沼气回收利用工艺流程

　　沼气回收利用过程一般包括原料收集及预处理、厌氧发酵产气、沼气净化提纯、沼气储存、沼气利用几个步骤。下面为大家介绍一下：

　　原料收集及预处理

　　原料收集

　　适合生产沼气的原料来源广泛，包括农业废弃物(如秸秆、畜禽粪便)、工业有机废水、城镇生活污水、垃圾等。需要根据当地实际情况建立稳定的原料收集系统，如农村可以建立集中收集点，收集畜禽粪便、秸秆;城市与污水处理厂、垃圾处理场合作，获取相应的原料。

　　原料预处理

　　粉碎：对于秸秆等粗原料，需要进行粉碎处理，增加原料与微生物的接触面积，提高发酵效率，一般将秸秆粉碎至2-5厘米的长度。

　　调节碳氮比：适宜的碳氮比(C/N)是沼气发酵的关键，通常控制在20-30:1。可通过混合不同的原料来调节碳氮比，如畜禽粪便碳氮比低，秸秆碳氮比高，则可将二者按一定比例混合。

　　调节水分：原料水分一般控制在80%-90%之间，水分过高可通过烘干等方法降低;水分过低需适量加水。

　　厌氧发酵产气

　　发酵设备的选择

　　常见的厌氧发酵设备有传统水力消化池、上流式厌氧污泥床(UASB)、全混合式厌氧反应器(CSTR)等，应根据原料特性、加工规模、当地气候条件等因素选择合适的发酵设备。例如，农村小型沼气项目可采用水力沼气池;大型工业有机废水处理常采用UASB或CSTR反应器。

　　接种与启动

　　在发酵装置中加入含有大量厌氧微生物的接种剂，如污泥、旧沼气池污泥等，以加快发酵启动速度，接种量一般为原料体积的10%-30%。启动过程中，需要控制发酵温度、pH值等参数，让厌氧微生物逐渐适应新环境，开始产气。

　　发酵过程控制

　　温度控制：厌氧发酵可分为常温发酵(10-30℃)、中温发酵(35℃左右)、高温发酵(55℃左右)，中温发酵和高温发酵产气效率较高，但需要一定的能量维持温度。实际应用中，可根据当地气候条件、能源供应情况选择合适的发酵温度。

　　pH控制：厌氧发酵适宜的pH范围为6.5-7.5，pH值过高或过低都会影响微生物的活性，导致产气量下降，可通过添加酸碱调节剂来保持pH值的稳定性。

　　搅拌：定期搅拌发酵原料，可保证原料与微生物充分接触，促进物质传递和产气。搅拌方式有机械搅拌、气体搅拌、液体搅拌等。

　　沼气净化提纯

　　脱硫

　　沼气中含有一定量的硫化氢(H₂S)，具有腐蚀性和毒性，会对设备和管道造成损坏，同时还会影响沼气的燃烧性能。常用的脱硫方法有干法脱硫和湿法脱硫。干法脱硫采用氧化铁等脱硫剂，适用于小型沼气项目;湿法脱硫采用氢氧化钠、碳酸钠等溶液吸收硫化氢，适用于大型沼气项目。

　　脱水

　　沼气中含有大量的水蒸气，在低温环境下会降低沼气的热值，造成管道冻堵。脱水处理可采用冷凝、吸附等方法进行。冷凝法是降低沼气温度，使水蒸气凝结析出;吸附法是利用干燥剂(如硅胶、分子筛等)吸附水蒸气。

　　脱碳

　　为提高沼气的热值和品质，需要除去沼气中的二氧化碳(CO₂)。常用的脱碳方法有吸收法、变压吸附法(PSA)、膜分离法等。吸收法是利用氢氧化钠、乙醇胺等溶液吸收二氧化碳;PSA法是利用吸附剂的差异吸附选择性，实现二氧化碳和甲烷的分离;膜分离法是利用气体在膜中的渗透速率不同，实现二氧化碳和甲烷的分离。

　　沼气储存

　　低压储存

　　低压储存一般采用湿式或干式储气柜。湿式储气柜采用水封储气，结构简单，成本低，但占地面积大，维护成本高;干式储气柜采用橡胶膜或活塞储气，占地面积小，密封性好，但成本相对较高。

　　高压储存

　　对于需要长距离运输或作为汽车燃料的沼气，可采用高压储存。将净化后的沼气压缩至20-25MPa，储存在高压气瓶或高压储气罐中。高压储存需要专门的压缩设备和安全装置。

　　沼气利用

　　发电

　　利用沼气作为燃料驱动发电机，既可以满足自用电需求，也可以并入电网。沼气发电系统主要由沼气发动机、发电机、余热回收装置等组成。发电过程中产生的余热可用于加热发酵物料或满足其他用热需求，提高能源利用效率。

　　供热

　　沼气可直接用于锅炉燃烧产生蒸汽或热水，为工业生产、居民生活等提供热能。与传统燃煤、燃油锅炉相比，沼气锅炉具有清洁、环保、运行成本低等优势。

　　作为车用燃料

　　经过净化提纯后，沼气的主要成分甲烷含量可达97%以上，成分和性质与天然气相近，可作为车用燃料替代汽油、柴油。车用沼气需采用高压气瓶储存，并配备相应的加气站和车用改装设备。

　　生产化工产品

　　沼气中的甲烷可作为化工原料，用于生产甲醇、甲醛、合成氨等化工产品。利用化工合成技术，将沼气转化为高附加值的化工产品，实现沼气的高效利用和增值。