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探秘:厭氧發(fā)酵直接制取生物天然氣CH4濃度高達94%

儀表科普 2017年05月02日 14:50:21來源:湖北銳意自控 25249
摘要在湖南某沼氣工程現(xiàn)場,工作人員驚奇地發(fā)現(xiàn):僅通過厭氧發(fā)酵工藝,竟然直接制取出了CH4濃度高達94%的生物天然氣!

  【儀表網(wǎng) 儀表科普】近日在湖南某沼氣工程現(xiàn)場,工作人員驚奇地發(fā)現(xiàn):僅通過厭氧發(fā)酵工藝,竟然直接制取出了CH4濃度高達94%的生物天然氣!一般沼氣生產(chǎn)生物天然氣要經(jīng)過凈化和提純兩個步驟,才可得到高甲烷濃度的生物天然氣,以用作管道燃?xì)狻犭娐?lián)供、生產(chǎn)壓縮天然氣和罐裝燃?xì)獾取6撜託夤こ添椖坎]有復(fù)雜的凈化、提純過程,就制出了CH4濃度高達94%的生物天然氣,讓人匪夷所思!

 


 

  發(fā)酵罐
 
  據(jù)了解,該項目厭氧發(fā)酵罐規(guī)模為800m3 ,其發(fā)酵原料主要來源于種豬養(yǎng)殖場的糞便與尿液,項目數(shù)據(jù)監(jiān)測則采用武漢四方光電子公司-湖北銳意自控的沼氣工程監(jiān)測方案Gasboard-9230產(chǎn)品,用以對沼氣流量,沼氣成分,發(fā)酵罐溫度和PH值等數(shù)據(jù)的監(jiān)測與無線傳輸。對于直接通過厭氧發(fā)酵產(chǎn)出CH4濃度高達94%的沼氣,所有人的反應(yīng)是檢測儀器出了故障。為了解決大家心里的困惑,公司派出檢測人員,攜帶系列專業(yè)氣體檢測儀器,逐一對項目產(chǎn)出的沼氣成分進行檢測。
 


 

  大中型沼氣工程監(jiān)測現(xiàn)場
 
  工作人員首先使用100%CH4和50%CO2的標(biāo)準(zhǔn)氣體,對現(xiàn)場一體化沼氣分析系統(tǒng)Gasboard-9060進行校準(zhǔn)。
 


 

  對一體化沼氣分析系統(tǒng)Gasboard-9060進行校準(zhǔn)
 
  首先,采用該在線檢測設(shè)備對現(xiàn)場沼氣成分進行檢測,結(jié)果顯示CH4濃度為94.39%!根據(jù)以往經(jīng)驗,在沒有進行提純前,沼氣成分中的CH4一般在40-65%之間,很難超過70%。如今卻是94.39%。
 


 

  一體化沼氣分析系統(tǒng)Gasboard-9060的檢測數(shù)據(jù)
 
  隨后,使用公司新研發(fā)的沼氣分析儀(智能便攜型)Gasboard-3200Plus進行檢測。該產(chǎn)品采用非分光紅外氣體分析技術(shù),其分析儀器檢測顯示的結(jié)果依然達到了94.42%!與在線儀器無差別,儀器故障的可能性逐漸被排除。
 


 

  用新沼氣分析儀(智能便攜型)Gasboard-3200plus再次檢測
 


 

  Gasboard-3200Plus的檢測數(shù)據(jù)
 
  考慮到沼氣中除含有甲烷外,可能還含有復(fù)雜的烷烴成分(乙烷等),在紅外吸收光譜中,甲烷的中紅外吸收特征波長易受乙烷影響,從而影響檢測設(shè)備對甲烷濃度的測量。為了排除這種可能,檢測人員提出采用公司的紅外煤氣分析儀Gasboard-3100再檢測一次。煤氣分析儀Gasboard-3100同樣采用非分光紅外氣體分析技術(shù),可同時測量煤氣、生物燃?xì)獾臒嶂担约凹淄椤⒁彝榈葰怏w濃度,重要的是可排除乙烷影響并準(zhǔn)確檢測甲烷濃度。然后,檢測結(jié)果仍是驚人的96.08%的高濃度!自此,儀器故障、檢測不準(zhǔn)的原因被徹底排除了。
 


 

  用煤氣分析儀(在線型)Gasboard-3100檢測排除干擾可能
 


 

  Gasboard-3100的檢測數(shù)據(jù)
 
  排除了儀器故障問題,但疑云仍未撥開!為此,銳意自控總經(jīng)理熊友輝博士攜帶相關(guān)氣體成分檢測儀器驅(qū)車300多公里,親臨項目現(xiàn)場對該沼氣項目再次進行了深入調(diào)查研究與分析。
 


 


 

  熊博士在監(jiān)測現(xiàn)場
 
  現(xiàn)場在線監(jiān)測系統(tǒng)顯示儀器進氣流量正常,這次Gasboard-9060監(jiān)測系統(tǒng)顯示CH4濃度為91.38%。
 


 

  Gasboard-9060的檢測數(shù)據(jù)
 

 

 
  Gasboard-3200Plus的檢測數(shù)據(jù)
 

 

 
  便攜紅外天然氣熱值分析儀Gasboard-3110P的檢測數(shù)據(jù)
 
  從這次現(xiàn)場的檢測數(shù)據(jù)來看,厭氧發(fā)酵產(chǎn)出的沼氣CH4含量確實在90%以上,檢測數(shù)據(jù)可靠性沒有問題。但是有一個現(xiàn)象引起了大家的重視,就是該項目安裝的超聲波沼氣流量計BF-3000的瞬時流量接近是零,累計流量只有1500多立方米。也就是說,安裝監(jiān)測系統(tǒng)一個月以來,平均每日的產(chǎn)氣量只有50m3左右,顯然這個沼氣工程沒有達到設(shè)計的中溫發(fā)酵1.0(800m3)的容積產(chǎn)氣率,即使是常溫發(fā)酵,容積產(chǎn)氣率0.3(240m3)也沒有達到。為了探其究竟,熊博士與業(yè)主進行了深入的交流。
 


 


 

  超聲波沼氣流量計BF-3000累計流量顯示數(shù)據(jù)
 
  由于發(fā)電機組噪音大,發(fā)電也不能上網(wǎng),生產(chǎn)的沼氣用途不大,因此實際發(fā)電沒有正常進行,只是偶爾需要的時候發(fā)電。同時沼氣發(fā)酵產(chǎn)生的沼液沼渣也需要處理,而附近沒有可以完全消納沼液沼渣的場所,因此厭氧發(fā)酵裝置無法真正發(fā)揮作用。由于本項目位于一個大型的水庫附近,糞污排放受到嚴(yán)格控制,為了徹底解決問題,業(yè)主將干清糞的糞便用于生產(chǎn)有機肥,清糞的糞水和尿液通過沉淀池后一部分進入發(fā)酵罐用于生產(chǎn)沼氣,一部分通過自行設(shè)計的微曝氣池再進入額外設(shè)計的好氧生化氧化池進行水處理,發(fā)酵罐產(chǎn)生的沼液沼渣也排入好氧生化氧化池進行污水處理后達標(biāo)排放。
 


 

  微曝氣池
 


 

  好氧生化池
 
  由于大量廢水進入?yún)捬醢l(fā)酵罐產(chǎn)生的沼氣不被經(jīng)常使用,更易溶于水的CO2被溶解(水洗沼氣凈化提純就是利用這個原理),并隨著大量低濃度的沼液一起排出,造成發(fā)酵罐中沼氣CH4含量的不斷升高。至此,沼氣工程項目直接制取高濃度生物天然氣的原因終于真相大白。通過持續(xù)脫除溶解在發(fā)酵液中的CO2,沼氣中CH4含量持續(xù)升高,甚至達到接近天然氣的水平。其實國外正在進行厭氧發(fā)酵沼氣原位提純的研究,通過改變厭氧發(fā)酵過程中CO2、H2等含量,脫除CO2或增加H2含量等都可以顯著提高沼氣中的CH4含量,達到直接制取生物天然氣的目標(biāo)。
 
  通過本次調(diào)研我們也發(fā)現(xiàn),限制我國大型養(yǎng)殖企業(yè)沼氣工程發(fā)展的難點在于沼液沼渣的處理,沼液看似是一種有機肥,但是受有機肥覆蓋面積、長期使用適應(yīng)性以及需求季節(jié)性的影響,企業(yè)都很難妥善處理沼液的利用問題,沼渣以及基于干糞形成的有機肥倒是不存在銷售出路問題。如果不能有效處理沼液問題,采用干濕分離,沖水糞尿采用污水處理工藝或許是一個更加正確的選擇。
 
  目前,大型畜禽糞便沼氣工程或許需要一次整體系統(tǒng)性的技術(shù)提升,才能夠從一個不健康的產(chǎn)業(yè)中走出來!

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