Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к системе обогащения горючего газа для подачи исходного газа, содержащего горючий газ и воздух, в адсорбционную установку, наполненную адсорбентом, для селективной адсорбции горючего газа при селективной адсорбции и обогащении горючего газа.
Предыстория создания изобретения
Для эффективного использования горючего газа как топлива или т.п. необходимо обогатить горючий газ до соответствующей степени за счет отделения газа, такого как воздух, от исходного газа, содержащего данный горючий газ. Предложены различные устройства и способы для обогащения такого горючего газа. Например, патентный документ 1 раскрывает техническое решение, в котором газ (так называемый газ угольной шахты), добытый из угольной шахты и содержащий газообразный метан в качестве горючего газа, использован в качестве исходного газа и воздух (содержащий главным образом азот, кислород и углекислый газ) отделяют от исходного газа при использовании адсорбента, обогащая таким путем газообразный метан для его использования.
В частности, система обогащения горючего газа, раскрытая в патентном документе 1, включает адсорбционную установку, заполненную адсорбентом для селективной адсорбции горючего газа, средство подачи исходного газа, способное подавать исходный газ в адсорбционную установку из внешней области, и средство всасывания, способное всасывать газ из внешней области адсорбционной установки. И система осуществляет процесс адсорбции с подачей исходного газа в адсорбционную установку средством подачи исходного газа для адсорбции горючего газа адсорбентом и процесс десорбции с десорбцией горючего газа из адсорбента под действием силы всасывания средства всасывания после процесса адсорбции и сбор десорбированного горючего газа снаружи. В качестве средства всасывания, описанного выше, используют вакуумное насосное устройство, состоящее из насоса и приводного двигателя для приведения данного насоса в действие.
Документ на известное техническое решение
Патентный документ
Патентный документ 1: Публикация нерассмотренной патентной заявки Японии No. 2009-220004.
Краткое изложение сущности изобретения
Проблема, решаемая изобретением
Для работы системы обогащения горючего газа средство всасывания необходимо только для проведения процесса десорбции. Поэтому когда процесс десорбции не осуществляется, работа средства всасывания может быть приостановлена для улучшения показателей энергосбережения.
Однако если начало работы и остановка работы средства всасывания осуществляется повторно при осуществлении каждого цикла процесса десорбции, это может привести к снижению срока службы средства всасывания.
Настоящее изобретение разработано с учетом вышеописанной проблемы, и его задачей является обеспечение системы обогащения горючего газа, способной улучшить параметры энергосбережения, принимая во внимание срок службы средства всасывания.
Средства решения проблемы
Для решения вышеупомянутой задачи, согласно отличительному признаку системы обогащения горючего газа, относящемуся к настоящему изобретению, система включает:
адсорбционную установку, наполненную адсорбентом, для селективного поглощения горючего газа;
средство подачи исходного газа, способное осуществлять подачу исходного газа, содержащего горючий газ, в адсорбционную установку снаружи;
средство всасывания, способное всасывать газ из внутренней области адсорбционной установки; и
средство управления для выполнения процесса адсорбции с подачей исходного газа в адсорбционную установку с помощью средства подачи исходного газа для адсорбции горючего газа адсорбентом и процесса десорбции с десорбцией горючего газа из адсорбента под действием силы всасывания средства всасывания после процесса адсорбции и сбора десорбированного горючего газа снаружи;
где средство управления обеспечивает работу средства всасывания, так что сила всасывания средства всасывания, когда процесс десорбции не протекает, меньше, чем сила всасывания средства всасывания в ходе протекания процесса десорбции.
С рассмотренным выше отличительным признаком средство всасывания работает также тогда, когда не происходит никакого процесса десорбции. Следовательно, система позволяет избежать такого режима работы, при котором начало работы и остановка работы средства всасывания осуществляются попеременно при каждом выполнении процесса десорбции. Поэтому срок службы средства всасывания может быть продлен по сравнению с применением режима работы, когда начало операции и остановка операции средством всасывания осуществляются попеременно для каждого выполнения процесса десорбции.
Кроме того, средство управления обеспечивает работу средства всасывания таким образом, что сила всасывания средства всасывания, когда процесс десорбции не протекает, меньше, чем сила всасывания средства всасывания, когда процесс десорбции протекает, энергия, необходимая для работы средства всасывания, когда процесс десорбции не протекает, оказывается меньше, чем сила всасывания средства всасывания, когда процесс десорбции протекает. То есть может быть улучшено энергосбережение системы обогащения горючего газа.
Поэтому можно обеспечить систему обогащения горючего газа, способную улучшить энергосбережение, принимая во внимание срок службы средства всасывания.
Согласно другому отличительному признаку системы обогащения горючего газа, касающейся настоящего изобретения, система включает одну названную адсорбционную установку, и
средство управления обеспечивает работу средства всасывания таким образом, что сила всасывания средства всасывания, когда протекает процесс адсорбции, меньше, чем сила всасывания средства всасывания, когда протекает процесс десорбции.
Поскольку одна адсорбционная установка не может быть включена в процесс адсорбции и процесс десорбции одновременно, то нет необходимости поддерживать силу всасывания средства всасывания больше, чем при проведении процесса адсорбции.
При рассмотренной выше отличительной компоновке средство управления обеспечивает работу средства всасывания таким образом, что сила всасывания средства всасывания, когда протекает процесс адсорбции, меньше, чем сила всасывания средства всасывания, когда протекает процесс десорбции. Следовательно, энергия, израсходованная средством всасывания, может быть небольшой в ходе проведения процесса адсорбции.
Согласно еще одному отличительному признаку системы обогащения горючего газа, относящейся к настоящему изобретению, система включает множество названных адсорбционных установок;
названное средство всасывания используется обычно для всасывания внутреннего содержимого множества адсорбционных установок; и
средство управления обеспечивает работу средства всасывания таким образом, что сила всасывания средства всасывания, когда не протекает процесс адсорбции ни в одной из адсорбционных установок, меньше, чем сила всасывания средства всасывания, когда осуществляют процесс десорбции.
При рассмотренной выше отличительной компоновке, так как одно средство всасывания устанавливается, чтобы обычно использоваться для всасывания внутреннего содержимого множества адсорбционных установок, число средств всасывания может быть небольшим. Кроме того, когда процесс адсорбции и процесс десорбции проводят во множестве адсорбционных установок с использованием одного средства всасывания, средство всасывания управляется таким образом, что сила всасывания средства всасывания, когда не протекает процесс адсорбции ни в одной из адсорбционных установок, меньше, чем сила всасывания средства всасывания, когда протекает процесс десорбции. При этом энергия, необходимая для работы средства всасывания, когда ни одна из множества адсорбционных установок не включена в процесс десорбции, может быть небольшой.
Согласно еще одному отличительному признаку системы обогащения горючего газа, относящейся к настоящему изобретению, средство управления способно осуществлять, помимо процесса адсорбции и процесса десорбции, процесс выравнивания давлений для выравнивания давления внутри одной из множества адсорбционных установок после выполнения процесса адсорбции в ней с давлением внутри дополнительной одной из множества адсорбционных установок после выполнения процесса десорбции в ней путем установки сообщения между внутренней областью одной адсорбционной установки и внутренней областью названной дополнительной адсорбционной установки через канал сообщения; и
средство управления обеспечивает работу средства всасывания таким образом, что сила всасывания средства всасывания, когда протекает процесс выравнивания давлений, меньше, чем сила всасывания средства всасывания, когда протекает процесс десорбции.
При описанной выше отличительной компоновке, так как средство управления обеспечивает работу средства всасывания таким образом, что сила всасывания средства всасывания, когда протекает процесс выравнивания давлений, меньше, чем сила всасывания средства всасывания, когда протекает процесс десорбции, то энергия, необходимая для работы средства всасывания, когда протекает процесс выравнивания давлений, может быть небольшой.
Согласно еще одному отличительному признаку системы обогащения горючего газа, относящейся к настоящему изобретению, средство управления обеспечивает работу средства всасывания таким образом, что сила всасывания средства всасывания на ранней стадии процесса десорбции больше, чем сила всасывания при всасывании на последующей стадии в процессе десорбции.
На ранней стадии процесса десорбции количество горючего газа, адсорбированного адсорбентом адсорбционной установки, остается большим. Следовательно, при большей силе всасывания средства всасывания может быть десорбировано большое количество горючего газа. С другой стороны, на последующей стадии в процессе десорбции количество горючего газа, адсорбированного адсорбентом адсорбционной установки, становится меньше. Следовательно, даже если сила всасывания средства всасывания повысилась, может быть десорбировано только относительно небольшое количество горючего газа.
При описанной выше отличительной компоновке, поскольку средство управления обеспечивает работу средства всасывания таким образом, что сила всасывания средства всасывания на ранней стадии процесса десорбции больше, чем сила всасывания при всасывании на последующей стадии в процессе десорбции, то относительно большое количество горючего газа может быть эффективно десорбировано на ранней стадии в процессе десорбции. Кроме того, на последующей стадии горючий газ может быть эффективно десорбирован при сохранении небольшого расхода энергии.
Согласно еще одному отличительному признаку системы обогащения горючего газа, относящейся к настоящему изобретению, средство всасывания включает насос и приводной двигатель для приведения в действие насоса; и
средство управления регулирует силу всасывания средства всасывания путем регулирования числа оборотов приводного двигателя управлением инвертором.
При описанной выше отличительной компоновке, так как средство управления обеспечивает регулирование числа оборотов приводного двигателя путем управления инвертором, то средство управления может легко регулировать силу всасывания средства всасывания.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 представлена блок-схема для объяснения компоновки системы обогащения горючего газа согласно первому варианту осуществления изобретения;
на фиг.2 представлен график, показывающий изменения давления внутри каждой адсорбционной установки,
на фиг.3 представлен график, показывающий изменение числа оборотов приводного двигателя вакуумного насосного устройства,
на фиг.4 представлен график, показывающий изменение мощности на валу приводного двигателя вакуумного насосного устройства,
на фиг.5 представлена блок-схема для объяснения конфигурации системы обогащения горючего газа согласно второму варианту осуществления изобретения, и
на фиг.6 представлена блок-схема для объяснения конфигурации системы обогащения горючего газа согласно третьему варианту осуществления изобретения.
Пути осуществления изобретения
Первый вариант осуществления изобретения
Далее будет рассмотрена система обогащения горючего газа согласно первому варианту осуществления изобретения с ссылкой на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 дана блок-схема для объяснения конфигурации системы обогащения горючего газа согласно первому варианту осуществления изобретения. Система S1 (S) обогащения включает адсорбционные установки U (U1, U2, U3), воздуходувную машину В в качестве средства подачи исходного газа, вакуумное насосное устройство Р как средство всасывания и средство С управления.
Соответствующие адсорбционные установки U1, U2, U3 имеют идентичную конфигурацию, представленную как адсорбционная колонна, наполненная каким-то количеством адсорбента (а) для селективной адсорбции горючего газа. Адсорбент (а) конкретно не ограничивается, поскольку он способен селективно поглощать горючий газ, такой как газообразный метан. В качестве адсорбента (а) преимущественно использовать адсорбент газообразного метана, который представляет собой, по меньшей мере, один, выбранный из группы, состоящей из активированного угля, цеолита, силикагеля, металлоорганического комплекса (фумарата меди, терефталата меди, циклогександикарбоксилата меди и т.д.), имеющего средний диаметр пор в интервале от 4,5 до 15 Å, определенный методом МР, и величину адсорбции метана 20 нсм3/г или выше при атмосферном давлении и температуре 298 К.
Помимо вышеизложенного, система S1 обогащения включает каналы (d1) подачи газа для подачи исходного газа в адсорбционные установки U1, U2, U3 и каналы (d2) вывода газа для вывода остаточного газа («отходящего газа») после адсорбции горючего газа адсорбентом (а) с подачей газа из каналов (d1) подачи газа в наружную область. Канал (d1) подачи газа, соединенный с узлом адсорбции U1, включает переключающий клапан 1 канала подачи газа. Канал (d1) подачи газа, соединенный с адсорбционной установкой U2, включает переключающий клапан 4 канала подачи газа. Канал (d1) подачи газа, соединенный с адсорбционной установкой U3, включает переключающий клапан 8 канала подачи газа. Канал (d2) вывода газа, соединенный с адсорбционной установкой U1, включает переключающий клапан 3 канала вывода газа. Канал (d2) вывода газа, соединенный с адсорбционной установкой U2, включает переключающий клапан 6 канала вывода газа. Канал (d2) вывода газа, соединенный с адсорбционной установкой U3, включает переключающий клапан 10 канала вывода газа. Кроме того, система S1 обогащения включает коллекторный канал (d3) газа для сбора полученного газа из соответствующих установок U1, U2, U3 адсорбции в емкости Т для хранения продукта. Коллекторный канал (d3) газа, соединенный с адсорбционной установкой U1, включает переключающий клапан 2 коллекторного канала газа. Коллекторный канал (d3) газа, соединенный с адсорбционной установкой U2, включает переключающий клапан 5 коллекторного канала газа. Коллекторный канал (d3) газа, соединенный с адсорбционной установкой U3, включает переключающий клапан 9 коллекторного канала газа.
В настоящем изобретении часть адсорбционной установки U в условиях подачи исходного газа в адсорбционную установку U (U1, U2, U3) в рабочем режиме будет называться «зоной ввода газа (In)», тогда как часть адсорбционной установки U в условиях вывода отходящего газа из адсорбционной установки U будет называться «зоной вывода газа (Out)» далее по тексту.
Каналы (d2) вывода газа соответственно включают газовые датчики 13, 14, 15. Каждый газовый датчик 13, 14, 15 представляет устройство, скомпонованное для детектирования момента времени, когда адсорбент (а) внутри каждой адсорбционной установки U1, U2, U3 достигает своего предела адсорбционной способности к горючему газу, то есть момента завершения адсорбции (точки прорыва). Средство С управления может опознать момент времени, когда концентрация горючего газа (например, концентрация газообразного метана), зарегистрированная газовым датчиком 13, 14, 15, достигает заранее заданной концентрации, то есть момент времени, когда адсорбционная способность адсорбента (а) достигает своего предела. Как результат, средство С управления может опознать момент остановки подачи исходного газа в адсорбционные установки U1, U2, U3.
Емкость Т для хранения продукта конкретно не ограничивается, поскольку она способна хранить обогащенный горючий газ высокой концентрации безопасным образом. Преимущественно, может быть использована емкость для хранения газа адсорбционного типа.
Воздуходувная машина В как средство подачи исходного газа скомпонована так, чтобы обеспечить подачу исходного газа, содержащего горючий газ, в адсорбционную установку U из наружной области. Исходный газ G представляет газ, содержащий горючий газ и воздух. Вместо этого, данным источником газа G может быть газ угольной шахты, содержащий, например, метан и воздух. Кроме того, горючий газ конкретно не ограничен, поскольку он представляет собой газ, обладающий свойством горючести. Например, это может быть газообразный метан, содержащийся в газе угольной шахты. Кстати, газ угольной шахты представляет газ, добытый из угольной шахты. Газ угольной шахты, хотя и будет отличаться в зависимости от условий, обычно содержит приблизительно 20-40 об.% газообразного метана и приблизительно 60-89 об.% воздуха (содержащего главным образом газообразный азот и газообразный кислород). Воздуходувная машина В всасывает данный исходный газ и подает данный исходный газ в абсорбционную установку U по существу при атмосферном давлении без какого-либо его сжатия.
Вакуумное насосное устройство Р как средство всасывания включает насос Ра и приводной двигатель Pb для приведения в действие данного насоса Ра и устроено как устройство для снижения давления внутри абсорбционной установки U для всасывания газа из внутренней части. В настоящем изобретении для всасывания содержимого внутренней области соответствующих абсорбционных установок U1, U2, U3 предусмотрено одно вакуумное насосное устройство Р для совместного пользования. В качестве насоса Ра может быть использован, например, двухроторный вакуумный насос. Сила всасывания вакуумного насоса Р (то есть скорость вывода газа) возрастает в соответствии с увеличением частоты вращения приводного двигателя Pb. В настоящем изобретении, средство управления С скомпоновано так, чтобы обеспечить регулирование силы всасывания средства всасывания путем регулирования числа оборотов приводного двигателя Pb методом управления инвертором. При действии вакуумного насоса Р, подключенного к коллекторному каналу (d3) газа, горючий газ, адсорбированный адсорбентом (а), может быть собран в состоянии повышенного давления (с положительным давлением, действующим внутри емкости для хранения продукта Т), из абсорбционной установки U в емкости Т для хранения продукта.
Система S1 обогащения включает канал (d4) сообщения, соединяющий внутреннюю часть абсорбционной установки U1 с внутренней частью абсорбционной установки U2, канал (d5) сообщения, соединяющий внутреннюю часть абсорбционной установки U1 с внутренней частью абсорбционной установки U3, и канал (d6) сообщения, соединяющий внутреннюю часть абсорбционной установки U2 с внутренней частью абсорбционной установки U3. И канал (d4) сообщения включает переключающий клапан 7 канала сообщения, канал (d5) сообщения включает переключающий клапан 11 канала сообщения, и канал (d6) сообщения включает переключающий клапан 12 канала сообщения.
В настоящем изобретении средство С управления состоит из носителя данных, образованного памятью или т.п., центрального процессора, микрокомпьютера, имеющего секции входного сигнала/выходного сигнала, и т.п. И, так как данный компьютер выполняет заранее заданную программу, осуществляется регулирование работы воздуходувной машины В, вакуумного насосного устройства Р, переключающих клапанов 1, 4, 8 канала подачи газа, переключающих клапанов 3, 6, 10 канала вывода газа, переключающих клапанов 2, 5, 9 коллекторного канала газа, переключающих клапанов 7, 11, 12 канала сообщения и т.д. В частности, настоящий вариант осуществления изобретения отличается тем, что средство С управления соответствующим образом регулирует силу всасывания вакуумного насосного устройства Р методом управления инвертором с поддерживанием вакуумного насосного устройства Р в рабочем режиме.
Далее будет дано объяснение работы системы S1 обогащения согласно первому варианту осуществления изобретения.
Как показано в таблице 1, в ходе проведения стадий с первой по девятую для соответствующих адсорбционных установок U1, U2, U3 средство С управления выполняет процесс адсорбции, процесс десорбции, процесс выравнивания давлений, процесс повышения давления и процесс ожидания. Адсорбционный процесс представляет собой процесс, в котором исходный газ подают в адсорбционную установку U воздуходувной машиной В таким образом, чтобы обеспечить адсорбцию горючего газа адсорбентом (а) и вывод оставшегося газа по каналу вывода газа. Процесс десорбции представляет собой процесс, в котором после процесса адсорбции горючий газ десорбируется из адсорбента (а) под действием силы всасывания вакуумного насоса, и десорбированный газ собирают по коллекторному каналу газа. Процесс выравнивания давлений представляет собой процесс, в котором внутренняя часть адсорбционной установки после процесса десорбции в ней соединяется с внутренней частью другой адсорбционной установки после процесса десорбции в последней для выравнивания давлений во внутренних частях данных адсорбционных установок. Процесс повышения давления представляет собой процесс, в котором воздух (создающий давление газ) вводят в адсорбционную установку U для повышения давления в ней до давления, близкого к атмосферному.
На фиг.2 показан график изменения давления внутри соответствующих адсорбционных установок U1, U2, U3, когда процесс адсорбции, процесс десорбции, процесс выравнивания давлений, процесс повышения давления и процесс ожидания выполняются для соответствующих адсорбционных установок U1, U2, U3 в ходе проведения стадий с первой по третью.
В адсорбционной установке U1 осуществляется процесс адсорбции на стадиях с первой по третью, процесс выравнивания давления осуществляется на четвертой стадии, процесс десорбции осуществляется на пятой и шестой стадиях, процесс выравнивания давления осуществляется на седьмой стадии, процесс повышения давления осуществляется на восьмой стадии, и процесс ожидания осуществляется на девятой стадии. Так как конфигурации соответствующих адсорбционных установок U1, U2, U3 все одинаковы, методы проведения процесса адсорбции, процесса выравнивания давления, процесса десорбции, процесса повышения давления и процесса ожидания являются по существу одинаковыми. То есть адсорбционная установка U2 и адсорбционная установка U3 отличаются от адсорбционной установки U1 временами выполнения соответствующих процессов. Поэтому следующее объяснение будет дано главным образом на примере проведения процесса адсорбции, процесса выравнивания давлений, процесса десорбции, процесса повышения давления и процесса ожидания, осуществляемых адсорбционной установкой U1 в ходе стадий с первой по девятую, а подробное объяснение соответствующих процессов, проводимых в адсорбционной установке U2 и адсорбционной установке U3, будет опущено.
Стадии с первой по третью
На стадиях с первой по третью средство С управления обеспечивает проведение процесса адсорбции в адсорбционной установке U1. В частности, средство С управления открывает переключающий клапан 1 канала подачи газа и переключающий клапан 3 канала вывода газа и закрывает переключающий клапан 2 коллекторного канала газа, переключающий клапан 7 канала сообщения и переключающий клапан 11 канала сообщения. Кроме того, средство С управления активирует воздуходувную машину В для подачи исходного газа по каналу подачи газа (d1) в адсорбционную установку U1 для обеспечения адсорбции горючего газа, содержащегося в источнике газа, адсорбентом (а) и также обеспечения вывода отходящего газа, который является частью исходного газа, подаваемого в адсорбционную установку U1 и не адсорбированного адсорбентом (а), по каналу (d2) вывода в наружное от адсорбционной установки U1 пространство. При этом возможно обеспечить селективную адсорбцию газообразного метана как горючего газа, содержащегося в газе угольных шахт, адсорбентом (а) и также предотвратить выделение ценного газообразного метана в отходящий газ.
Как показано в таблице 1, на первой стадии средство С управления не дает команды ни одной из адсорбционных установок U (U1, U2, U3) на исполнение процесса десорбции, но обеспечивает непрерывную работу вакуумного насосного устройства Р. При этом средство С управления регулирует вакуумное насосное устройство Р таким образом, что сила всасывания вакуумного насосного устройства P, когда ни одна из адсорбционных установок U (U1, U2, U3) не участвует в процессе десорбции, может быть меньше, чем сила всасывания вакуумного насосного устройства Р, когда процесс десорбции протекает. Более конкретно, число оборотов регулируется до более высоких значений числа оборотов для повышения силы всасывания, и число оборотов регулируется до более низкого значения числа оборотов для снижения силы всасывания. Средство С управления регулирует силу всасывания вакуумного насоса Р путем регулирования числа оборотов приводного двигателя Pb вакуумного насосного устройства Р методом управления инвертором. В настоящем варианте осуществления изобретения, как показано в таблице 2, число оборотов приводного двигателя Pb регулируется на величине 600 об/мин. При этом средство С управления поддерживает число оборотов приводного двигателя Pb при 1100 об/мин, когда процесс десорбции должен осуществляться в любой из адсорбционных установок U (U1, U2, U3).
После этого средство С управления посылает сигнал газовому датчику 13 на детектирование, является ли концентрация горючего газа в отходящем газе, выводимом по каналу (d2) вывода газа, выше, чем заранее заданная концентрация, или нет. Если детектированная концентрация горючего газа выше, чем заранее заданная концентрация, средство С управления останавливает подачу исходного газа в адсорбционную установку U1, завершая, таким образом, процесс адсорбции. То есть средство С управления интерпретирует концентрацию горючего газа, детектируемую в канале (d2) вывода газа, как превышающую заранее заданную концентрацию, как указание наступления адсорбционного предела адсорбента (а), а затем завершает процесс адсорбции.
Четвертая стадия
На четвертой стадии средство С управления выполняет процесс выравнивания давлений для выравнивания внутреннего давления в адсорбционной установке U1 с внутренним давлением в адсорбционной установке U3. В частности, средство С управления открывает переключающий клапан 11 канала сообщения, который установлен в канале (d5) сообщения, соединяющем адсорбционную установку U1 и адсорбционную установку U3, и закрывает переключающий клапан 1 канала подачи газа, переключающий клапан 2 коллекторного канала газа, переключающий клапан 3 канала вывода газа и переключающий клапан 7 канала сообщения.
Как показано на фиг.2, в момент перед началом четвертой стадии внутреннее давление в адсорбционной установке U1 показывает относительно высокое давление, как давление непосредственно после процесса адсорбции, протекающего на третьей стадии, тогда как внутреннее давление в адсорбционной установке U3 показывает относительно низкое давление, как давление сразу после процесса десорбции, протекающего на третьей стадии. И на четвертой стадии переключающий клапан 11 канала сообщения открывается для осуществления процесса выравнивания давления, при котором внутреннее давление в адсорбционной установке U1 снижается, тогда как внутреннее давление в адсорбционной установке U3 возрастает, так что величины давлений уравниваются друг с другом. В результате, в адсорбционной установке U1 газ, имеющий низкую концентрацию горючего газа, не адсорбированного адсорбентом (а) и оставшегося главным образом в форме газовой фазы, будет диффундировать в направлении адсорбционной установки U3. Поэтому возможно предотвратить непреднамеренное скопление данного горючего газа низкой концентрации в емкости Т для хранения продукта на последующей пятой стадии. Кроме того, в адсорбционной установке U3 давление внутри данной адсорбционной установки U3 может быть повышено до некоторой степени заранее, перед процессом повышения давления, который должен быть проведен позднее.
Как показано в таблице 1, на четвертой стадии средство С управления не дает команды ни одной из адсорбционных установок U (U1, U2, U3) на выполнение процесса десорбции, но обеспечивает непрерывную работу вакуумного насосного устройства Р. Однако в данном случае, как и в случае первой стадии, средство С управления регулирует вакуумное насосное устройство Р так, что сила всасывания вакуумного насосного устройства Р, когда ни одна из адсорбционных установок U (U1, U2, U3) не включена в процесс десорбции, может быть меньше, чем сила всасывания вакуумного насосного устройства Р, когда протекает процесс десорбции. На четвертной стадии также средство С управления регулирует число оборотов приводного двигателя Pb при 600 об/мин, как показано в таблице 2.
Стадии с пятой по шестую
На стадиях с пятой по шестую средство С управления посылает адсорбционной установке U1 команду на выполнение процесса десорбции. В частности, средство С управления закрывает переключающий клапан 1 канала подачи газа, переключающий клапан 3 канала вывода газа, переключающий клапан 7 канала сообщения и переключающий клапан 11 канала сообщения и в то же время открывает переключающий клапан 2 коллекторного канала. На четвертой стадии средство С управления повышает силу всасывания вакуумного насосного устройства Р (регулирует число оборотов приводного двигателя Pb при 1100 об/мин), в результате чего снижается давление внутри адсорбционной установки U1 до давления ниже атмосферного для десорбции адсорбированного горючего газа из адсорбента (а). В результате этого, горючий газ всасывается в направлении коллекторного канала (d3) и собирается и хранится в емкости Т для продукта. После снижения давления внутри адсорбционной установки U1 до заранее заданного давления средство С управления закрывает переключающий клапан 2 коллекторного канала газа, чтобы остановить сбор горючего газа из адсорбционной установки U1. Как показано на фиг.2, так как протекает десорбция горючего газа из адсорбента (а), внутреннее давление в адсорбционной установке U1 постепенно снижается, так что мониторингом внутреннего давления в адсорбционной установке U1 средство С управления может оценивать наступление момента завершения процесса десорбции.
Седьмая стадия
На седьмой стадии средство С управления посылает адсорбционной установке U1 команду на выполнение процесса выравнивания давления. В частности, средство С управления выполняет процесс выравнивания давления для уравнивания внутреннего давления в адсорбционной установке U1 с внутренним давлением в адсорбционной установке U2. А именно, средство управления закрывает переключающий клапан 1 канала подачи газа, переключающий клапан 2 коллекторного канала газа, переключающий клапан 3 канала вывода газа и переключающий клапан 11 канала сообщения и открывает переключающий клапан 7 канала сообщения в канале (d4) сообщения, связывающем адсорбционную установку U1 и адсорбционную установку U2.
Как показано на фиг.2, в момент перед началом седьмой стадии внутреннее давление в адсорбционной установке U1 показывает относительно низкое давление, как давление сразу же после процесса десорбции, протекающего на шестой стадии, тогда как внутреннее давление в адсорбционной установке U3 показывает относительно высокое давление, как давление сразу после процесса десорбции, проходящего на шестой стадии. И на седьмой стадии переключающий клапан 7 канала сообщения открывается для осуществления процесса выравнивания давлений, при котором внутреннее давление в адсорбционной установке U1 повышается, а внутреннее давление в адсорбционной установке U3 снижается, так что данные величины давлений уравниваются друг с другом. Как результат, в адсорбционной установке U1 давление внутри данной адсорбционной установки U1 может быть заранее повышено в некоторой степени перед процессом повышения давления, осуществляемым позднее. Кроме того, в адсорбционной установке U2 газ, содержащий горючий газ низкой концентрации, не адсорбированный адсорбентом (а) и оставшийся главным образом в форме газовой фазы, будет диффундировать в направлении адсорбционной установки U1.
Как и в процессе выравнивания давлений на четвертой стадии, рассмотренной выше, на седьмой стадии средство С управления не подает ни на одну из адсорбционных установок U (U1, U2, U3) сигнала на выполнение процесса десорбции, но обеспечивает непрерывную работу вакуумного насосного устройства Р. Однако в данном случае, как и в случае четвертой стадии, средство С управления регулирует работу вакуумного насосного устройства Р таким образом, что сила всасывания вакуумного насосного устройства Р, когда ни одна из адсорбционных установок U (U1, U2, U3) не включена в процесс десорбции, может быть меньше, чем сила всасывания вакуумного насосного устройства Р, когда процесс десорбции протекает. И на седьмой стадии также средство С управления регулирует число оборотов приводного двигателя Pb на 600 об/мин, как показано в таблице 2.
Восьмая стадия
На восьмой стадии средство С управления подает сигнал на адсорбционную установку U1 на выполнение процесса повышения давления. В частности, средство С управления открывает переключающий клапан 3 канала вывода газа и закрывает переключающий клапан 1 канала подачи газа, переключающий клапан 2 коллекторного канала газа, переключающий клапан 7 канала сообщения и переключающий клапан 11 канала сообщения. При этом количество воздуха (создающего давление газа) поступает через переключающий клапан 3 канала вывода газа из внешней области в адсорбционную установку U1, в результате чего давление внутри адсорбционной установки U1 повышается до давления, близкого к атмосферному, что может способствовать адсорбции горючего газа в последующем процессе адсорбции.
Девятая стадия
На девятой стадии средство С управления посылает адсорбционной установке U1 сигнал на выполнение процесса ожидания. В частности, средство С управления оставляет открытым переключающий клапан 1 канала подачи газа, переключающий клапан 2 коллекторного канала газа, переключающий клапан 3 канала вывода газа, переключающий клапан 7 канала сообщения и устанавливает режим ожидания начала последующего процесса адсорбции.
Как рассмотрено выше, с системой обогащения по настоящему варианту осуществления изобретения в ходе стадий с первой по девятую средство С управления регулирует силу всасывания вакуумного насосного устройства Р таким образом, что сила всасывания вакуумного насосного устройства Р, когда ни одна из множества адсорбционных установок U (U1, U2, U3) не включена в процесс десорбции, может быть меньше, чем сила всасывания вакуумного насосного устройства Р, когда протекает процесс десорбции. На фиг.3 представлен график, показывающий изменение числа оборотов приводного двигателя Pb вакуумного насосного устройства Р в ходе стадий с первой по девятую. На фиг.4 представлен график, показывающий изменение мощности на приводном валу приводного двигателя Pb вакуумного насосного устройства Р в ходе стадий с первой по девятую. На фиг.3 и 4 также показан, в виде сравнительного примера, случай нормальной работы, когда число оборотов приводного двигателя Pb вакуумного насосного устройства Р регулируется на постоянной величине в ходе стадий с первой по девятую.
Как показано на фиг.3 и фиг.4, так как средство С управления регулирует вакуумное насосное устройство Р таким образом, что сила всасывания вакуумного насосного устройства Р, когда ни одна из адсорбционных установок U (U1, U2, U3) не включена в процесс десорбции, может быть меньше, чем сила всасывания вакуумного насосного устройства Р, когда протекает процесс десорбции, можно избежать ненужного потребления электрической энергии. Например, как показано на фиг.4, средний расход энергии в ходе стадий с первой по девятую составляет приблизительно 86 кВт в случае, когда управление инвертором по настоящему изобретению осуществляется приводным двигателем Pb, включенным в единое вакуумное насосное устройство Р, тогда как расход энергии составляет приблизительно 91 кВт в случае сравнительного примера, в котором осуществляется нормальная работа приведения в действие приводного двигателя Pb с установленным числом оборотов. Следовательно, при использовании системы S1 обогащения по настоящему изобретению можно сэкономить приблизительно 5 кВт электроэнергии. Кроме того, в случае установки множества вакуумных насосных устройств Р количество электроэнергии, которое можно сэкономить, будет возрастать в соответствии с числом насосных устройств Р.
Второй вариант осуществления изобретения
Система обогащения горючего газа по второму варианту осуществления изобретения отличается от системы обогащения по первому варианту осуществления изобретения тем, что данная система включает две адсорбционные установки. В следующем объяснении системы обогащения по второму варианту осуществления изобретения описание тех составных частей, которые идентичны составным частям первого варианта осуществления изобретения, будет опущено.
На фиг.5 представлена блок-схема для объяснения конфигурации системы обогащения горючего газа по второму варианту осуществления изобретения. Система S2 (S) обогащения включает адсорбционные установки U (U1, U2), воздуходувную машину В как средство подачи исходного газа, вакуумное насосное устройство Р как средство всасывания и средство С управления. В данной системе S2 обогащения составные части, касающиеся адсорбционной установки U3, опущены из вышерассмотренной системы обогащения по первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Система S2 обогащения включает каналы (d1) подачи газа для подачи исходного газа в соответствующие адсорбционные установки U1, U2 и каналы (d2) вывода газа для вывода оставшегося газа (отходящего газа) после адсорбции горючего газа адсорбентом (а), при этом газ поступает из каналов (d1) подачи газа. Канал (d1) подачи газа, соединенный с адсорбционной установкой U1, включает переключающий клапан 1 канала подачи газа, и канал (d1) подачи газа, соединенный с адсорбционной установкой U2, включает переключающий клапан 4 канала подачи газа. Канал (d2) вывода газа, соединенный с адсорбционной установкой U1, включает переключающий клапан 3 канала вывода газа, и канал (d2) вывода газа, соединенный с адсорбционной установкой U2, включает переключающий клапан 6 канала вывода газа. Кроме того, система S2 обогащения включает газоколлекторные каналы (d3) для сбора полученного газа из соответствующих адсорбционных установок U1, U2 в емкость Т для хранения продукта. Коллекторный канал (d3) газа, соединенный с адсорбционной установкой U1, оснащен переключающим клапаном 2 коллекторного канала газа. Коллекторный канал газа (d3), соединенный с адсорбционной установкой U2, оснащен переключающим клапаном 5 коллекторного канала газа.
Система S2 обогащения по второму варианту осуществления изобретения включает канал (d4) сообщения, способный соединить внутреннюю часть адсорбционной установки U1 c внутренней частью адсорбционной установки U2. Канал (d4) сообщения включает переключающий клапан 7 канала сообщения. Когда переключающий клапан 7 канала сообщения открыт, давление внутри адсорбционной установки U1 и давление внутри адсорбционной установки U2 уравниваются друг с другом.
Далее будет объяснена работа системы S2 обогащения по второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Средство С управления, как показано ниже в таблице 3, выполняет процесс адсорбции, процесс десорбции, процесс выравнивания давлений и процесс повышения давления для соответствующих адсорбционных установок U1, U2 в ходе стадий с первой по шестую.
Адсорбционная установка U1 осуществляет процесс адсорбции на первой стадии, процесс выравниваний давлений на второй стадии, процесс десорбции на третьей и четвертой стадиях, процесс выравнивания давлений на пятой стадии и процесс повышения давления на шестой стадии. Так как конфигурации соответствующих адсорбционных установок U1, U2 одинаковы, методы проведения процесса адсорбции, процесса выравнивания давлений, процесса десорбции и процесса повышения давления по существу являются одинаковыми. То есть адсорбционная установка U2 отличается от адсорбционной установки U1 моментами выполнения соответствующих процессов. Поэтому следующее объяснение будет дано главным образом по методу проведения процесса адсорбции, процесса выравнивания давлений, процесса десорбции и процесса повышения давления, осуществляемых адсорбционной установкой U1 в ходе стадий с первой по шестую, и будут опущены подробные объяснения соответствующих процессов, осуществляемых в адсорбционной установке U2.
Первая стадия
На первой стадии средство С управления посылает сигнал адсорбционной установке U1 на выполнение адсорбционного процесса. А именно, средство С управления открывает переключающий клапан 1 канала подачи газа и переключающий канал 3 канала вывода газа и закрывает переключающий клапан 2 коллекторного канала газа и переключающий клапан 7 канала сообщения. Кроме того, средство С управления активирует воздуходувную машину В для подачи исходного газа по каналу (d1) подачи газа в адсорбционную установку U1 для обеспечения адсорбции горючего газа, содержащегося в источнике газа, адсорбентом (а), а также обеспечения вывода отходящего газа, который является частью исходного газа, поступающего в адсорбционную установку U1 и не адсорбированного адсорбентом (а), по каналу (d2) вывода газа в область снаружи адсорбционной установки U1.
После этого средство С управления посылает команду датчику газа 13 определить, является ли концентрация горючего газа, содержащегося в отходящем газе, выводимом по каналу (d2) вывода газа, выше, чем заранее заданная концентрация, или нет. Если продетектированная концентрация горючего газа выше, чем заранее заданная концентрация, подача исходного газа в адсорбционную установку U1 прекращается, в результате чего завершается процесс адсорбции. А именно, средство управления интерпретирует концентрацию горючего газа, детектированную в канале (d2) вывода газа, выше, чем заранее заданная концентрация, как указание о том, что адсорбент (а) достиг своего адсорбционного предела, затем процесс адсорбции завершается.
Вторая стадия
На второй стадии средство С управления выполняет процесс выравнивания давлений для выравнивания внутреннего давления в адсорбционной установке U1 с внутренним давлением в адсорбционной установке U2. А именно, средство С управления открывает переключающий клапан 7 канала сообщения, установленного в канале (d4) сообщения, связывающем адсорбционную установку U1 и адсорбционную установку U2, и закрывает переключающий клапан 1 канала подачи газа, переключающий клапан 2 коллекторного канала газа и переключающий клапан 3 канала вывода газа.
В момент перед началом второй стадии внутреннее давление в адсорбционной установке U1 показывает относительно высокое давление, как давление сразу после процесса адсорбции, проведенного на первой стадии, тогда как внутреннее давление в адсорбционной установке U2 показывает относительно низкое давление, как давление сразу после процесса десорбции, проведенного на первой стадии. И на второй стадии переключающий клапан 7 канала сообщения открыт для осуществления процесса выравнивания давлений, при котором внутреннее давление в адсорбционной установке U1 понижается, а внутреннее давление в адсорбционной установке U2 повышается, так что данные величины давлений уравниваются друг с другом. Как результат этого, в адсорбционной установке U1 газ, содержащий горючий газ низкой концентрации, не адсорбированный адсорбентом (а) и оставшийся главным образом в виде газовой фазы, будет диффундировать в направлении адсорбционной установки U2. Поэтому возможно предотвратить непреднамеренное скопление данного горючего газа низкой концентрации в емкости Т для хранения на последующей третьей стадии. Кроме того, в адсорбционной установке U2 давление внутри данной адсорбционной установки U2 может быть заранее повышено в некоторой степени, перед последующим проведением процесса повышения давления.
На второй стадии средство С управления не посылает сигнал ни на одну из адсорбционных установок U (U1, U2) на выполнение процесса десорбции, но обеспечивает непрерывную работу вакуумного насосного устройства Р. При этом средство С управления регулирует вакуумное насосное устройство Р таким образом, что сила всасывания вакуумного насосного устройства Р, когда ни одна из адсорбционных установок U (U1, U2) не включена в процесс десорбции, может быть меньше, чем сила всасывания вакуумного насосного устройства Р, когда процесс десорбции протекает. На второй стадии, как показано в таблице 4, средство С управления регулирует число оборотов приводного двигателя Pb на 600 об/мин.
Стадии с третьей по четвертую
На стадиях с третьей по четвертую средство С управления посылает сигнал адсорбционной установке U1 на выполнение процесса десорбции. В частности, средство С управления одновременно закрывает переключающий клапан 1 канала подачи газа, переключающий клапан 3 канала вывода газа и переключающий клапан 7 канала сообщения и открывает переключающий клапан 2 коллекторного канала газа. На третьей и четвертой стадиях средство С управления повышает силу всасывания вакуумного насосного устройства Р (регулирует число оборотов приводного двигателя Pb на 1100 об/мин), понижая тем самым внутреннее давление в адсорбционной установке U1 до давления ниже атмосферного для десорбции адсорбированного горючего газа из адсорбента (а). После снижения давления внутри адсорбционной установки U1 до заранее заданной величины средство С управления закрывает переключающий клапан 2 коллекторного канала газа, чтобы остановить сбор горючего газа из адсорбционной установки U1.
Пятая стадия
На пятой стадии средство С управления выполняет процесс выравнивания давлений для уравнивания внутреннего давления в адсорбционной установке U1 с внутренним давлением в адсорбционной установке U2. Операция выполнения процесса выравнивания давлений на пятой стадии идентична операции выполнения процесса выравнивания давлений на второй стадии.
В момент перед началом пятой стадии внутреннее давление в адсорбционной установке U1 показывает относительно низкое давление, как давление сразу после процесса десорбции, проводимого на четвертой стадии, тогда как внутреннее давление в адсорбционной установке U2 показывает относительно высокое давление, как давление сразу после процесса адсорбции, проводимого на четвертой стадии. И на пятой стадии переключающий клапан 7 канала сообщения открыт для осуществления процесса выравнивания давлений, при котором внутреннее давление в адсорбционной установке U1 повышается, тогда как внутреннее давление в адсорбционной установке U2 снижается, так что данные величины давления уравниваются друг с другом. Как результат, в адсорбционной установке U1 давление внутри данной адсорбционной установки U1 может быть заранее повышено до некоторой степени перед проводимым позднее процессом повышения давления. Кроме того, в адсорбционной установке U2 газ, содержащий горючий газ низкой концентрации, не адсорбированный адсорбентом (а) и оставшийся главным образом в виде газовой фазы, будет диффундировать в направлении адсорбционной установки U1.
Как и процесс выравнивания давлений на второй стадии, рассмотренной выше, на пятой стадии средство С управления не посылает сигнал ни на одну из адсорбционных установок U (U1, U2) на выполнение процесса десорбции, но обеспечивает непрерывную работу вакуумного насосного устройства Р. Однако в данном случае, как и в случае второй стадии, средство С управления регулирует вакуумное насосное устройство Р таким образом, что сила всасывания вакуумного насосного устройства Р, когда ни одна из адсорбционных установок U (U1, U2) не включена в процесс десорбции, может быть меньше, чем сила всасывания вакуумного насосного устройства Р, когда протекает процесс десорбции. На пятой стадии также средство С управления регулирует число оборотов приводного двигателя Pb на 600 об/мин, как показано в таблице 4.
Шестая стадия
На шестой стадии средство С управления посылает сигнал адсорбционной установке U1 на выполнение процесса повышения давления. А именно, средство С управления открывает переключающий клапан 3 канала вывода газа и закрывает переключающий канал 1 канала подачи газа, переключающий клапан 2 коллекторного канала газа и переключающий клапан 7 канала сообщения. При этом количество воздуха (создающего давление газа) поступает через переключающий клапан 3 канала вывода газа с наружной стороны адсорбционной установки U1, при этом давление внутри адсорбционной установки U1 повышается до давления, близкого к атмосферному, так что адсорбция горючего газа в последующем процессе адсорбции может быть облегчена.
Как рассмотрено выше, для системы S2 обогащения согласно данному варианту осуществления изобретения на второй стадии и пятой стадии средство С управления также регулирует вакуумное насосное устройство Р таким образом, что сила всасывания вакуумного насосного устройства Р, когда ни одна из адсорбционных установок U (U1, U2) не включена в процесс десорбции, может быть меньше, чем сила всасывания вакуумного насосного устройства Р, когда протекает процесс десорбции. Как результат этого, на второй стадии и пятой стадии возможно избежать излишнего потребления электроэнергии.
Третий вариант осуществления изобретения
Система обогащения горючего газа по третьему варианту осуществления изобретения отличается от вышерассмотренной системы обогащения по первому варианту осуществления изобретения тем, что система включает единственную адсорбционную установку. В следующем пояснении системы обогащения по третьему варианту осуществления изобретения будет опущено рассмотрение составных частей, аналогичных составным частям первого варианта осуществления изобретения.
На фиг.6 представлена блок-схема для объяснения конфигурации системы обогащения горючего газа по третьему варианту осуществления изобретения. Система S3 (S) обогащения включает адсорбционную установку U, воздуходувную машину В как средство подачи исходного газа, вакуумное насосное устройство Р как средство всасывания и средство С управления. В данной системе S3 обогащения опущены составные части, относящиеся к адсорбционной установке U2 и адсорбционной установке U3, из вышерассмотренной системы обогащения по первому варианту осуществления изобретения.
Система S2 обогащения включает канал (d1) подачи газа для подачи исходного газа в адсорбционную установку U1 и канал (d2) вывода газа для вывода оставшегося газа (отходящего газа) после адсорбции горючего газа адсорбентом (а) из поступающего газа по каналам (d1) подачи газа. Канал (d1) подачи газа, соединенный с адсорбционной установкой U1, включает переключающий клапан 1 канала подачи газа. Канал (d2) вывода газа, соединенный с адсорбционной установкой U1, включает переключающий клапан 3 канала вывода газа. Кроме того, система S3 обогащения включает коллекторный канал (d3) газа для сбора полученного газа из адсорбционной установки U1 в емкость Т для хранения продукта. Коллекторный канал (d3) газа, соединенный с адсорбционной установкой U1, включает переключающий клапан 2 коллекторного канала газа.
Далее будут пояснены этапы работы системы S3 обогащения по первому варианту осуществления изобретения.
Средство С управления, как показано ниже в таблице 5, выполняет процесс адсорбции, процесс десорбции, процесс выравнивания давлений и процесс повышения давления для адсорбционной установки U1 в ходе протекания стадий с первой по третью.
Первая стадия
На первой стадии средство С управления посылает сигнал адсорбционной установке U1 на выполнение процесса адсорбции. А именно, средство С управления открывает переключающий клапан 1 канала подачи газа и переключающий клапан 3 канала вывода газа и закрывает переключающий клапан 2 коллекторного канала газа. Кроме того, средство С управления активирует воздуходувную машину В для подачи исходного газа по каналу (d1) подачи газа в адсорбционную установку U1 для обеспечения адсорбции горючего газа, содержащегося в источнике газа, адсорбентом (а) и также для обеспечения вывода отходящего газа, который является частью исходного газа, подаваемого в адсорбционную установку U1 и не поглощенного адсорбентом (а), по каналу (d2) вывода в пространство снаружи от адсорбционной установки U1.
После этого средство С управления посылает сигнал датчику газа 13 на определение того, является ли концентрация горючего газа, содержащегося в отходящем газе, выводимом по каналу d2 вывода, выше, чем заранее заданная концентрация или нет. Если продетектированная концентрация горючего газа является выше, чем заранее заданная концентрация, то подача исходного газа в адсорбционную установку U1 прекращается, в результате чего завершается процесс адсорбции. А именно, средство управления интерпретирует концентрацию горючего газа, продетектированную в канале d2 вывода газа как более высокую, чем заранее заданная концентрация, как указание на то, что адсорбент (а) достиг предела своей адсорбционной способности, и затем завершает процесс адсорбции.
Средство С управления продолжает работу вакуумного насосного устройства Р, пока протекает процесс адсорбции. А именно, средство С управления регулирует вакуумное насосное устройство С таким образом, что сила всасывания вакуумного насосного устройства, когда на первой стадии протекает процесс адсорбции, может быть меньше, чем сила всасывания вакуумного насосного устройства Р, когда протекает процесс десорбции. В первом настоящем варианте осуществления изобретения, как показано в таблице 6, число оборотов приводного двигателя Pb регулируется на 600 об/мин.
Вторая стадия
На второй стадии средство С управления посылает сигнал адсорбционной установке U1 на выполнение процесса десорбции. В частности, средство С управления закрывает переключающий клапан 1 канала подачи газа и переключающий клапан 3 канала вывода газа и одновременно открывает переключающий канал 2 коллекторного канала газа. На второй стадии средство С управления повышает силу всасывания вакуумного насосного средства Р (регулирует число оборотов приводного двигателя Pb на 1100 об/мин), тем самым снижая давление внутри адсорбционной установки U1 до давления ниже атмосферного для десорбции адсорбированного горючего газа из адсорбента (а). После снижения давления внутри адсорбционной установки U1 до заранее заданной величины средство С управления закрывает переключающий клапан 2 коллекторного канала газа, чтобы остановить сбор горючего газа из адсорбционной установки U1.
Третья стадия
На третьей стадии средство С управления посылает сигнал адсорбционной установке U1 на выполнение процесса повышения давления. А именно, средство С управления открывает переключающий клапан 3 канала вывода газа и закрывает переключающий клапан 1 канала подачи газа и переключающий клапан 2 коллекторного канала газа. При этом количество воздуха (создающего давление газа) поступает через переключающий клапан 3 канала вывода газа из внешней области адсорбционной установки U1, тем самым повышая давление внутри адсорбционной установки U1 до давления, близкого к атмосферному, так что адсорбция горючего газа в последующем процессе адсорбции может быть облегчена.
Средство С управления продолжает работу вакуумного насосного устройства Р, пока протекает процесс повышения давления. А именно, средство С управления регулирует вакуумное насосное устройство Р таким образом, что сила всасывания вакуумного насосного устройства Р, когда протекает процесс повышения давления, может быть меньше, чем сила всасывания вакуумного насосного устройства Р, когда протекает процесс десорбции. В настоящем варианте осуществления изобретения, как показано в таблице 6, число оборотов приводного двигателя Pb регулируется на 600 об/мин.
Другие варианты осуществления изобретения
«1» В рассмотренных выше вариантах осуществления изобретения пояснены примеры, когда приводной двигатель Pb вакуумного насосного устройства P в ходе процесса десорбции работает с установленным числом оборотов (1100 об/мин). Вместо этого, число оборотов приводного двигателя Pb может меняться в ходе процесса десорбции. Например, средство С управления может управлять работой вакуумного насосного устройства Р таким образом, что сила всасывания вакуумного насосного устройства (средства всасывания) Р на ранней стадии процесса десорбции превышает силу всасывания вакуумного насосного устройства Р на последующей стадии процесса десорбции. При выполнении такого режима регулирования возможно десорбировать большое количество горючего газа из адсорбента (а) на ранней стадии в процессе десорбции и одновременно снизить расход энергии на последующей стадии процесса десорбции для эффективной десорбции горючего газа из адсорбента (а).
«2» В рассмотренных выше вариантах осуществления изобретения пояснены примеры, где процесс адсорбции, процесс десорбции и т.д. выполняются в адсорбционных установках U в порядке, показанном в таблице 3 и таблице 5. Однако то, в каком порядке должны быть выполнены процесс адсорбции, процесс десорбции и т.д., в адсорбционных установках U может быть при желании изменено.
«3» В рассмотренных выше вариантах осуществления изобретения при желании может быть изменена конфигурация системы S обогащения горючего газа. Например, может быть дополнительно предусмотрен механизм персорбции для увеличения количества горючего газа, адсорбированного в адсорбционной установке U, за счет подачи исходного газа в адсорбционную установку U при более высоком давлении с помощью насоса или т.п. Кроме того, в рассмотренных выше вариантах осуществления изобретения дано пояснение примеров, когда установлен единый вакуумный насос Р для общего использования при всасывании внутреннего содержимого множества адсорбционных установок. Вместо этого, вакуумные насосные устройства Р могут быть предусмотрены соответственно для множества адсорбционных установок U.
«4» В рассмотренных выше вариантах осуществления изобретения пояснены примеры систем обогащения, имеющих от одной до трех адсорбционных установок U. Вместо этого, система обогащения может включать более четырех адсорбционных установок U.
«5» В рассмотренных выше вариантах осуществления изобретения показаны примеры величин давления внутри адсорбционной установки U, число оборотов приводного двигателя Pb вакуумного насосного устройства Р и т.д. Однако данные величины при желании могут быть изменены.
Промышленная применимость
Настоящее изобретение применимо к системе обогащения горючего газа для подачи исходного газа, содержащего горючий газ и воздух, в адсорбционную установку, наполненную адсорбентом, для селективной адсорбции и обогащения горючего газа.
Описание ссылочных позиций
a: адсорбент
B: воздуходувная машина (средство подачи исходного газа)
C: средство управления
P: вакуумное насосное устройство (средство всасывания)
Pa: насос
Pb: приводной двигатель
S (S1, S2, S3): системы обогащения горючего газа
T: емкость для продукта
U (U1, U2, U3): адсорбционные установки
Изобретение относится к системе обогащения горючего газа, способной улучшить показатели экономии электроэнергии с учетом срока службы средства всасывания, где система обогащения горючего газа включает адсорбционную установку, наполненную адсорбентом, для селективной адсорбции горючего газа; средство подачи исходного газа, способное подавать исходный газ, содержащий горючий газ, в адсорбционную установку из наружной области; средство всасывания, способное всасывать газ из внутренней части адсорбционной установки, и средство управления для выполнения процесса адсорбции и процесса десорбции, при этом средство управления обеспечивает работу средства всасывания так, что сила всасывания средства всасывания, когда не протекает процесс десорбции, меньше, чем сила всасывания средства всасывания, когда процесс десорбции протекает. 4 з.п. ф-лы, 6 ил., 6 табл.
1. Система обогащения горючего газа, включающая
адсорбционную установку, наполненную адсорбентом, для селективной адсорбции горючего газа;
средство подачи исходного газа, способное подавать исходный газ, содержащий горючий газ, в адсорбционную установку снаружи;
средство всасывания, включающее насос, способный всасывать газ из внутренней части адсорбционной установки, и приводной двигатель для приведения в действие насоса; и
средство управления для выполнения процесса адсорбции для подачи исходного газа в адсорбционную установку с помощью средства подачи исходного газа для адсорбции горючего газа адсорбентом и процесса десорбции для десорбции горючего газа из адсорбента под действием силы всасывания средства всасывания после процесса адсорбции и сбора десорбированного горючего газа снаружи;
причем для процесса адсорбции средство управления распознает концентрацию горючего газа, продетектированную в канале вывода газа адсорбционной установки и превышающую заранее заданную концентрацию, как указание о достижении адсорбентом своего предела адсорбции и завершении процесса адсорбции;
для процесса десорбции средство управления проводит мониторинг внутреннего давления в адсорбционной установке и завершает процесс десорбции в адсорбционной установке, когда давление внутри адсорбционной установки снижается до заранее заданного давления; и
средство управления регулирует силу всасывания средства всасывания путем регулирования числа оборотов приводного двигателя методом управления инвертором, так что сила всасывания средства всасывания, когда не протекает процесс десорбции, меньше, чем сила всасывания средства всасывания, когда процесс десорбции протекает.
2. Система обогащения горючего газа по п.1, включающая в себя одну упомянутую адсорбционную установку, и
средство управления обеспечивает работу средства всасывания таким образом, что сила всасывания средства всасывания, когда протекает процесс адсорбции, меньше, чем сила всасывания средства всасывания, когда протекает процесс десорбции.
3. Система обогащения горючего газа по п.1, включающая в себя множество упомянутых адсорбционных установок;
упомянутое средство всасывания используется совместно для всасывания внутреннего содержимого множества адсорбционных установок; и
средство управления обеспечивает работу средства всасывания так, что сила всасывания средства всасывания, когда не протекает процесс адсорбции ни в одной из адсорбционных установок, меньше, чем сила всасывания средства всасывания, когда протекает процесс десорбции.
4. Система обогащения горючего газа по п.3, в которой средство управления выполнено с возможностью осуществления, помимо процесса адсорбции и процесса десорбции, процесса выравнивания давлений для выравнивания давления внутри одной из множества адсорбционных установок после выполнения процесса адсорбции в ней с давлением внутри другой из множества адсорбционных установок после выполнения процесса десорбции в ней путем установления сообщения между внутренней областью одной из адсорбционных установок и внутренней областью упомянутой другой адсорбционной установки через канал сообщения; и
средство управления обеспечивает работу средства всасывания так, что сила всасывания средства всасывания, когда протекает процесс выравнивания давлений, меньше, чем сила всасывания средства всасывания, когда протекает процесс десорбции.
5. Система обогащения горючего газа по любому из пп.1-4, в которой средство управления обеспечивает работу средства всасывания таким образом, что сила всасывания средства всасывания на ранней стадии процесса десорбции больше, чем сила всасывания при всасывании на последующей стадии в процессе десорбции.
| US 4305734 A 15.12.1981 |
