沼气发（fā）电机热电联产。这是发达国（guó）家大中型沼气工程普遍采用的沼气利用（yòng）方式（shì）。为避免沼气中杂质对（duì）发动机的不良影响，沼（zhǎo）气需进行脱水和脱除硫化物（wù）、卤代烃、硅氧烷等（děng）杂（zá）质气体的处理。

沼气中的硫主（zhǔ）要以H2S形式存在，所含有机硫较少。脱除硫化氢的方法很多，一般可（kě）分为干法脱硫、湿法脱（tuō）硫和生物脱（tuō）硫。

干法脱硫通常（cháng）用（yòng）于低含硫气体处理，特别是（shì）用（yòng）于气体精细脱硫。大部分干法脱硫工艺由于需要更换脱（tuō）硫（liú）剂而不（bú）能继续操作（zuò），还有一（yī）些干法如锰矿法（fǎ）、氧化（huà）锌法（fǎ）、氧（yǎng）化铁、活性（xìng）炭等，脱（tuō）硫剂不能再（zài）生或再生次（cì）数很少，脱（tuō）硫饱和（hé）后要废弃，这样（yàng）一方面会造（zào）成（chéng）环（huán）境问题（tí），另（lìng）一方面会增加（jiā）脱硫成（chéng）本。

湿（shī）法脱硫是利用特定的溶（róng）剂（jì）与气体逆流接触（chù）而脱除其中的H2S，溶剂通过再生后重新进行吸收，根据吸收机理（lǐ）的不（bú）同，又（yòu）分为化（huà）学吸收法（fǎ）、物（wù）理吸收（shōu）法、物理化学吸收法（fǎ）以及（jí）湿式氧（yǎng）化法。湿式（shì）氧化（huà）法脱硫效率高，单质硫可回收（shōu），流程较简单，大多数脱（tuō）硫（liú）剂可以（yǐ）再生，运行成本低等；同时该法流程复杂、投资大、适用于气体处理量大，H2S含量高的场合。

生物（wù）脱硫系统以各种（zhǒng）微生物（wù）的（de）容纳（nà）力为基础，利（lì）用微生物的生命活动将有机（jī）污染转化为对人体健康和生态环境无害的化合物、生物法常用于污水（shuǐ）处理工程中产（chǎn）生（shēng）的硫化物。生物脱硫（liú）技术包括生（shēng）物过滤法、生物吸附（fù）法和生物滴滤法，三种系统均（jun1）属开放系（xì）统，其微生物种（zhǒng）群随环（huán）境改变而变化。在（zài）生物脱硫过程中（zhōng），氧化态的含硫（liú）污染物（wù）必须先经生物还原作用（yòng）生成硫化物或H2S，然后再经生物氧（yǎng）化过程生成单质硫，才能去除。

生物净化（huà）工（gōng）艺与上述传统（tǒng）工（gōng）艺相比具有运行成本低、反应（yīng）条件温（wēn）和、能耗少和有效减少环境（jìng）污染等优点，但脱硫微生物（wù）都（dōu）是需要氧型的，氧气或空气（qì）的加入可能会导（dǎo）致（zhì）沼（zhǎo）气（qì）中氧含量上升影响（xiǎng）沼气的安全（quán）性，因此（cǐ）采用生（shēng）物脱硫是要时刻监控反应器中的氧含（hán）量。

表1. 常见的几种（zhǒng）脱硫方法及其特点

沼气生产中不可避（bì）免地会混入空气，特别是垃圾沼（zhǎo）气。氧（yǎng）的（de）脱除是沼气加工的必（bì）经（jīng）步骤，沼气中（zhōng）的（de）氧必须脱至一（yī）定（dìng）范围内，才能（néng）确保整个工艺过程的安全性。若（ruò）生物沼气生（shēng）产GNG或天然（rán）气，则需将其中（zhōng）所含的氧气含量（liàng）降至0.5%以下。

沼气脱氧工（gōng）艺一般有如下几种：

方法1：利用气源中的原有气体和氧气反应；

方法2：通（tōng）入氢气与氧反应，生成较易除去的水；

方（fāng）法3：混（hún）合（hé）气中的氧直接（jiē）与催化剂发生氧化反应，使催化剂（jì）活性组（zǔ）分转化成高价氧化（huà）物；

方法4：通过膜分离（lí）或低温变压（yā）吸附法(PSA)去除。

方法2需要氢源，且要确定（dìng）通入氢气量，方法3较难达（dá）到（dào）合格的脱氧（yǎng）深度，而方法4成（chéng）本较高。因此，利用沼气（qì）中主（zhǔ）要组分（fèn）甲烷（wán）与（yǔ）氧（yǎng）气在催（cuī）化剂作用下反（fǎn）应，是较为经济有（yǒu）效的（de）脱氧方（fāng）法。

未经处理的沼（zhǎo）气通（tōng）常含有饱和水（shuǐ）蒸（zhēng）气。其绝（jué）对（duì）含量与温度有关，如35℃时（shí）沼气水含（hán）量约（yuē）为5%。沼气脱水技术主要分为物理分离和化学干燥两（liǎng）类，这些方法也可以同时去除沼气中的泡（pào）沫和粉尘。

冷（lěng）凝法（fǎ）是去除沼气中水蒸气（qì）最简单的物理方法，但（dàn）由于水会在热交换器上（shàng）结冰，这种（zhǒng）方法只能将露（lù）点温度降低至0.5℃，要得到更低的露点（diǎn）温（wēn）度，需将（jiāng）沼气进（jìn）行压（yā）缩，且露点温度越低，所（suǒ）需（xū）压（yā）力（lì）越高（gāo）。冷凝（níng）法包括除雾器、旋（xuán）风（fēng）分离器、湿气（qì）捕集阱等。化学干燥法（fǎ）通常在较高的压（yā）力下（xià）进行，最常用（yòng）的（de）吸（xī）附剂为氧化铝（lǚ）或沸石，此外还可用三甘醇或可吸湿（shī）盐（yán）类作为（wéi）干燥剂。

由于（yú）沼气中（zhōng）甲烷（wán）含量较低，其高位发热值只有23.9MJ/m³(甲烷含量60%)，而纯甲烷高位发（fā）热值为39.78MJ/m³。作为车用燃（rán）料或者管（guǎn）道天然气燃料其高位发（fā）热（rè）值要求大于31.4MJ/m³，则要求沼气中甲烷浓度至少提高到88%以上，即（jí）要脱除（chú）多余CO2。沼气脱碳技（jì）术多源于天然气、合（hé）成氨变（biàn）换气脱碳技术，包（bāo）括（kuò）物理溶液吸收法、化学吸收法、变压吸（xī）附法、膜分（fèn）离（lí）法、低温（wēn）深冷法等。表2给出了（le）常（cháng）用的（de）沼气脱（tuō）碳方（fāng）法（fǎ）及（jí）其特点。

表（biǎo）2. 常（cháng）见的几种（zhǒng）脱碳方法及其特点

除（chú）了水、硫化氢、氧、二氧化（huà）碳外，其他杂质气体（tǐ）通常含量较（jiào）少，且可以在已有的净化或提纯单元中去除。如硅氧烷和卤代烃主要存在于（yú）垃圾填埋场沼气（qì）或混合原料（liào）发（fā）酵（jiào）沼（zhǎo）气（qì），均可通过活（huó）性炭吸附去除（chú），少量的氨也可被活性炭吸附，或者在二氧（yǎng）化碳脱除（chú）单元(如加压水洗法)去除。

沼气并入（rù）天然气管网，或用于（yú）车用燃料、燃料电池等，其气质一般有着严格的要求。因此，需（xū）要通过必要的沼气净化提纯技（jì）术，使（shǐ）沼（zhǎo）气成（chéng）为（wéi）甲烷（wán）含量高，热值和杂质等条件符合（hé）管（guǎn）道、压缩（suō）或液化天（tiān）然气标准要求(车用天然气相关（guān）标准见表3)的高品质生物天（tiān）然气。而要（yào）达到标准所规定（dìng）的气体质（zhì）量，沼气气体（tǐ）组分检测必不可少。下面（miàn）以山东省（shěng）某（mǒu）大型生物质天（tiān）然气提纯项目为例，简要（yào）叙（xù）述沼（zhǎo）气成分检（jiǎn）测在沼气提纯中的应用。

表3. 车（chē）用天然气相关标（biāo）准

项目总投资12100万元，总占地（dì）面积（jī）55亩(36666.85㎡)，建筑（zhù）物面积21605㎡(利用现（xiàn）有建筑)，构筑（zhù）物（wù）16692m³(主要包含厌氧消化罐、贮（zhù）气柜以及其它（tā）地面硬化贮（zhù）存场等)。主要产品为：生物天（tiān）然气（qì）401万Nm³、固态有机肥1万（wàn）t、有机叶面肥1.5万t、液体二氧（yǎng）化碳0.42万t。项目主（zhǔ）体工程组成见表4。

表（biǎo）4. 项（xiàng）目主体工程（chéng）组成一览（lǎn）表

其（qí）中，沼（zhǎo）气经脱硫、脱（tuō）碳后（hòu）再经压（yā）缩（suō）机压缩成压缩（suō）天然气CNG)，根据（jù）订单情况，选（xuǎn）择性进（jìn）行降温成液态天然气(LNG)，后暂存于（yú）钢瓶或（huò）撬车（chē）内，以备出（chū）售（shòu）外运（yùn）。

2、净化提纯主要工艺

1）脱硫工艺（yì）

发酵过程产生的（de）气体经过干燥柜重力除水和高能离（lí）子除臭设备除水、除臭后进入双膜贮气囊暂存（cún）。由（yóu）于沼气原气中含有一定量的H2S气体，需经过“无定型（xíng）羟基氧化（huà）铁”脱硫工序将H2S气体脱除净（jìng）化。气体从干法（fǎ）脱硫塔的（de）底部进入，顶部排出，气体在干法脱硫塔内与（yǔ）干法（fǎ）脱硫（liú）剂接触，使（shǐ）得H2S被脱（tuō）除。

2）沼气脱（tuō）碳（tàn）

脱硫后的沼（zhǎo）气经过气（qì）柜稳（wěn）压后，经高效过滤（lǜ）器去（qù）除饱（bǎo）和水蒸气（qì）和微尘（chén）粒（lì）后，进入膜（mó）分（fèn）离装置，使得CH4、CO2混合气体彼此分离，分离后最终（zhōng）沼气中CO2浓度在（zài）3%以下（xià），分（fèn）离出的CO2几（jǐ）乎不含（hán）CH4。

项目CO2提纯（chún）装（zhuāng）置采用膜分离装置（zhì），其工作原理为（wéi）：压缩沼（zhǎo）气（qì）在沿（yán）中（zhōng）空（kōng）纤维管(即SEPURAN膜)内腔（qiāng）流动时，各种气（qì）体的分压在（zài）中空纤维丝管的高压侧(原料（liào）侧)与低（dī）压（yā）侧(渗透侧)所（suǒ）形成的分压差作用下，溶解（jiě）系数和扩（kuò）散系（xì）数大（dà）的（de）气体(如CO2、H2S)优先透过管壁，其余气体（tǐ）(CH4)相对（duì）受到阻隔，从而达到（dào）分离的（de）目的。

3、工艺（yì）监测解决方案

项目采用了锐意（yì）自控（kòng）便1台便携式红外沼气分析仪Gasboard-3200L和1台（tái）防爆型红外气体分析（xī）仪Gasboard-3500，用（yòng）于发酵罐出口、脱硫设（shè）备出口和脱（tuō）硫装置出口等（děng）各个监测（cè）点CH4、CO2、H2S、O2浓度（dù）的实时与在线监测（cè）。

表5. 气体监测方案

1）发酵罐出口监测，测量CH4、CO2和O2含量，帮（bāng）助业主掌握发酵罐厌氧发（fā）酵状况，从而能够及（jí）时、准确地调节发（fā）酵（jiào）罐进出料（liào）时间（jiān），保障厌氧消化高效、稳定运行，提高沼气工程产气效率。

2）脱（tuō）硫设备出（chū）口监测，测量H2S含量，帮助业主（zhǔ）直观地（dì）了解脱硫效率，有（yǒu）依据的（de）进行（háng）脱硫工艺（yì）优化，同（tóng）时有效降低有毒气体H2S排放污染（rǎn）。

3）提纯装置出口监测，测（cè）量（liàng）CH4、H2S、CO2和O2含（hán）量，帮助业主（zhǔ）准确了解净化提（tí）纯（chún）效率，为生（shēng）物天然（rán）气销售以（yǐ）及环保排放监（jiān）测提供参考数据。
沼气净化提纯技术（shù）工艺较多，用户可以根据（jù）自身资金（jīn）成本和能源化利用目（mù）标进（jìn）行选（xuǎn）择。但使沼气净化（huà）提纯成为甲烷含（hán）量高，热值和杂质等条件符合（hé）管道、压缩或（huò）液化天然（rán）气标准要求的（de）高品质（zhì）生物天然气，其工艺过程的气体成分监测必（bì）不可少（shǎo）。
文章转载自@沼气圈