沼气发电机（jī）热（rè）电联产。这是发达国家大中型沼（zhǎo）气（qì）工程（chéng）普遍采（cǎi）用的（de）沼气（qì）利用方式。为避免沼气中（zhōng）杂（zá）质对发动机的不良影响，沼气需（xū）进（jìn）行脱水和脱除硫化物（wù）、卤代烃、硅氧烷等杂质（zhì）气体的处理。

沼气（qì）中（zhōng）的硫主（zhǔ）要（yào）以（yǐ）H2S形（xíng）式存在，所含有机硫较（jiào）少。脱（tuō）除硫（liú）化（huà）氢的方法很多，一般可分为（wéi）干法脱硫、湿法（fǎ）脱（tuō）硫和生（shēng）物脱硫。

干法脱硫通常用于（yú）低含硫气体处理，特别是用于（yú）气体精（jīng）细脱硫。大部分干法脱硫工艺由于需要更（gèng）换脱硫剂而不能继续操作，还（hái）有一些干法如锰矿（kuàng）法、氧化锌法、氧化铁、活性炭（tàn）等，脱硫剂不能再（zài）生或再生（shēng）次数很少，脱（tuō）硫饱和后要废弃，这样一（yī）方（fāng）面会（huì）造成环境（jìng）问题，另一方面会增加脱硫成本。

湿（shī）法脱（tuō）硫是（shì）利用特定的（de）溶剂（jì）与气体逆流接（jiē）触（chù）而脱（tuō）除其中的H2S，溶剂通过再生（shēng）后重（chóng）新进行吸（xī）收，根据吸收机（jī）理（lǐ）的不同，又分（fèn）为（wéi）化学吸（xī）收法、物理吸收法（fǎ）、物理（lǐ）化（huà）学吸（xī）收法以及（jí）湿（shī）式氧化（huà）法。湿式氧（yǎng）化法脱硫效（xiào）率高，单质硫可回收，流程较简（jiǎn）单（dān），大多数脱硫剂可以再（zài）生，运行成（chéng）本低（dī）等；同时该法流程（chéng）复杂、投（tóu）资大、适（shì）用于气体处理（lǐ）量（liàng）大，H2S含量高（gāo）的场合。

生物脱（tuō）硫系统以（yǐ）各种（zhǒng）微生物的容纳力为基础，利用微生（shēng）物（wù）的生命活动将（jiāng）有机污（wū）染转化为对（duì）人体健（jiàn）康和生（shēng）态环境无害的化合物、生物法常（cháng）用于污（wū）水处理工程中（zhōng）产生（shēng）的硫化物。生物（wù）脱硫技术（shù）包括生物过滤法、生（shēng）物吸附法和生物滴滤法，三种（zhǒng）系统均（jun1）属开放系统，其微（wēi）生物种（zhǒng）群随环境改变而变化（huà）。在生物（wù）脱硫（liú）过程中，氧（yǎng）化态（tài）的含硫（liú）污染物必（bì）须先经生物还原作用生成硫化物或H2S，然（rán）后再经（jīng）生（shēng）物氧化过程生成（chéng）单质硫（liú），才能去除（chú）。

生物净化（huà）工艺（yì）与上述传统工（gōng）艺相比具有运行成本低（dī）、反应条件温和、能耗少和（hé）有效减少环境污染（rǎn）等优点，但脱硫（liú）微（wēi）生物都是需要氧型的，氧气（qì）或空（kōng）气的加入可（kě）能会（huì）导致（zhì）沼气中氧含量上升影响沼气（qì）的安全性，因此（cǐ）采用生物脱硫是要时刻监（jiān）控反应器中（zhōng）的氧含（hán）量。

表1. 常见的几种脱硫方法及（jí）其特点

沼气生产中不可避免地会混入空（kōng）气，特别是垃圾沼气。氧的（de）脱除是沼气加工的必经步（bù）骤，沼气中的氧必须脱至一定范围内，才能（néng）确保整个工艺过程的安（ān）全性。若生物沼气生产GNG或天然气，则需将（jiāng）其中所（suǒ）含的（de）氧（yǎng）气含量降至0.5%以下。

沼气脱氧工（gōng）艺一般有如下几种：

方法1：利（lì）用气源中的原有气体和氧气（qì）反应；

方法2：通入氢气与氧反（fǎn）应，生成较易除去（qù）的水；

方（fāng）法3：混合（hé）气中的氧直接与催化剂发生（shēng）氧化反应，使催（cuī）化剂活性（xìng）组分转（zhuǎn）化成（chéng）高价氧化物；

方法4：通过膜（mó）分离或低（dī）温变压吸附法(PSA)去除。

方法2需要氢源，且要确定通入氢气量，方法3较难达到（dào）合格的脱氧深度（dù），而方法（fǎ）4成本较高（gāo）。因此，利（lì）用沼气中主（zhǔ）要组分甲烷与氧气在催（cuī）化剂作（zuò）用下反（fǎn）应（yīng），是较为经济（jì）有（yǒu）效的脱（tuō）氧（yǎng）方法（fǎ）。

未（wèi）经（jīng）处理的沼气通常含有饱和（hé）水（shuǐ）蒸气。其绝对含量与温度（dù）有关，如35℃时（shí）沼气水（shuǐ）含量约为5%。沼（zhǎo）气脱（tuō）水技术主要（yào）分为物（wù）理分离和化（huà）学干燥两类，这（zhè）些方法也可以同时去除沼气中的泡沫（mò）和（hé）粉（fěn）尘。

冷凝（níng）法（fǎ）是去除沼气中水蒸气最简单的物理方法，但由于水会在热交换器上结冰，这（zhè）种方法只能将露点温度降低至0.5℃，要得到更低的露点（diǎn）温度，需将沼气（qì）进行压缩，且露点温度越（yuè）低，所需压力越高。冷凝法（fǎ）包括除（chú）雾（wù）器、旋风分离器、湿气捕集阱等。化学干（gàn）燥法（fǎ）通（tōng）常在较高的压力下进行，最（zuì）常（cháng）用的吸附剂为（wéi）氧化（huà）铝或沸石，此（cǐ）外还可用（yòng）三甘醇或可吸（xī）湿盐（yán）类作（zuò）为干燥剂。

由（yóu）于沼气中（zhōng）甲烷含量较低（dī），其高位（wèi）发热值只有23.9MJ/m³(甲烷含量（liàng）60%)，而纯甲烷（wán）高位发热值为39.78MJ/m³。作（zuò）为车（chē）用燃料或者管道天然气燃料其高位（wèi）发热值要求（qiú）大于（yú）31.4MJ/m³，则要求沼（zhǎo）气中甲烷浓度至少提高到88%以上，即要脱除（chú）多余CO2。沼（zhǎo）气（qì）脱碳技术多源于天然气、合成（chéng）氨变换气脱碳技（jì）术，包括物理溶液（yè）吸收法、化学吸收法、变（biàn）压吸（xī）附法、膜分离法（fǎ）、低温深（shēn）冷法等。表2给出了常用的沼（zhǎo）气脱碳（tàn）方法及（jí）其特点。

表2. 常见的几种脱碳方法（fǎ）及其特点

除（chú）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）可以在（zài）已有的净化或提纯单元中去除。如硅氧烷和卤代烃主要（yào）存在于垃圾（jī）填埋场沼气或（huò）混合原（yuán）料发酵沼气，均可（kě）通过活（huó）性炭吸附去除，少量（liàng）的氨也（yě）可被活性（xìng）炭吸附，或者在二氧（yǎng）化碳（tàn）脱除（chú）单元(如加压水洗法)去（qù）除。

沼气并入天然气管网，或用于车（chē）用（yòng）燃料、燃料电池等，其气质（zhì）一般（bān）有着严格的要求（qiú）。因此，需要通过必要的沼气净化（huà）提纯技术，使沼气成为甲烷含量高，热（rè）值和杂质等（děng）条件（jiàn）符合管道、压缩或液（yè）化天然（rán）气（qì）标（biāo）准要求(车（chē）用天然气相关标（biāo）准见表3)的高品质生物（wù）天然气。而（ér）要达到标准所规定的气体质（zhì）量，沼气气体组分检测必不可少。下面以山东省某大型生物质（zhì）天然气提纯项目为（wéi）例，简要（yào）叙述（shù）沼气成分（fèn）检测在（zài）沼气提纯中的应（yīng）用（yòng）。

表3. 车（chē）用天然气（qì）相关标准

项（xiàng）目总投资12100万元，总占地（dì）面（miàn）积55亩(36666.85㎡)，建筑物面（miàn）积21605㎡(利用现有建筑)，构筑物（wù）16692m³(主要包含厌氧（yǎng）消化罐、贮气柜以及其它地面硬化贮存场等（děng）)。主要产品（pǐn）为：生物天然气401万Nm³、固态有机肥（féi）1万t、有机（jī）叶面肥1.5万t、液体（tǐ）二（èr）氧化碳0.42万t。项目主体工程组成见表4。

表4. 项目主体工（gōng）程组成（chéng）一览表

其中，沼（zhǎo）气（qì）经脱硫、脱碳后再经（jīng）压缩机压缩成压缩天（tiān）然气（qì）CNG)，根据订单情况，选择性进行降（jiàng）温成液态天然（rán）气(LNG)，后暂存于钢瓶或撬（qiào）车内，以备出售外运。

2、净化提纯主要工艺

1）脱硫（liú）工（gōng）艺

发酵过程产（chǎn）生的气体经过干燥（zào）柜重力除水和高能离子除臭设备除水、除臭后（hòu）进入双膜贮气（qì）囊暂存。由于沼气原（yuán）气中（zhōng）含有（yǒu）一定（dìng）量的H2S气体，需经过“无（wú）定型羟（qiǎng）基氧化铁”脱硫工（gōng）序（xù）将H2S气（qì）体脱除净（jìng）化。气体从干法脱硫（liú）塔的底部进（jìn）入（rù），顶部排出，气体在干（gàn）法脱（tuō）硫塔内与干法脱硫剂接触（chù），使得（dé）H2S被脱除。

2）沼气脱（tuō）碳

脱硫后的（de）沼气经过气柜稳压后，经高效（xiào）过滤器去除饱和（hé）水蒸气和微（wēi）尘粒后（hòu），进入膜分离装置，使得CH4、CO2混（hún）合气体彼此分离，分离后最终沼气中（zhōng）CO2浓度在3%以下，分离出的（de）CO2几乎不含CH4。

项目CO2提纯装置采（cǎi）用（yòng）膜分离装置，其工作（zuò）原理为：压缩沼气（qì）在沿中空纤（xiān）维管(即SEPURAN膜（mó）)内腔流动时，各种气（qì）体的分压在中空纤维丝管（guǎn）的高压（yā）侧(原（yuán）料侧)与低压侧（cè）(渗透侧)所形成的分压差作用下，溶（róng）解系数和扩散系数大（dà）的气体(如（rú）CO2、H2S)优先透过管壁，其（qí）余（yú）气体（tǐ）(CH4)相对（duì）受到阻隔（gé），从（cóng）而达到分离的目（mù）的。

3、工艺监测解决方案

项目采用了锐意自控便1台便携式红外沼气分析（xī）仪（yí）Gasboard-3200L和1台防爆（bào）型红外气体分析仪Gasboard-3500，用于（yú）发酵罐出口、脱硫（liú）设备出口（kǒu）和脱（tuō）硫（liú）装置出口等（děng）各个监测点CH4、CO2、H2S、O2浓（nóng）度的（de）实时（shí）与在线监测（cè）。

表5. 气（qì）体监测（cè）方（fāng）案（àn）

1）发酵罐出（chū）口监测，测量CH4、CO2和O2含量，帮助业主掌（zhǎng）握发酵罐厌氧发酵状况，从而能（néng）够及时、准确（què）地调节发酵罐（guàn）进出料时（shí）间（jiān），保障厌氧消（xiāo）化高效、稳定运行，提高沼气工程产气效率。

2）脱（tuō）硫设备出口监测（cè），测量H2S含量，帮助业主直（zhí）观地了解（jiě）脱硫效率（lǜ），有依据的进行脱硫工艺优化，同时有效降低有毒（dú）气体H2S排放污染（rǎn）。

3）提纯装置出口监测，测量CH4、H2S、CO2和O2含（hán）量，帮助（zhù）业主（zhǔ）准确（què）了（le）解（jiě）净化提纯效率，为（wéi）生（shēng）物天然气销售以及环保排放监测提供参（cān）考数据。
沼（zhǎo）气净化提（tí）纯技术工艺较多，用户可以根据自身资金成（chéng）本和能源化利用（yòng）目标进行选择。但使沼气（qì）净化提纯成为甲烷含量（liàng）高，热值（zhí）和杂质等条件符合管道、压缩或液化天然（rán）气标准要（yào）求的（de）高品质（zhì）生物天然气，其（qí）工艺过程的气体成分（fèn）监（jiān）测（cè）必不可少。
文（wén）章转（zhuǎn）载自@沼气圈