沼气预处理设备

珠江啤酒集团有限公司于1985年建成投产，是一家以啤酒业为主体、以啤酒配套和相关产业为辅助的大型现代化企业，是全国企业500强之一，在中国啤酒行业中享有“南有珠江”的美誉。珠江啤酒的污水产生沼气主要用于电冷联产，甲烷高于60%直接用于发电；低于60%时，进入溴化锂，用于制冷。 啤酒厂污染源主要是啤酒生产过程中排出的废水、废渣。而啤酒工业废水主要含糖类，醇类等有机物，有机物浓度较高，虽然无毒，但易于腐败，排入水体要消耗大量的溶解氧，如不对其进行污水处理，将对水体环境造成严重危害。 啤酒工业废水、废渣经厌氧发酵处理产生的沼气，可驱动沼气发电机组发电，同时还可充分利用发电机组的余热用于沼气生产，其综合热效率达 80 %左右，大大高于30～40%的一般发电效率，经济效益显著，所以污水产沼无疑是处理啤酒工业污水的最佳方法。 沼气的主要成分是甲烷气体。通常，沼气中含有60～70%的甲烷，30～35%的二氧化碳，以及少量的氢气、氮气、硫化氢、一氧化碳、水蒸汽和少量高级的碳氢化合物。由于甲烷是易燃易爆气体，二氧化碳是温室气体，而硫化氢不仅腐蚀性强、也是有毒、有害物质。为了能够安全、可靠、高效地利用沼气，针对污水沼气水份高、腐蚀性强的特点，珠江啤酒集团采用了四方仪器自控系统有限公司一套完善的一体化沼气分析系统Gasboard-9060，对气体收集、安全控制、碳总量减排、回收利用等环节进行严格的监测。 据了解，该系统配置了不锈钢防腐机柜及元器件防腐处理、全自动免维护预处理装置，内置了硫化氢传感器寿命延长装置等，可在24小时无人值守情况下实现实时的在线监测，确保设备在恶劣环境下可靠、稳定地运行。并且监测系统整体控温，在低温高寒区域也可适用，为公司污水沼气的回收利用提供了有效的数据。 整个系统方案包含五大组成部分： 1) 自主知识产权的红外和电化学气体传感器 对于二氧化碳、甲烷分析，采用了自主知识产权的NDIR非分光红外气体传感器技术，寿命长，仪器维护量少。对于硫化氢、氧气分析，采用了长寿命的电化学传感器，能够保证设备长期、正常使用。 2) 红外传感器恒温装置 沼气应用现场通常昼夜温差变化较大，传统的红外传感器虽然有温度修正，但是仍然受环境的变化的影响，于是会出现昼夜浓度波动较大的情况。本方案中红外传感器恒温装置，精确控温，可以消除外界环境温度条件的干扰，测量结果不受环境温度的影响。 3) 多级高效的预处理 沼气湿度达到100%，并且含有杂质，为保证凝结液态水不进入分析单元，避免污染、堵塞管路和气室，系统采用管路伴热、流量控制、除湿调节、汽水分离、柜体伴热等措施，可以保证系统安全、可靠运行。 4) 全自动化程序控制采样及排水装置 通过自动控制方式切换采样与排水过程，保证测量的连续性。另外，排水周期可以通过程序进行设置。 5) 独特的硫化氢传感器的寿命保护装置 由于硫化氢通常采用电化学传感器测量，而一般的硫化氢电化学传感器的寿命在100000 ppm小时，因此在很多现场出现硫化氢传感器寿命短的现象。本系统中采用了一套专门的硫化氢寿命保护装置，能够使得硫化氢的使用寿命提高30-40倍。 整个沼气分析系统结构简明、部件性能可靠、自动化程度高、操作简便、维护量小，珠江啤酒使用四方仪器一体化沼气分析系统Gasboard-9060，实时在线监测甲烷、二氧化碳、氢气 、氧气浓度，降低了人工负荷，减少了人工成本，为气体的收集、安全控制、碳总量减排、回收利用等环节提供重要依据，确保沼气安全、可靠、高效地利用。（欢迎转载，转载请注明来源：沼气工程及其测控技术）

项目简介某市餐厨垃圾处理厂BOT项目规模为200吨/天，年处理餐厨垃圾约7.3万吨。项目建成后，该市城区产生的餐厨垃圾由市环卫垃圾收运体系进行统一、规范化收集，并运往厂里进行集中处理。项目餐厨垃圾处理时采用专用的有机质垃圾预处理系统和具有国际先进水平的厌氧消化工艺，实现餐饮垃圾无害化处理的同时，还将餐厨垃圾转化为沼气、粗油脂、生物有机肥等资源化产品。沼气回收精制为天然气，应用于出租车、公交车、工业行业；每年还能提取生物柴油燃料，可将其加工成生物柴油，应用于工程车等动力需求高的车辆。此外，餐厨垃圾处理厂产出的沼渣、沼液则主要作为有机肥，应用于农业生产、蔬菜种植当中。解决方案针对餐厨垃圾沼气化脱硫与提纯过程中的气体成分及浓度监测，该项目采用防爆设计的在线红外沼气分析仪Gasboard-3200，形成了完善的解决方案。餐厨垃圾沼气的特点是水份高、腐蚀性强、易爆。在线红外沼气分析仪Gasboard-3200针对该项目特点采用了防爆设计及元器件防腐处理，分析仪器同时配置了全自动免维护预处理装置，并内置了H2S传感器寿命延长装置。整套设备使用寿命长，性能稳定，可实现24小时无人值守情况下实时在线监测沼气成分，确保设备在恶劣环境下长期、可靠、稳定的运行，并且整体控温，适应于低温高寒区域，为沼气回收利用提供了有效的监测数据。整套在线沼气分析系统由采样传输单元、预处理单元、气体分析单元三部分构成。采样传输单元：样气采用直管取样，取出的样气由8mm采样管引至机柜。预处理单元：采样一级减压阀将样气压力减至2-5kPa，达到系统使用压力要求；采样两级过滤器过滤样气中的粉尘等杂质，过滤精度达1um。气体分析单元：采用防爆设计的在线红外沼气分析仪Gasboard-3200，用于在线分析样气中CH4的浓度。测试数据通过RS-232或RS-485、4-20mA输出接口传输到上级集中控制系统，为实现远程监测、工艺调整提供实时数据依据。技术特点分析先进NDIR技术：在线红外沼气分析仪Gasboard-3200采用自主知识产权的非分光红外（NDIR）和电化学气体传感器同时在线分析沼气中CO2、CH4、H2S、O2四种气体，测量混合气无交叉干扰，精度高且使用寿命长，仪器维护量少。恒温装置：其中红外传感器采用恒温装置，以应对沼气应用现场昼夜温差变化较大的环境。传统的红外传感器虽然有温度修正，但是仍然受环境的变化的影响，于是会出现昼夜浓度波动较大的情况。本方案中红外传感器恒温装置，可精确控温，消除外界环境温度条件的干扰，使测量结果不受环境温度的影响。高效预处理装置：沼气湿度达到100%，并且含有杂质，为保证凝结液态水不进入分析单元，避免污染、堵塞管路和气室，系统采用管路伴热、流量控制、除湿调节、汽水分离、柜体伴热等措施，可以保证系统安全、可靠运行。全自动化程序控制采样及排水装置：通过自动控制方式切换采样与排水过程，保证测量的连续性。另外，排水周期可以通过程序进行设置。独特的H2S传感器寿命保护装置：由于H2S通常采用电化学传感器测量，而一般的H2S电化学传感器的寿命在100000ppm小时，因此在很多现场出现H2S传感器寿命短的现象。本系统中采用了一套专门的H2S寿命保护装置，能够使得H2S的使用寿命提高30-40倍。项目成效该餐厨垃圾处理厂使用防爆设计的在线红外沼气分析仪Gasboard-3200，同时在线监测CH4、CO2、H2S、O2浓度，整套设备技术方案先进，结构简明、自动化程度高。通过实时在线监测，降低人工负荷，减少工程运营成本，为沼气的收集、安全控制、碳总量减排、回收利用等环节提供了重要依据，确保沼气被安全、可靠、高效地利用。

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。