[实用新型]一种沼气制备设备

说明书

技术领域

本实用新型属于可再生能源技术领域，特别是指一种沼气制备设备。

背景技术

能源和环境问题已经成为当今社会两大突出问题，在不可再生能源日益减少和成本日益升高的情况下，大中型沼气工程是解决能源和环境问题的重要手段之一。

大多沼气工程所使用的发酵原料中都含有较多的不溶性固体。对于含固物料的厌氧消化技术，从实践来看仍然存在物料与厌氧菌种混合不均，能耗高，出水夹带菌种污泥较多等问题，严重制约着该类厌氧反应器的处理效率；其次废水等在沼气池反应完后留有大量污泥等不方便清理出来，而且有些沼气混合在物料泥中不能排除，进而造成了沼气的浪费。

沼气的成分一般有甲烷(CH₄)、二氧化碳(CO₂)、氧气(O₂)、氮气(N₂)、一氧化碳(CO)、氢气(H₂)、水(H₂O)和硫化氢(H₂S)等其它气体组成。沼气的纯化工艺主要保留其可燃和助燃成分甲烷(CH₄)、氧气(O₂)、一氧化碳(CO)和氢气(H₂)，对沼气中的H₂S，H₂O，CO₂和其它杂质进行去除。

脱硫是为了避免硫化氢(H₂S)腐蚀设备和管道，硫化氢在沼气发动机及内燃机中会使轴承和一些配合表面腐蚀，使发动机的润滑油变质，从而加快发动机磨损；而且泄露的H₂S会引起中毒，其燃烧放出的产物SO₂、SO₃是造成酸雨的罪魁祸首，比H₂S造成的危害还要大。在沼气脱硫方法中较为传统的有干法脱硫和湿法脱硫两类，在工业化应用中干法脱硫操作简单，设备投资小，其突出优点是净化度高，且可以脱除多种有机硫化物，适合于规模小、硫含量较低时沼气脱硫的应用，否则脱硫剂更换频繁，硫不能有效回收问题很难解决，如氧化铁法、活性炭法、分子筛法等。湿法脱硫是用特定的溶剂与原料气接触，脱除其中的硫化氢，该法一般用于处理规模大，硫含量高的粗脱硫，但其也存在硫容低，净化精度差的缺点，一般脱除不了有机硫，可应用的有加压水洗法、碱吸收法、铁溶液吸收法、栲胶(单宁)法等。此外，新型的沼气脱硫工艺还有膜分离脱硫和生物脱硫等方法，但操作和维护成本高、难度大，尚未在工业上普遍广泛应用。而在大型沼气工业化应用中还没有一种大能力、精度高、成本低并可最大限度回收硫资源的应用工艺。

去除沼气中CO₂是因为CO₂降低了沼气的能量密度、热值、燃烧速度，且增大了沼气的点火温度，如果所用的沼气需要达到天然气标准或者被用作汽车燃料，那么就必须对其中的CO₂进行去除。沼气中的脱碳方法主要是液体吸收法和固体吸附法，液体吸收法分为两大类：一类是物理吸收法，即利用CO₂能溶于某些液体的这一特性将其从混合物中分离出来，不同的溶剂吸收CO₂的能力不同，最终达到的纯化度也不一样，但一般都比化学吸收的纯化度低。另一类是化学吸收法，根据CO₂是酸性气体的特性，利用碱性吸收剂与CO₂进行化学反应来去除。化学吸收法在不太高的压力下就可将气体中的CO₂精制到很高的程度。但当用化学吸收时，当化学吸收剂完全反应完后就不再具有吸收CO₂的特性，所以化学吸收剂的吸收能力是有限的。在采用碱性溶液法去除CO₂的工艺中，通常直接将气体通入碱性溶液中，存在CO₂气体不能有效的充分与碱性溶液接触问题，导致脱碳率较低；同时，碱性溶液和CO₂反应，会降低碱性溶液的浓度，从而使吸收效率降低。