銳意自控|便攜式甲烷檢測儀在餐廚垃圾沼氣製取天然氣工程中的應用

　　用厭氧工藝後處理含大量有機物的廢棄物，比如畜禽養(yang) 殖業(ye) 廢棄物、城鎮生活汙水處理後的汙泥、城鎮生活垃圾及餐廚垃圾等，都可以產(chan) 生沼氣。沼氣是由特定微生物在厭氧條件下降解有機物而產(chan) 生的一種可燃氣體(ti) 。目前沼氣資源化利用應用得比較廣泛的技術主要有沼氣淨化製天然氣和沼氣發電。本文以城市餐廚垃圾處理廠產(chan) 生的沼氣為(wei) 例，對沼氣製取天然氣工藝進行分析，並探討其在工程實踐中的應用前景及意義(yi) 。

表1、沼氣與(yu) 天然氣成分比較

　　由上表的沼氣成分分析可知，利用沼氣生產(chan) 天然氣，需作以下處理：

　　1、水分去除：避免水分在設備氣體(ti) 管路中聚焦，和硫化氫結合會(hui) 產(chan) 生腐蝕性的酸溶液，引起腐蝕。

　　2、硫化氫去除：硫化氫具有毒性、腐蝕性，會(hui) 腐蝕設備，且燃燒時生成二氧化硫造成汙染，因此必須降低硫化氫濃度，直至滿足生產(chan) 設備及國家相關(guan) 規範對二氧化硫排放限值的要求。

　　3、二氧化碳去除：提高沼氣的熱值。

　　沼氣產(chan) 量估算

　　根據類似工程經驗及餐廚垃圾的理化性質，設計餐廚垃圾的成分如下表：

表2、餐廚垃圾成分

　　水汽的去除主要在冷凝器中進行，從(cong) 厭氧反應器出來含有飽和水汽的沼氣在經過冷凝器時，其中所含水汽冷卻凝結，達到幹燥的目的。

　　H2S通過箱式脫硫設備去除，采用幹法脫硫連續再生工藝。幹法脫硫是在脫硫設備內(nei) 裝填一定高度的脫硫劑，沼氣自下而上通過脫硫劑，H2S被去除，實現脫硫過程，其中脫硫劑以氧化鐵為(wei) 主要活性催化組分，並添加多種助催化劑與(yu) 載體(ti) ，在常溫常壓下通過催化作用去除H2S，脫硫率可達90%以上。處理淨化後沼氣中的H2S含量須低於(yu) 200ppm。

　　脫碳係統

　　變壓吸附，是一個(ge) 近似等溫變化的物理過程，它是利用氣體(ti) 介質中不同組分在吸附劑上的吸附容量的不同，吸附劑在壓力升高時進行選擇性吸附，在壓力降低時得到脫附再生。

　　沼氣首先通過過濾器以去除氣體(ti) 中的顆粒物質；再被壓縮進入無油壓縮機，壓力達到大約2~4bar；再經過一個(ge) 用水冷卻的冷卻機以去除沼氣壓縮過程中產(chan) 生的熱；後壓縮後的沼氣被輸送到吸附床，在那裏CH4與(yu) CO、H2S以及沼氣中的其他成分分開。

　　當吸附床飽和時，而且產(chan) 氣不能夠再滿足低的天然氣純度時，吸附床須進行再生。吸附床的再生須要將床的壓力從(cong) 運行壓力（2~4barg）降到大氣壓。利用一個(ge) 通過微處理器控製的閥門管路來實現吸附床的在線和離線轉換。

　　沼氣經過脫水、脫硫和脫碳係統處理，沼氣的CH4含量達到90%以上，達到可以作為(wei) 天然氣利用的純度後，通過沼氣罐緩衝(chong) ，由高壓天然氣運輸車運送場外銷售。

　　利用餐廚垃圾厭氧發酵產(chan) 生的沼氣提純生產(chan) 天然氣的工藝流程如下圖：

沼氣生產(chan) 天然氣工藝流程圖

　　效益分析

　　餐廚垃圾的數量及成分隨季節變化而產(chan) 生的波動較大，因而采用厭氧消化處理工藝的餐廚垃圾處理廠沼氣產(chan) 生量也不穩定。當沼氣資源化利用方式采用沼氣淨化製天然氣方式時，天然氣產(chan) 量隨沼氣產(chan) 量變化而變化，生產(chan) 運營比較靈活。

　　餐廚垃圾處理（處理量按200噸/天計算）可產(chan) 生沼氣530.1m3/h，蒸汽鍋爐的沼氣耗量為(wei) 201.4m3/h，熱水鍋爐的沼氣耗量為(wei) 135.7m3/h，則供製天然氣用的沼氣量為(wei) 193.0m3/h。經過脫硫和變壓吸附工藝的處理，假設甲烷平均濃度為(wei) 55%，則得到天然氣的量為(wei) ：193.0×55%×90%（係數）=95.5m3/h，按天然氣的價(jia) 格約3.5元/m3計算，則每天收入95.5m3/h×24×3.5=8024.9元。

　　結語

　　沼氣淨化製取天然氣，需采用脫硫、脫碳工藝，降低沼氣中的H2S和CO2含量，提高CH4含量，提純後的沼氣含CH490%以上，成分與(yu) 天然氣近似，可以作為(wei) 天然氣使用。此外，沼氣淨化製天然氣方式投資較小，且經濟效益較好，值得被廣泛推廣使用。

　　便攜式硫化氫檢測儀(yi) 廠商與(yu) 產(chan) 品推薦

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　　產(chan) 品推薦：便攜沼氣分析儀(yi) Gasboard-3200Plus

　　Gasboard-3200Plus采用水準的非分光紅外氣體(ti) 分析技術及長壽命電化學傳(chuan) 感技術，可同時測量沼氣成分中CH4、CO2、H2S、O2等氣體(ti) 的體(ti) 積濃度。在延續上一代產(chan) 品高精度、無耗材等優(you) 勢等同時，體(ti) 積減小75%，重量減小60%，小巧出眾(zhong) ，攜帶更加方便。同時具有如下特點：

　　①可同時滿足工業(ye) 現場測量和實驗室氣囊取樣分析需求。

　　②采用模塊化設計，多組分測量氣體(ti) 間無交叉幹擾。

　　③采用雙通道設計，穩定性強。

　　④具備自診斷功能，可在線檢查傳(chuan) 感器狀態。

　　⑤配置軟啟動電源開關(guan) ，電池電量智能管理，避免儀(yi) 器在低電量條件下工作。

　　⑥自動存儲(chu) 測量數據，具備查詢、刪除功能，可通過多種接口傳(chuan) 輸到上級集中控製係統。

　　⑦可采集氣體(ti) 流速(需配置手持式流速計)。

　　⑧具有藍牙功能，能夠將采集數據上傳(chuan) ，APP顯示。

　　⑨具有GPS定位功能。