專利名稱：燃氣供應網(wǎng)絡吸附法調峰技術及設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種燃氣供應網(wǎng)絡的吸附法調峰技術及設備，本發(fā)明屬于供氣系統(tǒng)增大供氣量的技術。
城市燃氣供應網(wǎng)絡的最大供應能力是一定的，但用戶的用氣量卻隨時間變化。不但在四季，即在一天之內，亦存在用氣的高峰和低谷。一般情況下，高峰用氣量大于網(wǎng)絡的最大供氣能力，用戶的需求不能得到滿足；而在低谷時網(wǎng)絡的供氣能力閑置，減少了燃氣公司的銷售額。解決供求矛盾的辦法就是調峰。
現(xiàn)有調峰技術包括增大輸氣管直徑，利用廢棄礦井的地下儲氣庫，以及常壓或高壓的儲氣柜(罐)?，F(xiàn)在技術的不足是顯而易見的?？少Y利用的地下礦井不具有普遍性；其它儲氣設施在占地、投資、材料和維護等方面存在不利因素。此外，所有的調峰設施都只能安排在供氣網(wǎng)絡的上游，而不能與用戶直接相連。由于網(wǎng)絡系統(tǒng)確定之后，其最大的輸送能力是一定的，為這種辦法的實際調峰能力施加一個上限值。
本發(fā)明的目的是提供一種采用儲氣吸附劑顯著提高氣柜儲氣能力的吸附調峰技術和相應設備，適用于在管網(wǎng)中不同壓力等級、不同規(guī)模的調峰。
本發(fā)明的技術方案是，采用填充了儲氣吸附劑的調峰儲氣罐，并在儲氣罐前設置凈化器，經(jīng)調節(jié)閥和連接管線與輸氣管網(wǎng)連通，如附圖
所示流程。圖中T為吸附儲氣罐，F(xiàn)1和F2為兩個平行安裝的凈化器，可在任何時候對其中一個凈化器進行再生，而不中斷調峰功能。P1和P2為壓力表或壓力傳感器(僅用于指示，非必要部件)。調峰儲氣罐在A點與管網(wǎng)連通。用氣低谷時，管網(wǎng)壓力P1高于儲罐壓力P2，燃氣在壓差(P1-P2)作用下，由管網(wǎng)經(jīng)凈化器F1(或F2)進入儲罐T，因被吸附而儲存起來，直至P2=P1，儲罐不再容納進氣。反之，在用氣高峰時，管網(wǎng)壓力迅速降低，形成P1＜P2的情況。于是，儲罐中的燃氣在壓差(P2-P1)作用下發(fā)生脫附，并由儲罐流向管網(wǎng)，從而實現(xiàn)供氣調峰。燃氣往往含有多種組份，其中某些強吸附組份一旦進入吸附劑床層便不易脫附，為保證儲氣能力恒定而設置凈化器，將這些強吸附組份截留在凈化器中。被凈化器截留的組份，在吸附儲氣罐向管網(wǎng)送氣時大部被反向吹掃回管網(wǎng)。本發(fā)明的主要設備是吸附儲氣罐和凈化器。儲氣罐和凈化器具有相似的結構，與普通吸附塔(罐)結構基本相同，不過凈化器與儲氣罐中填充的吸附劑有所不同。凈化器中填充比表面積較小、孔隙度較大的普通吸附劑，如一般活性炭、氧化鋁或硅膠，而在儲氣罐中則填充比表面積2000m2/g以上的超級活性碳。吸附劑可為顆粒狀，或經(jīng)過成型加工。凈化器至少需2個并聯(lián)，以便于再生操作。凈化氣通常采用抽空再生，或在儲氣壓力高時，采用泄壓及惰氣沖洗再生。在吸附劑床層中設有電熱元件，經(jīng)過長時間使用后，需對吸附劑床層作徹底的再生處理。為此，通過電加熱使床層溫度達到120℃以上，使其中的強吸附組份解析下來，并被反向通過凈化器的脫附氣帶入管網(wǎng)。經(jīng)過更長的運行周期之后，必要時亦可對儲氣罐中的吸附床做抽空或變溫再生。在儲罐壓力較高情況下，采取泄壓和惰氣沖洗的方法再生。附圖中的B、C、D接口用于取樣分析燃氣成分和再生操作。
上述之吸附調峰方法適用于管網(wǎng)中壓力高于常壓的任何區(qū)間。即可用在上游10MPa左右的壓力段，也可用在城市主管線的中等壓力范圍，亦可用在居民小區(qū)0.1MPa壓力(表壓)的管線上。管網(wǎng)壓力愈高，同樣的調峰罐的儲氣能力愈大，調峰能力也愈強。因為吸附和脫附完全是由壓力差推動的，所以管網(wǎng)中的壓力必須高于常壓。本發(fā)明建議以管網(wǎng)通入居民小區(qū)管線的壓力(約0.1MPa，表壓)為吸附調峰法的下限壓力。
本發(fā)明與現(xiàn)有調峰技術相比，具有下述優(yōu)點1．與利用廢棄礦床的地下調峰技術相比，本發(fā)明對地質條件沒有要求，適用于任何地方。
2．與利用輸氣管道周峰相比，大大節(jié)省在輸氣管道上的投資。
3．與高壓儲氣柜調峰技術相比，對于同樣的儲氣量可大大降低儲氣壓力；與常壓儲氣柜調峰技術相比，大大減小儲氣柜體積和投資，并可實現(xiàn)在居民小區(qū)分散地調峰。
典型用例在1000～2000戶左右的居民小區(qū)，安裝一個10米3容積的吸附調峰罐，在0.2MPa(絕壓)的儲氣壓力下即可實現(xiàn)30％左右的調峰能力。充分滿足用戶需求的同時，可增加30％左右的銷售收入。以百萬戶人口的城市為例，每戶每天平均用氣1m3，則全市每天的燃氣需求量為100萬立方米，其中30萬立方米是通過調峰實現(xiàn)供應的。按1.6元/米3的燃氣價格計算，每天增收48萬元，每年增收1.75億元。
權利要求
1．一種燃氣供應網(wǎng)絡的吸附調峰技術，適用于天然氣、煤制氣、煤層氣、油田氣、煉廠干氣和沼氣的管網(wǎng)的高壓、中壓或低壓區(qū)段的調峰，其特征在于在輸氣管網(wǎng)壓力高于常壓的任何部位，調峰設備與網(wǎng)絡連通，實現(xiàn)管網(wǎng)的閑置供氣能力在調峰設備中儲存，而在用氣高峰時，調峰設備儲存的燃氣補充管網(wǎng)的供氣能力。
2．實現(xiàn)按權利要求1所述的燃氣供應網(wǎng)絡吸附調峰技術所采用的設備，其特征在于由其內填充吸附劑和設置有電加熱元件的儲罐和兩個并聯(lián)的凈化器及閥門、連接管線所構成。
3．按權利要求1所述的燃氣供應網(wǎng)絡吸附調峰技術，其特征在于儲罐和凈化器中的吸附劑定期再生，采用抽真空方法，或是在儲罐壓力較高時，采用泄壓和惰氣沖洗法，或采用變溫再生法。
4．按權利要求2所述的燃氣供應網(wǎng)絡吸附調峰設備，其特征在于儲罐內所填充的吸附劑為普通活性炭，高表面活性炭及經(jīng)過表面改性處理的活性炭、活性炭纖維，以及分子篩，它們的形狀可為顆粒狀或經(jīng)過各種成型處理的規(guī)則形狀；凈化器中的填充吸附劑為活性氧化鋁、硅膠和活性炭組成的復合吸附劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種吸附法燃氣調峰技術及其設備。儲氣罐中填充以活性炭和超級活性炭為主的儲氣吸附劑，儲氣壓力從0.1MPa(表壓)至源頭壓力均可。在管網(wǎng)供氣能力閑置時燃氣吸附存儲在儲氣罐中，在供氣能力低于需求量時，管網(wǎng)壓力低于儲氣罐壓力，燃氣從儲氣罐脫附進入管網(wǎng)，從而實現(xiàn)調峰功能。設填充復合吸附劑的前置凈化器，保持儲氣能力恒定。本發(fā)明既可用于集中調峰又可建在居民小區(qū)分散調峰。
文檔編號B01D53/047GK1238230SQ99106858
公開日1999年12月15日 申請日期1999年5月18日 優(yōu)先權日1999年5月18日
發(fā)明者周理, 周亞平 申請人:天津大學