沼气分析仪

随着国家对沼气能源的重视，越来越多的行业生产和回收沼气，如污水处理厂，垃圾填埋场等，对沼气成分的监测也就必不可少了。下面小编就简要介绍一下沼气分析仪在污水处理厂、垃圾填埋场的现场应用，以及在高校实验室中，沼气分析仪现场应用的常见问题和解决方法。污水处理厂的现场应用污水先通过截流井进入格栅间的粗格栅（打捞较大的渣滓）到格栅间的细格栅（打捞较小的渣滓）到沉砂池（以重力分离为基础，将污水中比重较大的无机颗粒沉淀并排除）再经过提升泵（提升水的高度），提升泵的出水进入生物处理设备（厌氧池、好氧池、缺氧池），生物处理设备的出水进入二次沉淀池，二沉池的出水经过消毒排放。污水处理厂工艺流程其中生物处理设备中有厌氧反应器，污水经过厌氧反应器后产生了沼气，其中CH4的浓度在50%-60%，沼气分析仪采样点就在厌氧反应器后的管道，可以测试出沼气中CH4、CO2、O2和H2S的浓度，样气中主要含水和粉尘，需要经过预处理后，进入仪器测试，通过测试沼气中可燃气体中的浓度（主要是CH4浓度）和沼气的日产量来判断该沼气能否适用。垃圾填埋场的现场应用垃圾填埋场是采用卫生填埋方式下的垃圾集中堆放场地，垃圾卫生填埋场因为成本低、卫生程度好，近年来在国内被广泛应用。垃圾填埋场一般采用分层覆土填埋的方式对垃圾进行处理，堆积一层垃圾后再覆盖一层黄土，这样很容易降低垃圾的污染。垃圾填埋场中沼气是各个气井上的空压机施压将井底的沼气排出，汇总到主输出管道进入气水分离器，除去沼气中的水分和杂质，通过罗茨风机沼气进入原气压缩机，压缩和提高沼气中CH4的浓度，经过提纯后的沼气进行脱硫、脱碳，进入成品气脱水装置再次脱水，最后进入成品气压缩机制成成品气民用。垃圾填埋场工艺流程成品沼气中CH4的浓度在98%左右。沼气分析仪的采样点一般可在气水分离器后和成品气压缩机后的分支管道上，此处样气比较干净，但也必须经过预处理后，才能进入仪器测试，通过测试沼气中气体的浓度判断该气是否适用。对以上两种工艺现场的沼气成分监测，均适合使用在线的沼气分析Gasboard-3200，改产品采用自主研发的NDIR非分光红外技术和ECD长寿命电化学技术，可实时在线测量沼气中CH4、CO2、H2S、O2的体积浓度，测量精度高、结构简单、操作方便、实用性好，目前在国内外垃圾填埋、污水处理、厌氧发酵生产工艺和CDM计量等领域广泛应用。高校沼气项目常见问题和解决方案国内高校和研究所也对发酵产生沼气项目进行试验，需要便携的沼气分析仪对试验进程中每天产生的沼气进行监测。下图是华中农业大学秸秆发酵实验室：Gasboard-3200L现场应用沼气分析仪Gasboard-3200L可同时测量CH4、CO2、O2、H2S的体积浓度，在现场测试的过程中，结合现场使用经验以及返厂维修仪器的情况，以下几个问题需要留意：1仪器进水。沼气中含有大量水分，如果没经过除水或除水效果不好，沼气进入仪器时会带入液态水，导致传感器污染，仪器不能正常使用。2实验室发酵沼气产生量很少，一天一般只有300-500ml，但需要每天进行监测，样气不足，导致仪器测试数值的不准确和不稳定。3实验者对生产的沼气很有信心，对测试样气数据有疑问，但现场无标准气体进行验证。针对以上几个常见问题，解决方案如下：1沼气分析仪配备了预处理，针对水分较多的现场，建议在预处理后加入一个除水过滤器，能有效地除去沼气中的水分和污染物，保证仪器的传感器不进水。2现场沼气产量较少，导致测试值不准确，可通过和客户沟通，沼气过水后，采集起来，直接抽取进入沼气分析仪测试，流量范围在0.7-1.2L/MIN，抽取20s即可读取数据。3在销售过程中，最好建议客户配置标准气体，特别是CH4标准气体，客户对测试样气有疑问时，可测试标准气体，以验证是仪器问题还是沼气生产工艺问题。随着国家对沼气能源的重视，高校、科研部门与沼气相关的研究，大中型沼气工程等沼气相关项目的大量出现，沼气分析仪将有更大的市场和更好的发展前景。

多年来，得益于中央投资的带动，中国沼气事业得到了快速发展。国家发改委日前发布《全国农村沼气发展“十三五”规划》，提出到2020年我国沼气总产量要达到207亿立方米，截至目前，我国沼气总产量为158亿立方米，这意味着未来5年内，沼气总产量将再增31.1%。 据悉，生物天然气工程和大型沼气工程已成为国家发改委、农业部推进农村沼气转型升级的核心方向，这两项工程的总投资超过“十三五”农村沼气工程总投资的60%。 总体来说，中国沼气正在逐步由过去的以户用沼气为主向多元化发展新格局转变。回顾过去，农村沼气可以用“成绩巨大、问题不少”来概括，究其原因，就在于业主对沼气工程各个环节上疏于管理。生物天然气工程是一个更为复杂的系统，从原料收集到生产过程再到副产品的利用消纳都必须保证中间环节的通畅，其整个过程就必须要集中的监测技术作为支撑，才能实现高效运行，进而显著提高经济效益。一、优化监测与厌氧发酵 厌氧消化器是大中型沼气工程的核心设备，微生物的繁殖、有机物的分解转化、沼气的生成都是在消化器里进行的。厌氧发酵是一个复杂的过程,预处理、接种比例、总固体浓度、原料、温度和外源添加物等因素都对厌氧发酵有显著影响。因此，除了要根据发酵原料选择适宜的工艺类型和消化器结构，通过监测系统掌握厌氧消化器的运行情况也是保障沼气工程高效运行的重点。通过监测数据对厌氧发酵工艺进行深入研究，探索改良性能的潜在可能，对发酵条件进行及时调整及优化，对提升产气效率和提高甲烷含量具有重要意义。 产甲烷菌二、优化监测与沼气提纯 沼气的主要成分是CH4和CO2，此外，还含有一些其他微量成分，如H2、H2S等。沼气并入天然气网，或用于车用燃料、发电、燃料电池等，一般都对其各组分有严格的要求。例如，沼气中通常含有60%以上的甲烷，而汽车天然气甲烷含量在90%以上。因此，需要通过采用变压吸附(PSA)、水洗、碳酸丙烯酯和碱溶液吸收等物理和化学方法，对沼气去杂纯化，使之成为CH4含量高、热值和杂质气体组分品质符合天然气标准要求的高品质生物天然气。 沼气经提纯成为生物天然气，既可替代汽油，也可替代现有的CNG作为车用燃料。与天然气相比，它具有可利用废弃物生产、不受气源和地域限制、可再生等特点。日产沼气3至4万立方米的沼气工程，提纯后可产2万立方米以上天然气，效益十分可观。使用沼气分析仪监测甲烷含量，掌握甲烷回收率、脱硫效率等关键数据，并据此进行厌氧发酵、提纯过程的工艺优化，可以显著提高沼气和生物天然气工程的经济效益。相应的，对沼气工程各个环节疏于管理，则会直接造成利润下滑，这也是为什么我国中小型沼气工程多数亏损的重要原因之一。 提纯装置出口沼气分析仪 三、优化监测与热电联产 在热电联产项目中，燃气轮机和热交换器被用来加热厌氧消化池和发电。沼气驱动的燃气发动机，通常要求沼气预处理系统的硫化氢（H2S）去除能力达到99.9%，因此需要进行沼气质量检验。持续的沼气监测使得燃料条件达到要求，从而保护发电机不会因为出现损坏和非计划停用而造成收益损失，并且能够帮助工作人员对内部再循环率和预处理水平进行调整，起到优化燃烧的作用。可以进一步说，提高燃烧效率和设备利用时间就是提高生物天然气工程的利润空间。 德国、瑞典等欧洲国家非常重视技术的持续创新，通过监测技术来提高产气效率和设备稳定性，同时降低沼气工程运行成本、人工和维护费，实现了沼气工程的产业化和市场化，并形成了行业的良性发展，他们的成功经验值得我们借鉴。 我国农村沼气转型升级的序幕已经拉开，在新的形势下，沼气产业要做大做强和实现可持续发展，就必须强化科技支撑和监管能力。展望沼气产业的未来，沼气工程专业化是大势所趋，沼气监测设备，不仅在支撑沼气工程高效运行、提升生物天然气经济效益上发挥着不可或缺的重要作用，也将成为推动沼气产业变革的一股不容小觑的积极力量。 版权声明:本文转载自微信公众号@沼气工程及其测控技术，如欲转载，请务必注明来源，违者必究。

随着我国沼气事业的蓬勃发展，产品智能化、使用方便化、检测科技化成为户用沼气及配套产品的发展趋势。为了便于诊断沼气池启动、维护和维修中遇到的问题，小编在此介绍一些沼气分析仪使用和维护的常见问题和解决方法，希望能帮助技术员们更好的掌握和使用。 检测原理目前应用较多的为红外检测方法。沼气中CH4和CO2对红外光吸收光谱中主要吸收峰波长为3.4μm和4.26μm，根据该波长被吸收光的强度计算出气体中CH4和CO2浓度。使用及维护方法为了保证检测数据的准确性，携带的便携式分析仪应轻置轻放避免撞击。到达现场应静置几分钟后开机检测，并且在检测中应保持分析仪的平稳。按下电源键开机，预热3~5 分钟。由于空气中甲烷含量很少，按下调零键用空气作为标准样品校正沼气成分分析仪。当被检沼气量较少或气压较低，开启检测仪自带的微型泵进行抽吸以保证进气量充足和均匀，使检测数据更为精确。当沼气量充足且气压较大时，可不用微型泵抽吸而直接检测。同一沼气样品读取3次检测的平均值作为最终检测结果。检测完毕后及时关闭检测仪。可配置最接近沼气成分的CH4:CO2为60:40的标准气体，对仪器进行校正并计算修正系数。 为了延长仪器的使用寿命和保证仪器的准确性，必须对被检测的沼气进行脱硫处理，避免因H2S气体带来的仪器设备腐蚀。同时建议再次接通硅胶干燥器( 部分仪器自带) ，充分吸收沼气中带来的水分，避免引起仪器腐蚀和数据偏移。当硅胶干燥剂由蓝色经吸水后变成粉红色，加热干燥后重新装入干燥器使用。常见问题及对策1.检测新池产气时同一气体甲烷含量差距很大原因：设备没有处于稳定状态；管路中空气未排净；测量时未进行气体置换。对策：分析仪开机后应静置3 ～ 5 分钟，测试时最好平放避免振动带来仪器偏差；新池中空气含量高，检测前应排空沼气管路中空气；每次测量后用洗耳球吸取空气，充分吹洗和置换分析仪内气体以保证测量的准确性。2.分析仪的进、出气口出现锈蚀现象原因：沼气中硫化氢气体在有水蒸汽存在条件下具有强腐蚀性，必须脱硫和脱水处理。对策：当不具备脱硫条件时，可将沼气用生石灰预处理后用于检测，也可起到脱硫的作用，但注意不要被石灰灼伤；分析仪进气口链接硅胶干燥器脱水处理，当硅胶颗粒变色后，高温加热后重复使用。来源：微信公众号@沼气工程及其测控技术，转载请务必注明来源