剂中溶解特性，采用物理吸收的方式 将气体储存和解析释放使用。溶剂吸收储存技术所需的压力较低 (一般小于 8储存容器的自重轻，储存容器形状选择余地大 。 根据工艺设计原则，确定了沼气净化的主要步骤为“三脱 (即脱水、脱 硫、脱碳 )。并结合沼气工程产气特点，优化了净化流程。分析了沼气净化 后的灌装工艺，对低温液化、溶剂吸收、高压气态灌装三种方式进行了筛选 。 根据各 种方式的优劣情况，采用高压压缩装瓶的方式，并确定了最终工艺流 程方案。 气态灌装方案简图如图 沼气池 储气柜 脱水 脱硫 脱碳 初级压缩 充装进瓶 干燥器 高级压缩 缓 冲 罐 图 气气态灌装流程图 12 12,13 工艺图如图 储 气 柜 气 水 分 离 器 脱 硫 塔 压 缩 机 脱 碳 装 置 压 缩 机 缓 冲 罐 气 瓶 控制器 压缩机 图 气灌装工艺图 净化后的沼气通过加压后，密度增大、体 积缩小而成为压缩气体。沼气 体积的缩小和它所承受的压力有一定的关系。对沼气所施加的压力越大，则 体积被压缩得越小。因此，压缩沼气灌装的压力一般要达到 20上。这 种方案的优点是工艺简单，方便管理。考虑到压缩天然气的成熟技术案例 ， 本次灌装研究采用气态压缩灌装法设计 。 送设备和过程控制 由于沼气在常压的情况是气态，如果罐装在普通的气瓶中，气瓶的使用 效率非常低，因此必须对沼气进行高压压缩，使气瓶可以储存更多的沼气 。 从储气柜出来的沼气压力很低，约为 4000此，必须采 用增压输送机械 将其送入下一阶段处理，这个过程的输气任务采用沼气压缩机来完成。 13 14 表 缩机工艺条件及参数 排气量 单位 额定工况 入口压力 出口压力 入口温度 出口温度 M 氏度 摄氏度 0 40 50 缩机的选定及结构特点 根据工艺参数要求，选择蚌埠市金鑫压缩机有限公司生产的 5 0 无油润滑沼气压缩机。压缩机结构系 V 型、二列一级压缩、水冷活塞 式。沼气从储气柜出来，由进 气通道进入压缩机，从 0 004缩 2出。压缩机通过曲柄连杆机构运转，连杆通过活塞销与活塞相连。主要部 件 (气缸、滑道等 )的连接有定位销，以保证精确对中。气缸采用无油润滑结 构，无油润滑操作，填料部件设有节流环、刮油环防止润滑油窜入气缸，各 级活塞设支承环，中体、气缸、缸盖连接处用耐油耐高温石板垫密封。压缩 机的进排气阀均采用随压力变化能自动开启的网状气阀。气缸和冷却器采用 水冷却，具有很大的共用冷却面，气缸壁上设有水套。在冷却器上部装有安 全阀和压力表，可在排气终压升高到警戒值时 打开安全阀放空，对压缩机起 到自动保护的作用 。 压装置 增压装置采用 2v 沼气压缩机，结构系 v 型、四级压 缩、级差水冷活塞式。压缩机将沼气从 压至 出，初干 14 15 燥净化后的沼气经一级进气通道进入压缩机，依次在压缩机的各级气缸内进 行压缩 一级压缩后的气体均经冷却管冷却、油水分离，然后进入二、三 、 四级气缸继续压缩，压缩后的气体均经冷却管冷却，四级冷却后再经油水分 离，最后达到 力供使用。压缩机是通过曲柄连杆机构运转的，连 杆通过活塞销与活塞相连，曲轴是单曲柄式，安装在机身的两个滚动轴承上 ， 曲轴伸出端装有大皮带轮，其动力是防爆电机通过小皮带轮、防静电三角皮 带传动工作。各级气缸和冷却器均为水冷却，具有很大的共用冷却面。曲轴 之轴瓦、连杆、大小头的润滑采用曲轴带动内转子油泵循环供油。气缸润滑 采用飞溅与虹吸方式。各级进、排气阀均为随压力变化能自动开启的环状阀 门。各级冷却器排出端装有弹簧式安全阀门和压力表。曲轴箱上有一 10 孔与一级进气相通，平衡箱内压力及回收泄露气体。整体采用 撬装式结构 。 各级冷却器和机体置于一体 且将主机、电机、油水分离器、排污吹除及各 级压力表、安全阀等均匀布置在同一底盘上。 瓶装置 气瓶是一种移动式压力容器，与固定式压力容器相比，其结构和使用场 合有特殊的要求。一般将用于充装所规定的压缩气体、液化气体或溶解气体 的瓶形，桶形、葫芦形及球形等型式的移动压力容器，称之为气瓶。公称工 作压力 8 30高压气瓶，公称工作压力 1 5低压气瓶。本次设 计选择塑料内胆复合材料全缠绕 瓶，公称压力为 20于高压气 瓶 。该气瓶具有质量轻、耐腐蚀、抗疲劳等特点，与其他钢制气瓶相比具有 其独特的优势 。 瓶的技术参数 (1)气瓶的公称工作压力、水压试验压力、最高充装压力气瓶的公称工作压 力，对于充装永久气体的气瓶来说，系指 20时，所装气体的限定充装压力 ； 对于充装液化气体的气瓶来说，系指温度为 60时瓶内气体的压力限定值 。 气瓶公称工作压力如下表 2 所示。水压试验是公称工作压力的 1 5 倍。最 高充装压力是指在基准温度时，所盛装气体的限定充装压力，也是公称工作 压力加上温升压力之和，最高充 装压力应是水压试验压力的 0 8 倍。本次 15 16 气瓶公称工作压力为 20压试验压力为 30高充装压力为 24 瓶结构及附件 表 瓶的压力等 压力类别 高压 级 低压 公称工作压力 /M 0 20 15 8 3 2 1 水压试验压力 /M 5 30 2 1. 最高充装压力 /M 0 24 18 料内胆复合材料全缠绕 气瓶，是由内胆、纤维增强层、外保护层 等组成，其主要附件包括瓶阀、瓶帽、安全泄压装置和防振圈等。内胆材料 为聚乙烯塑料，它在气瓶中不承受载荷，只起气密和缠绕作用；纤维增强层 是气瓶中最重要的部分，它承担了气瓶的全部载荷，直接决定了气瓶的强度 。 纤维增强层是由连续的玻璃纤维，以铺层工艺缠绕在内胆上，经由固化处理 ， 形成的复合材料层 。气瓶的安全附件是气瓶安全使用的保障装置，也是 气瓶的重要组成部分。 (1)瓶阀 瓶阀是气瓶的主要附件，它不仅是充装和排放气体的 主要装置，而且也起着 防止气体泄露、减少浪费和保证安全的作用。瓶阀的侧面有一个用来连接充 装或排放气体的带有外 (或内 )螺纹的出气口。该出气口的螺纹为左旋。瓶阀 下端是带锥螺纹的进气口。销片式瓶阀的阀芯和阀杆上，分别开有一道横槽 ， 连接削片放入槽内，借助于销片承受扭距而使阀芯上下移动，使瓶阀关闭或 开启。 (2)瓶帽 气瓶的顶部在瓶阀位置装设有瓶帽。瓶帽是为了保护气瓶顶部的瓶阀，以防 16 17,18 止气瓶瓶阀被破坏的一种保护装置。如果没有瓶阀保护装置，瓶阀就会在搬 运的过程中被撞击而损坏，有时甚至会因瓶阀被撞断而 使瓶内气体高速喷 出，以致气瓶向气流的相反方向飞出，造成人身伤亡事故。瓶帽开有排气孔 ， 以防止由于瓶阀泄露或由于安全泄压装置动作而造成瓶帽爆炸。考虑到气体 由一侧排出会产生反作用使气瓶倾倒或横向移动，设置两个对称的瓶帽排气 孔 。 (3)安全泄压装置 气瓶结构简图 气瓶的安全泄压装置主要是在气瓶因意外超压时，能自动泄压，以防止气瓶 在遇到火灾等特殊高温时 ，瓶内介质受膨胀而导致气瓶超压爆炸。在膜片式 泄压装置中，装有一层金属膜片，其内侧与瓶内气体相通，外侧与大气接触 。 当瓶内气压超过气瓶的安全使用压力时，膜片超过其强度极限而破裂，瓶内 气体便从泄压帽上的小孔里排出，从而防止气瓶超压爆炸。 (4)防振圈 气瓶防振圈是指两个紧套在瓶体上部和下部的，用橡胶或塑料制成的，具有 一定弹性的套圈，它是防止气瓶瓶体受撞击的一种保护装置。气瓶装设防振 圈的目的是为了避免气瓶因碰撞而发生破裂事故，同时还可以保护气瓶表面 的漆膜。 17 瓶的充装 (1)充装前的检查 为确保气瓶的安全充装，充装前需要对气瓶进行严格检查，检查气瓶内的剩 余气体是否与气瓶颜色和标记一致，如发现不一致，不能充装。还需要查明 原因，报告有关主管部门。对于无剩余气体的气瓶，应卸下瓶阀，检查瓶内 是否有异物，然后置换瓶内的空气后才允许充装 。 (2)气瓶充装 在充装过程中，应严格控制充装速度和瓶阀开启速度，开启瓶阀应该慢慢地 打开。在压力达到充装压力的 1 3 以前，需要对瓶体温度和瓶阀的密封性 进行检查，如有异常，应停止充装，查找原因。充装速度不得大于 8m h 18 19 3 第四章：沼气灌装控制要求和控制方法 图 气收集灌装控制的模拟图 压压缩机控制要求： 吸气压力超限、末级压力超压、润滑油欠压、冷却水欠压及电机过载时 ， 压缩机自动停机。 主电机控制：主电机为隔爆型三相异步电动机。 控制柜：实时显示系统现场各压力值，故障报警并弹出故障信息。 系统吸气压力、末级排气压力、润滑油压力、冷却水压力采用高灵 19 敏的防爆压力变送器进行参数采集，并转化为可靠的控制电流信号 ， 可进行远程监控操 作。 检测项目 检测内容 现场仪表箱 显示 显示 控制柜 报警 联锁 吸气压力 末级排气压力 润滑油供油压力 冷却水供水压力 3. 主要联锁控制方式： 吸气压力超限报警并自动停机； 排气压力超压报警并自动停机； 润滑油压力超限报警并自动停机； 冷却水欠压报警并自动停机； 级压缩机控制要求： 压缩机设计独立的 制电控箱（不防爆，隔离安装） ，当吸气压力 超限、末级压力超压、润滑油欠压、冷却水欠压及电机过载时，压缩机自动 停机。 主电机控制：主电机为隔爆型三相异步电动机。 控制柜：实时显示系统现场各压力值，故障报警并弹出故障信息。 系统吸气压力、末级排气压力、润滑油压力、冷却水压力采用高灵 敏的防爆压力变送器进行参数采集，并转化为可靠的控制电流信号 ， 可进行远程监控操作。 20 检测项目 检测内容 现场仪表箱 显示 显示 控制柜 报警 联锁 吸气压力 末级排气压力 润滑油供油压力 冷却水供水压力 1) 吸气压力超限报警并自动停机； 2) 排气压力超压报警并自动停机； 3) 润滑油压力超限报警并自动停机； 4) 冷却水欠压报警并自动停机； 可以两塔进行切换工作，即通过控制开启关闭阀门和电加热器，使得被干燥 气体通入其中一干燥塔，电加热器加热的气体通入另一干燥塔进行干燥剂再 生。 缩机电机控制方式： 对于控 制电机的方式本文采用 制系统来控制，以下是基于 制系 统优点 由于控制器产品设计和开发是基于控制为前提，信号处理时间短，速度 快。 基于信号处理和程序运行的速度， 常用于处理工业控制装置的安 全联锁保护。 21 更能满足各个领域大、中、小型工业控制项目。 所有的 I/O 输入输出信号均采用光电隔离，使工业现场的外电路与控制 器内部电路之间电气上隔离。 各输入端均采用 波器，其滤波时间常数一般为 1020 各模块均采用屏蔽措施，以防止噪声干扰。 采用性能优良的开关电源。 对采用的元器件进行严格的筛选。 良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况， 即 采取有效措施，以防止故障扩大。 大型控制器还可以采用由双 成冗余系统或有三 成表决系统 , 以及实现电源模块冗余、 块冗余，使可靠性更进一步提高。 控制器 产品种类繁多，规模可分大、中、小等。 I/O 卡件种类丰富，可根据自控工程实现功能 要求不同，而进行不同的 配置。 满足控制工程需要前提下， I/O 卡件可灵活组合。 I/O 卡件 控制器针对不同的工业自控工程的现场信号，如：交流或直流；开关量或模 拟量；电压或电流；脉冲或电位； 强电或弱电等 ,有相应的 I/O 模块与工业 现场的器件或设备，如：按钮、行程开关、接近开关、传感器及变送器、电 磁线圈、控制阀等直接连接。 另外为了提高操作性能，它还有多种人 为了组成工业 局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。 为了适应各种 工业控制需要，除了单元式的小型控制器以外，绝大多数控制 器均采用模块化结构。控制器的各个部件，包括 源， I/O 等均采用 模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用 户的需要自行组合 。 质优价廉，性价比高。 22 20 修方便 可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与 应 的 I/O 端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便 于用户了解运行情况和查找故障。 由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生 故障，用户可以通过更换模块的 方法，使系统迅速恢复运行。 逻辑控制 定时控制 计数控制 顺序控制 制 数据计算 通讯和联网 其它：还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如：定位 控制模块， 块。 制电路相对于继电器控制电路的优点 控制方式上看：电器控制硬接