[发明专利]一种利用啤酒沼气生产天然气的系统及工艺方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种利用啤酒沼气生产天然气的系统及工艺方法。

背景技术

目前，我国啤酒年产量近4000万吨。在啤酒的生产过程中，会产生大量含有机物的工业废水，平均每生产1千升啤酒就会产生近5吨的废水，这些废水主要含糖类和醇类等有机物，有机物浓度较高，无毒，但排入水体会消耗大量的溶解氧，对水体环境造成严重危害。所以在排放之前必须经过污水处理，而在处理站的厌氧处理阶段会产生大量沼气。

以南方的啤酒生产工艺，每生产1t啤酒可生产沼气2.0～2.4m³。按此推算，华润雪花公司每天的沼气产量大约为2000～3000m³/日。对于沼气的处理方式目前有两种情况：产量大时通过火炬燃烧后排空（俗称点天灯）；产量小时则直接放空。直接燃烧不仅造成巨大的能源浪费，而且未经脱硫处理的沼气燃烧后产生的SO₂对空气也造成了污染。沼气中的甲烷是强温室效应气体，产生的温室效应是二氧化碳的21倍。国家环保总局和国家质量监督检疫总局曾联合发布了《啤酒工业污染物排放标准》，要求各企业走以资源的高效利用和循环利用为核心；以“减量化、再利用、资源化”为原则，以低消耗、低排放、高效率为基本特征的循环经济之路，做到能源使用最低化、成本最小化、生产清洁化的良性的持续发展模式是摆在我国啤酒行业面前最为紧迫的问题。因而，选择一种对环境友好，同时又能给企业创造最大收益的处理方法是非常必要的。

酒精废水经厌氧生成处理产生沼气，其成分为：甲烷40～60%，二氧化碳40～60%，硫化氢75～150mg/m³ ，天然气按国家标准（GB17820）二类气标准为：甲烷≥97%，二氧化碳≤3%，硫化氢≤20mg/m³ ，总硫≤200mg/m³。目前还没有完整的由沼气净化变成天然气的具体实现方法。

发明内容

为了克服上述所指的现有技术中的不足之处，本发明提供一种利用啤酒沼气生产天然气的系统及工艺方法，以解决啤酒生产过程中的沼气污染问题，降低污水中COD、BOD的含量，充分挖掘啤酒污水处理环节的沼气产能潜力。

本发明是通过以下技术方案实现的： 

一种利用啤酒沼气生产天然气的系统，包括利用沼气管路依次连接的沼气生产与集输单元、沼气净化单元及沼气调控单元。所述沼气生产与集输单元包括依次连接的厌氧反应池、水封器、沼气缓冲罐、双膜沼气储罐及沼气加压装置；通过沼气加压装置将沼气依次输送至沼气净化单元的脱水装置、干式脱硫塔和过滤器；沼气调控单元包括相连的调压与计量装置及混配装置，混配装置为用于混合沼气与天然气的静态混合器，所述沼气调控单元还设置沼气的热值调控装置及安全联锁保护装置；沼气调控单元通向天然气供气管网。

所述安全联锁保护装置包括压力监控装置、气体流量监控装置及PLC系统控制下的电控开关阀。

所述干式脱硫塔出口安装有硫化氢含量检测仪、甲烷含量检测仪及氧气含量检测仪。

所述沼气缓冲罐与双膜沼气储罐之间设沼气放散燃烧火炬。

所述沼气生产与集输单元的沼气加压装置通过PLC系统自动控制，包括设置在沼气管路上的压力变送器及沼气罗茨风机。

本发明还公开了一种基于上述系统的利用啤酒沼气生产天然气的工艺方法，其步骤包括：

(1)利用厌氧生物处理技术分解啤酒生产中的有机废水，产生沼气；

(2)所述沼气经水封后进入双膜沼气储罐内储存，双膜沼气储罐内的压强保持为1.0～4.0KPa；

(3)将沼气加压至10～40KPa，先后运输至脱水装置和干式脱硫塔进行净化处理，然后检测沼气成分，当硫化氢含量大于15mg/m³，或氧气体积含量大于1%时，或甲烷体积含量小于50%时，发出报警信号，脱硫后的气体通过过滤器滤去粒径大于10um的尘粒；

(4) 所述已净化的沼气经调压与计量装置进入混配装置与天然气进行充分混合为成品气后输送至天然气供气管网，通过调节沼气的压强和流量控制沼气与天然气的混合体积比例为1：（2～3）。

进一步地，步骤(4)中所述成品气输送压力控制在0.4MPa以下，成品气的低热值大于31.4MJ/m³。

进一步地，所述步骤(3)当检测沼气成分不合格发出报警信号后，PLC系统控制管路中的电控开关阀使沼气停止进入下一步骤，并将沼气通向沼气放散燃烧火炬点燃。