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沼气净化技术及储存方式优化分析
作者:管理员    发布于:2017-11-08 14:13:15    文字:【】【】【

  支新生力量,正在推动着绿色环保产业快速发展。

  在沼气高值利用大力发展的现阶段,选用适当的沼气净化、纯化技术非常重要。

  目前沼气净化的机理有三大类,即化学吸收、物理提纯和生物脱硫。沼气脱硫的方法多用物理化学法,其中氧化铁法的应用非常广泛。近年来,沼气生物脱硫法作为项新技术也被应用到沼气的净化中。有研究指出,化能自养型Thiobacillus10是用于生物脱硫过程合适的微生物类型,采用生物脱硫技术H2S去除率能够达到97以上0.欧洲多数沼气工程采用生物脱硫和活性碳脱硫相结合的方法进行脱硫3.当前沼气工程中沼气的储存方式主要有低压湿式、低压干式和高压干式等方式。低压干式储气柜分为筒仓式储气柜、低压单膜/双膜储气柜和低压储气袋。高压干式柜为钢结构,低压湿式储气柜多采用钢筋混凝土水槽、钢浮罩。近年来,新建的沼气工:2012-02-27北郎中集中供气沼气工程净化装置和高压干式储气罐的管道沼气,解决了工程所在镇域1/5人口的清洁炊事用能问题。

  2009年落成的留民营七村联供沼气工程采用生物脱硫和氧化铁脱硫相结合的方式脱除沼气中的H2S,其净化系统及流程如所示。从厌氧消化装置出来的沼气首先进入生物脱硫塔,将H2S去除掉80以上。然后,经过脱水罐使水含量降至35mgm3左右。经过生物脱硫和脱水后的沼气进入干式脱硫塔,将沼气中H2S含量降低到20发解罐出来的沼气-丨生物脱tt空压机税藏罐2留民营七村联供沼气工程沼气净化系统及流程留民营七村联供沼气工程采用了低压湿式储气和高压干式储气两种储存方式,其储气系统和流程如和所示。低压湿式储气柜储存的沼气供本村用气,高压干式储气罐储存的气体输送给其他6个村庄使用。

  1.2北郎中集中供气沼气工程北郎中集中供气沼气工程位于北京市顺义区赵全营镇北郎中村。作为‘’京郊养猪村“的沼气工程,该工程运行时间也比较长,2001年就建成一期工程,然后陆续共建起了三期工程。三期工程都以种猪粪便为发酵原料,日均产气为630m3.工程3离压干式储气系统及其流程所产沼气一部分为养殖场食堂做饭、种猪养殖车间消毒,另一部分为全村的500多户村民稳定供气。多余的沼气用于烧锅炉为发酵罐供热,或是通过台德国进口的40kW发电机组发电。下一步,该工程沼气站还准备为村里新建的别墅和学校供气,使供气规模发展到1000户。

  北郎中集中供气沼气工程通过2个干法氧化铁脱硫塔和2个填料塔脱水器对沼气进行净化。其净化流程是先将从厌氧消化装置中出来的沼气进行自然降温,然后经过水封、气水分离器后进入脱硫塔,经过脱硫后的沼气再进行气水分离,后经计量后经过进一步加压储存在低压湿式储气和高压干式储气柜中,为村民进行集中供气。工程的净化装置和高压储气装置见。

  1.3蒙牛澳亚示范牧场大型沼气发电综合利用工程蒙牛澳亚示范牧场大型沼气发电综合利用工程位于内蒙古自治区呼和浩特市和林县盛乐经济园区,是我国早发电上网的沼气工程,也是当时国内规模大的奶牛养殖场粪污处理沼气工程。该工程日处理10000头奶牛的粪污,日产沼气11500m3,年沼气发电730余万kWh并入华北电网。

  蒙牛澳亚示范牧场大型沼气发电综合利用工程的沼气净化通过气水分离器、生物脱硫和氧化铁脱硫两级脱硫塔处理,净化后沼气中饱和水蒸气的体积比不高于1,其中H2S的去处率达到95.该工程储气采用低压干式储气柜中的球型双膜储气装置,储气罐的有效容积为1000m3. 2沼气净化技术及储存方式优化分析2.1沼气净化技术优化分析厌氧消化装置刚产出的沼气是含饱和水蒸气的混合气体,除含有气体燃料CH4和惰性气体C2外,还含有一定比例的AS,H2O,少量的NH3,痕量的H2,N2,2,CO和卤化烃。沼气的净化是指对沼气中CH4之外其他气体的去除。

  沼气净化的程度取决于沼气的用途。沼气供热需要脱S,H2,沼气发电需要脱H2S,氏0,有机卤化物,沼气作汽车燃料需要脱H2S,H2O,有机卤化物,C2,沼气并网需要脱H2S,H2O,有机卤化物,C2以及金属。不管是什么用途,沼气中的H2和H2S都要脱除。下面就沼气脱H2和脱H2S进行分析。

  三座示范沼气工程的脱水都是靠自然冷却将冷凝水分离出去的方法,因机理相同,本文不对此项技术再进行优化分析。

  下面主要对各工程的脱H2S方法进行优化对比。三座示范工程脱H2S方法及效果见表1.表1示范沼气工程H2S脱除比较工程脱除方法净化后沼气H2S含量/mg脱除率/留民营七村联供沼气工程生物脱硫一氧化铁脱硫蒙牛澳亚示范牧场大型沼气发电综合利用工程生物脱硫一氧化铁脱硫北郎中集中供气沼气工程氧化铁脱硫与北郎中集中供气沼气工程采用化学干法氧化铁脱硫相比,留民营七村联供沼气工程和蒙牛澳亚示范牧场大型沼气发电综合利用工程增加生物脱硫装置后,不仅提高了脱硫效果,而且大大节约了脱硫成本。

  这三座工程涉及到了氧化铁脱硫和有氧生物脱硫方法。此两种脱硫方法的对比见表2.表2示范工程中沼气脱硫方式比较项目氧化铁脱硫有氧生物脱硫适应性低于10时需要保温低于20需要加温动力无需要投资较低较高运行费用高低(是前者的1/4)管理维护更换脱硫剂频繁全自动化优点日常管理简单少污染高效率可回收单质硫缺点产生二次污染,脱硫装置存在潜在腐蚀问题日常管理较复杂由表2可以看出,小型沼气工程采用化学脱硫法比较实用,大中型沼气工程更应采用生物脱硫法。

  将生物脱硫和干法脱硫结合起来,能够实现优缺点互补,大限度地降低脱硫费用,提高脱硫效率。

  2.2沼气储存方式比较我国养殖场沼气工程常用的储气装置包括以下三种类型:低压湿式储气柜、低压干式储气柜和高压干式储气柜。其中,低压湿式储气柜多采用钢筋混凝土水槽、钢浮罩;低压干式储气柜分为筒仓式储气柜、低压单膜/双膜储气柜和低压储气袋;高压干式柜为钢结构柜。

  留民营七村联供沼气工程和北郎中集中供气沼气工程都采用了低压湿式储气和高压干式储气两种储存方式。留民营七村联供沼气工程中低压湿式储气柜储存的气体供本村用气,高压干式储气罐储存的气体输送给其他6个村庄使用。这两座工程所用的两种储气方式对比见表3.两座工程的高压干式储气系统主要由缓冲罐、压缩机、高压干式储气柜、调压箱等设备组成。发酵装置产生的沼气经过净化后,先储存在缓冲罐内。当缓冲罐内沼气达到定量后,压缩机启动,将沼气打入高压储气柜中,储气柜内的高压沼气经过调压箱调压后,进入输配管网。两座工程在沼气输配方式上都采用高压储气,高、中压长输,低压用气的方式向居民供气。

  蒙牛澳亚示范牧场大型沼气发电综合利用工程的球形双膜储气装置储气装置留民营七村联供沼气工程北郎中集中供气沼气工程高压干式储气罐容积/m3160(40x4)200(50x4)压力/MPa0.80. 8低压湿式储气柜容积/m330034压力/Pa44002000表

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