沼氣淨化系統

生物質能是以生物質為載體，有生物質產生的能量。生物質能是非常重要的可存儲和運輸的可再生能源。沼氣還可以用於農業生產中，如溫室保溫、烘烤農產品、儲備糧食、水果保鮮等。對於小區級別的，沼氣可發電做機械動力，大、中型沼氣工程生產的沼氣可用來發電、燒鍋爐、加工食品、採暖等。沼氣淨化系統就是一個專門製成可用沼氣的系統。

基本介紹

• 中文名：沼氣淨化系統
• 外文名：Methane purification system
• 定義：專門製成可用沼氣的系統
• 設備：進料口和進料管
• 目的：提升純度
• 領域：工程技術

概述

沼氣是一種混合氣體，它的主要成分是甲烷，其次還含有二氧化碳、硫化氫、飽和水蒸氣、高碳烴等（從乙烷C₂H₆到庚烷C₇H₁₆）；有時還含有一氧化碳、氮氣、氦氣、氫氣、矽氧烷、鹵代烴及固體顆粒物等雜質。
由於沼氣含有以上雜質且沼氣的流量、壓力、溫度、濃度等都很不穩定，直接用於燃氣發電勢必造成燃氣發電機的設備腐蝕、研磨等問題，從而嚴重縮短燃氣發電機的壽命，所以在利用之前，必須對沼氣進行淨化處理以解決上述問題。
沼氣淨化系統由貯氣袋、過濾器、脫水器、脫硫塔、精濾器、阻火器等組成。

起源

世界上第一個沼氣發生器（又稱自動淨化器）是由法國L.穆拉於1860年將簡易沉澱池改進而成的。現在己發展成為現在的沼氣淨化系統。1925年在德國、1926年在美國分別建造了備有加熱設施及集氣裝置的消化池，這是現代大、中型沼氣發生裝置的原型。

第二次世界大戰後，沼氣發酵技術曾在西歐一些國家得到發展，但由於廉價的石油大量湧入市場而受到影響。後隨著世界性能源危機的出現，沼氣又重新引起人們重視。1955年新的沼氣發酵工藝流程——高速率厭氧消化工藝產生。它突破了傳統的工藝流程，使單位池容積產氣量(即產氣率)在中溫下由每天1立方米容積產生0.7～1.5立方米沼氣,提高到4～8立方米沼氣，滯留時間由15天或更長的時間縮短到幾天甚至幾個小時。

中國於20世紀20年代初期由羅國瑞在廣東省潮梅地區建成了第一個沼氣池,隨之成立了中華國瑞瓦斯總行,以推廣沼氣技術。1985年中國農村戶用沼氣池的數量達 500萬個。目前中國高速率厭氧消化工藝生產性試驗裝置已在糖廠和酒廠正常運行。

構架簡介

1、進料口和進料管
進料口位於畜禽舍地面下，由設在地下的進料管與發酵間連通。進料口將廁所、畜禽糞便污水通過進料管流入沼氣池發酵間。
進料管內徑一般為200-300mm，採取直管斜插於池牆中部或直插與池頂部的方式與發酵間連通，目的是保持進料順暢、攪拌方便、施工方便。
2、發酵間和儲氣室
是沼氣池的主體，可分為發酵間和儲氣室。發酵原料在發酵間進行發酵，產生的沼氣溢出水面進入上部的削球形儲氣室儲存。因此，要求發酵間不漏水，儲氣室不漏氣。
3、水壓間（出料間）
主要功能是為儲存沼氣、維持正常氣壓和便於出料而設定的，其容積由沼氣池產氣量來決定，一般為沼氣池24小時所產沼氣的一半。水壓間與發酵間的連線，隨著出料方式的不同而存在兩種方式：
①當滿足沉降、殺滅寄生蟲卵的需要，採取中層出料時，水壓間通過安裝於其中部的出料管與發酵間連線。
②為便於出料、免除一年一度的大換料，採取底層出料時，水壓間通過其下部的出料口與發酵間直接相通。
4、活動蓋
設計在池蓋的頂部，呈瓶塞狀，上大下小。活動蓋可以按需要開啟或關閉，是一個裝配式的部件。其功能主要有：
（1）在進行沼氣池的維修和清除沉渣時，打開活動蓋可以排除池內殘存有害氣體，並利於通風、採光，使操作安全。
（2）當遇到導氣管堵塞、氣壓表失靈等特殊情況，造成池內氣壓過大時，活動蓋即被沖開，從而降低池內氣壓，使池體得到保護。
（3）當池內發酵表面嚴重結殼，影響產氣時，可以打開活動蓋，破碎浮渣層，攪動料液。
5、導氣管
固定在沼氣池拱頂最高處或活動蓋上的一根內徑1.2cm，長25-30cm左右的銅管、鋼管或PVC硬塑管等，下端與儲氣室相通，上端連線輸氣管道，將沼氣輸送至農戶，用於炊事與照明。

現狀

據估計，在英國，利用人和動物的各種有機廢物，通過微生物厭氧消化所產生的甲烷，可以替代整個英國25%的煤氣消耗量。蘇格蘭已設計出一種小型甲烷發動機，可供村莊、農場或家庭使用。
美國一牧場興建了一座工廠，主體是一個寬30米、長213米的密封池組成的中烷發酵結構，它的任務是把牧場廄肥和其他有機廢物，由微生物轉變成甲烷、二氧化碳和乾燥肥料。這座工廠每天可處理1650噸廄肥，每日可為牧場提供11.3萬立方米的甲烷，足夠1萬戶家庭使用。目前美國已擁有24處利用微生物發酵的能量轉化工程。從世界範圍看，利用各種微生物協同作用生產甲烷的研究和套用，正處於方興未艾的階段。
近年來，我國沼氣事業獲得了迅速的發展，沼氣池總數已達到1000多萬個。在四川、浙江、江蘇、廣東、上海等省市農村，有些地方除用沼氣煮飯、點燈外，還辦起了小型沼氣發電站，利用沼氣能源作動力進行脫粒、加工食料、飼料和制茶等，闖出了用“土”辦法解決農村電力問題的新路子。

運行

1、該工程實行專人負責制，工程的建設、安裝、調試運行到維護、管理，專人負責，一跟到底。

2、嚴格按配料比選料入池，料液濃度控制在6%-8%，PH值控制在6.8-7.4，每隔10天向沼氣池內補充總容積1%左右的純淨牛羊糞，原料溫度低於8℃時嚴禁入池。

3、嚴禁農藥、殺蟲劑、抗菌素等對沼氣微生物有毒有害的物質進入沼氣發酵裝置。嚴禁加入過多的酸性物質，如醋糟、果渣或青草等，以防料液pH值下降過多，抑制沼氣的產生。嚴禁使用過多的鹼性物質，如石灰或石灰水等，以防料液pH值升高到8以上，而引起鹼中毒。

4、每周清理一次前處理池中匯集的雜物，每月清理一次前處理池中的沉澱物，牛羊糞進池前先除雜草，每隔10天將貯肥池中的沼液施入學校菜地或果園。

5、沼液沖廁春夏秋三季每天四次，冬季每天二次，輔助人工清理，以保持便糟不圍積糞便，地面乾淨整潔。

6、沼液回流攪拌系統每隔一天攪拌1次，每次攪拌3-5分鐘，每月通過回流攪拌污物泵出料一次，出料時，應根據料液濃度調節泵的水位深度。泵潛入水下不超過0.5米。

7、沼液沖廁和回流攪拌泵潛入水深不超過3米，離水在0.5米以上，不得陷入泥中，不得露出水面，在運行過程中，不得隨意拉動電纜，更不可作為起吊之用，以免因電纜損壞發生觸電事故，如需調整泵的位置或有觸及泵的動作必須先切斷電源。

安全

1．沼氣系統管理人員必須嚴格按照安全運行規程進行安全生產，重視沼氣的危險性，嚴格按照沼氣設備產品說明書的規定進行管理及維護，保證沼氣設備的正常運行。

2．沼氣系統區域內一律禁止明火，嚴禁吸菸，嚴禁鐵器工具撞擊或電焊、氣割等操作。嚴禁在導氣管上試火，以防回火引起沼氣系統發生爆炸。

3．沼氣系統區域內，嚴禁小孩及閒雜人員進入，嚴禁打火機等危險物品的帶入。

4．沼氣系統管理人員檢修時，嚴格按照安全維修操作規程進行。先間斷放空，再強制通風，再進行動物試驗，有至少三人在場時方可施工。

5．定期檢查沼氣管路系統及設備的嚴密性，如發現泄漏，應迅速停氣修復。檢修完畢的管路系統或貯存設備，重新使用時必須進行氣密性試驗，爆炸試驗合格後方可使用。

6．沼氣貯存設備因故需放空時，應間斷釋放，嚴禁將貯存的沼氣一次性排入大氣。

檢修

1．將導氣管與輸氣管分離，排完沼氣後，再打開天窗蓋。

2．操作人員在池外用泥漿泵或手動抽料器將池內料液儘量出淨，用鼓風機向池內強制通風30分鐘，以便儘快更新池內空氣。

3．天窗蓋打開兩天后，把兔子、雞、鴨、貓等小動物裝在籠中吊入池內，觀察30分鐘左右，若動物活動正常，人方可下池。否則，嚴禁下池，以免發生窒息、中毒事故。

4．下池人員，腋下繫上結實的安全繩，池外必須要有兩人以上防護。嚴禁在無人看護的情況下單人下池操作。

5．揭開活動蓋時，不得在池口周圍點明火照明或吸菸，下池人員只能用手電照明，嚴禁用明火照明或吸菸。