沼气发电（diàn）机热（rè）电联产。这是发达（dá）国（guó）家大中型沼（zhǎo）气（qì）工程普遍采用的沼气利用方（fāng）式。为避免沼气（qì）中（zhōng）杂质对发动（dòng）机（jī）的不良（liáng）影响，沼气需进行脱水和脱（tuō）除硫化物、卤代（dài）烃（tīng）、硅（guī）氧烷等杂（zá）质气体的（de）处理（lǐ）。

沼（zhǎo）气中的（de）硫主要以H2S形式存在，所含有机硫较少。脱除（chú）硫化氢的方法很多（duō），一般可分为干法脱硫、湿法脱硫和生物脱硫。

干（gàn）法（fǎ）脱硫通常用（yòng）于低（dī）含硫气（qì）体处理，特别是用于（yú）气体精细脱硫（liú）。大部分干法脱硫工艺由于需（xū）要更换脱硫剂（jì）而不能（néng）继续操作，还有（yǒu）一些干法（fǎ）如锰矿法、氧化（huà）锌（xīn）法、氧（yǎng）化铁、活（huó）性炭等，脱硫剂不能再生或再生次数很少，脱硫饱和后要废弃，这样一方面会（huì）造成（chéng）环境问题，另一（yī）方面会增加脱硫成本。

湿（shī）法（fǎ）脱硫是利用特定的溶（róng）剂与气体逆流接触而脱除其中的H2S，溶剂通过再生后重（chóng）新（xīn）进（jìn）行吸收，根据吸收机理的不（bú）同（tóng），又分为化学吸收法、物理吸收（shōu）法（fǎ）、物理化学吸收法以及湿式（shì）氧化（huà）法。湿式（shì）氧化法脱硫效（xiào）率高，单质硫可回（huí）收，流程较简单，大多数脱硫剂可以再生，运行成本低等；同时该（gāi）法流（liú）程复杂、投资大、适用于气体处理量大，H2S含量高的场合。

生物（wù）脱硫（liú）系统以各种微（wēi）生物的容纳力（lì）为基（jī）础，利用微生物（wù）的生命活动将有机污（wū）染转（zhuǎn）化为对人体健康和生态（tài）环境无（wú）害（hài）的化合物、生物法（fǎ）常用于污水处理（lǐ）工程中产生的（de）硫（liú）化物。生（shēng）物（wù）脱硫技（jì）术包括生物过滤法、生（shēng）物吸附法和生物滴滤法，三种系统均属开放系统，其微生物种群随环境改变而变化。在生物脱硫过（guò）程（chéng）中，氧化态的含硫污染物必须（xū）先（xiān）经生物还（hái）原作用生成（chéng）硫化物或H2S，然后（hòu）再经生物氧化（huà）过（guò）程生成（chéng）单质硫，才能去除。

生物净（jìng）化工艺（yì）与上述传统工艺相比具有运行成本（běn）低、反应条件温（wēn）和、能耗（hào）少和有效减少环境（jìng）污染等（děng）优点，但脱硫微（wēi）生物都（dōu）是（shì）需要氧型的，氧气或（huò）空（kōng）气的（de）加入可（kě）能（néng）会导致沼气（qì）中氧含量上（shàng）升影响沼（zhǎo）气的安全性（xìng），因此采用生物脱硫（liú）是要时刻监控反（fǎn）应器中的（de）氧含量。

表1. 常见的几种脱硫方法及其特点

沼气生产中（zhōng）不可避免地会（huì）混入（rù）空气，特别是垃圾沼气。氧的脱（tuō）除是沼（zhǎo）气加工的必经步骤，沼气中的（de）氧必须（xū）脱（tuō）至一定（dìng）范（fàn）围内，才能确（què）保（bǎo）整个（gè）工艺过程的安全性。若生（shēng）物（wù）沼气生产GNG或天（tiān）然气，则需（xū）将其中（zhōng）所含的氧气含（hán）量降（jiàng）至0.5%以（yǐ）下。

沼气（qì）脱氧（yǎng）工艺一般有如下几种：

方法1：利用气源中的原有气（qì）体和氧气反应；

方法2：通入氢气（qì）与氧反应（yīng），生（shēng）成较易（yì）除去的水；

方法3：混合气（qì）中（zhōng）的氧直接与催化剂发生氧化反应（yīng），使（shǐ）催化剂活性（xìng）组分（fèn）转化成高价氧（yǎng）化物；

方（fāng）法4：通过（guò）膜（mó）分离（lí）或低温变压吸附（fù）法（fǎ）(PSA)去除（chú）。

方法（fǎ）2需（xū）要氢源，且要（yào）确定通入氢（qīng）气量，方（fāng）法3较难达到合格的脱氧深（shēn）度（dù），而方法4成本（běn）较高。因此，利（lì）用沼气中（zhōng）主要组分甲（jiǎ）烷与氧气在催化（huà）剂（jì）作用（yòng）下反应，是（shì）较（jiào）为（wéi）经济（jì）有效的脱氧方法。

未经处理（lǐ）的沼气通常含有（yǒu）饱和水蒸气。其绝对含（hán）量与温度有关，如35℃时沼气水含（hán）量约为5%。沼气（qì）脱水技术主要分为物（wù）理分离和化学干燥两类，这些方法也可以（yǐ）同（tóng）时去除（chú）沼气中的泡沫和粉尘（chén）。

冷凝法是（shì）去除沼（zhǎo）气中水蒸气最简单（dān）的物理方法，但由于水会在（zài）热交换器（qì）上结冰，这种方法只能（néng）将露（lù）点温度降低至0.5℃，要得到更低的露点温度（dù），需（xū）将沼气进行压缩（suō），且露点（diǎn）温度越低，所需压力越高。冷凝法包括除（chú）雾器、旋风分离器、湿气捕集阱等。化学（xué）干燥法通常在较高的压力下进行，最常用的吸（xī）附剂为氧化铝或沸（fèi）石，此外（wài）还可用三甘（gān）醇或可吸湿（shī）盐类作为（wéi）干（gàn）燥剂。

由（yóu）于沼气中（zhōng）甲烷含（hán）量较低，其高位发热值（zhí）只（zhī）有23.9MJ/m³(甲烷含量60%)，而纯甲烷高位发热值（zhí）为39.78MJ/m³。作（zuò）为车用燃料或（huò）者管道天然气燃料（liào）其高位发热值要求大（dà）于31.4MJ/m³，则要求沼气中甲烷浓度至（zhì）少提（tí）高到88%以（yǐ）上，即（jí）要脱除（chú）多余CO2。沼气脱碳技术多源（yuán）于天然气、合成氨变换气脱碳技术，包（bāo）括（kuò）物（wù）理溶液吸收法（fǎ）、化学吸收（shōu）法、变（biàn）压吸（xī）附法、膜（mó）分离法、低温深冷法等。表2给出了（le）常（cháng）用的沼气脱碳方法及其特点。

表（biǎo）2. 常见的几种脱碳方法及其特点

除了水、硫化氢、氧、二氧化碳外，其他杂质气体通常含量较少，且（qiě）可（kě）以在已有的净化或提纯单元中去除（chú）。如硅氧烷和卤代烃主要存在（zài）于垃圾填埋场沼气或（huò）混合（hé）原料发（fā）酵（jiào）沼（zhǎo）气，均可通过活性炭吸附去除，少（shǎo）量的氨也可被活（huó）性（xìng）炭吸附，或者在二氧化碳脱除单元(如加（jiā）压水洗法)去除。

沼（zhǎo）气并入天然气管网，或用于（yú）车用燃料（liào）、燃料电池等（děng），其气（qì）质一般有着严格的要求。因此，需要通（tōng）过必要的沼气（qì）净化提纯技术（shù），使沼气成（chéng）为甲烷（wán）含量（liàng）高（gāo），热值和杂质（zhì）等条（tiáo）件符合管（guǎn）道、压缩或液化天（tiān）然气（qì）标准要求(车用（yòng）天然（rán）气相关标准见表3)的高品质生（shēng）物天然气。而要达到标准所规定的气（qì）体质量，沼（zhǎo）气气体（tǐ）组分检（jiǎn）测必（bì）不可少（shǎo）。下（xià）面以山东省（shěng）某大型生物质（zhì）天然气提（tí）纯项目为（wéi）例（lì），简要叙述沼气成分检测在沼气提（tí）纯中（zhōng）的应（yīng）用。

表3. 车用（yòng）天然气相关标准

项（xiàng）目总投资12100万（wàn）元，总占地面积55亩（mǔ）(36666.85㎡)，建筑物面积21605㎡(利（lì）用（yòng）现有建筑)，构（gòu）筑物16692m³(主（zhǔ）要包含厌氧消（xiāo）化罐、贮气柜以及其它地面硬化贮存场等（děng）)。主要产品为：生物（wù）天然气401万（wàn）Nm³、固态有机（jī）肥1万t、有（yǒu）机叶面肥1.5万t、液（yè）体二氧化碳0.42万（wàn）t。项目主体工程（chéng）组（zǔ）成（chéng）见表4。

表4. 项目主体工程组成一览表（biǎo）

其中，沼气经脱（tuō）硫（liú）、脱碳后再经压缩机压缩成（chéng）压（yā）缩天然（rán）气CNG)，根（gēn）据订单（dān）情（qíng）况，选择性进行降温成液态（tài）天然气(LNG)，后暂存于（yú）钢瓶或撬车内，以（yǐ）备（bèi）出售外运（yùn）。

2、净化提纯主要工艺

1）脱硫工艺

发酵（jiào）过程产（chǎn）生的气（qì）体经（jīng）过干燥柜（guì）重力除水和高能离（lí）子除臭设备（bèi）除水、除臭（chòu）后进入双膜贮气囊暂存。由于沼（zhǎo）气原气中含有一定量的H2S气体，需经过“无定（dìng）型羟基氧化铁”脱硫（liú）工序将H2S气体脱（tuō）除净化（huà）。气体从干法（fǎ）脱硫塔的底部进入，顶部（bù）排出（chū），气体在干法脱硫塔（tǎ）内与（yǔ）干法脱硫剂（jì）接触，使得H2S被脱（tuō）除。

2）沼（zhǎo）气脱碳

脱硫（liú）后的沼气经（jīng）过气柜稳压后，经高效过滤器去除饱和水蒸气和微（wēi）尘粒后，进入膜分离装（zhuāng）置（zhì），使得CH4、CO2混合气体彼此分离，分离后最终（zhōng）沼（zhǎo）气中CO2浓度在（zài）3%以下，分离出的（de）CO2几（jǐ）乎不含CH4。

项目CO2提（tí）纯装（zhuāng）置采用膜分（fèn）离装置，其工作（zuò）原（yuán）理（lǐ）为（wéi）：压缩沼气在（zài）沿中空纤维管(即（jí）SEPURAN膜)内腔流（liú）动时，各种气体的分压（yā）在（zài）中空（kōng）纤维丝管的高压侧(原（yuán）料（liào）侧)与（yǔ）低（dī）压（yā）侧(渗透侧)所形成的分压差作用下，溶解系数和扩散系（xì）数大（dà）的气体(如CO2、H2S)优先透过管壁，其余气体(CH4)相（xiàng）对受到阻隔（gé），从而达（dá）到分离的目（mù）的。

3、工艺监测解决方（fāng）案

项（xiàng）目采用了（le）锐意（yì）自控便1台便携式红外沼气分析仪Gasboard-3200L和（hé）1台防爆型红外（wài）气体分析仪Gasboard-3500，用于发酵罐出口、脱（tuō）硫设备出口和脱硫装（zhuāng）置出（chū）口等各个（gè）监测点CH4、CO2、H2S、O2浓度的实时与在线监测。

表5. 气体监测方案

1）发酵罐出（chū）口监测，测量（liàng）CH4、CO2和O2含量，帮助业主掌（zhǎng）握发酵罐（guàn）厌氧发（fā）酵状（zhuàng）况，从而能够及时、准确地调节（jiē）发酵罐进出料时间，保（bǎo）障厌氧消化高效、稳（wěn）定运行，提高（gāo）沼气工程产气（qì）效率（lǜ）。

2）脱硫设备出口监测，测（cè）量H2S含量，帮助（zhù）业（yè）主直观地了解脱硫效率（lǜ），有依据的进行脱硫工艺优化，同时有效降低（dī）有毒气体H2S排放污（wū）染（rǎn）。

3）提（tí）纯（chún）装（zhuāng）置出口监测（cè），测量CH4、H2S、CO2和O2含（hán）量，帮助（zhù）业主准确（què）了解净化（huà）提纯效率，为（wéi）生物（wù）天然气销售以及环保排放（fàng）监测提供（gòng）参考数据（jù）。
沼气（qì）净化提（tí）纯技术工艺较多，用户可以根据（jù）自身资金成本和能源（yuán）化利用目标进行（háng）选择。但使沼气净化提纯成为（wéi）甲烷含（hán）量高，热（rè）值和（hé）杂质等条件符合管道、压缩或（huò）液化（huà）天（tiān）然气标（biāo）准要求的高（gāo）品质生物天然气，其（qí）工艺过程（chéng）的气体成分监测必不可少。
文章转载自@沼气圈