大中型沼气工程系统

生物质综合利用系统介绍--发电、有机肥、冷热能系统

1、工艺方案概述

 生物质干式厌氧发酵工艺技术，主要由以下四个系统组成：

  1.1、秸秆接收及预处理系统

  1.2、厌氧发酵系统

  1.3、沼渣加工系统

  1.4、沼气提纯或发电系统

以玉米秸秆为主要原料，配以少量畜禽粪便。通过厌氧发酵处理，产生沼气。沼气首先经脱硫净化后提纯、压缩等工艺生产出压缩天然气(CNG)；厌氧发酵产生的沼渣则送厂外有机肥加工厂，进行处理销售；产生的沼液完全回流。

具体的工艺流程见下图：

2、秸秆接收及预处理、进料系统

打梱后的玉米秸秆包进场后，首先经粉碎、搓揉处理（粒径为10～20mm）后投入储料场。压实后封存，储料场可保证10个月的存储量。秸秆包内不得有砂、石、铁丝等杂物。

   储料场取料后再通过上料输送设备送至发酵罐进料器，然后由发酵罐进料器将秸秆送入发酵罐。

 3、 厌氧发酵系统

   干式发酵罐采用卧式钢制发酵罐，外形为圆柱形，内部设慢速搅拌器，对罐内的物料进行充分搅拌。搅拌器的搅拌叶伸出发酵罐内的物位液面，将处于液面上的物料打入至液面以下，能有效防止罐内浮渣的产生。

沼气发酵可采用高温或38℃左右中温厌氧发酵工艺。经过预处理的秸秆与回流沼液以及畜禽粪便混合备料后进入发酵罐后，通过发酵。

4、沼渣加工系统

  4.1、沼渣脱水

干式发酵工艺产生的沼渣由于含固率较高，含水率大约为75%左右，可作为有机肥利用，脱水产生的沼液作为工艺水全部回流使用。整个项目无污水排放。
  4.2、沼渣堆肥

   沼渣堆肥采取好氧发酵的槽式翻堆工艺。装载车直接将脱水沼渣送到翻堆槽的起始端，翻堆槽上的翻堆机对槽内的物料进行翻堆。物料在翻堆过程中同时逐渐向后移动并脱水。物料从翻堆槽的头端逐渐移动到尾端，完成处理过程，再用装载车运出。运出的沼渣直接运至沼渣处理厂，由沼渣处理厂加工为农业有机肥。

5、沼气净化、提纯及发电系统

5.1 、沼气净化系统

发酵罐产生的沼气由罐顶的沼气管集中收集后，送入沼气处理系统。沼气是一种混合气体，主要成分为CH4、CO2、H2S、水蒸汽及灰尘等杂质。成分见下表。沼气成分

考虑到发酵原料以秸秆为主，因此沼气中的硫化氢含量较低，大约为500ppm左右，因此可选用常规的干式化学脱硫工艺进行处理。其脱硫装置设置有两个脱硫塔，采用串并联方式运行，互为备用，既能保证脱硫精度，又能充分利用脱硫剂的硫容，如此循环使用。在更换脱硫剂时，也不需停车处理。

经过脱硫净化处理后的沼气送往沼气存储及利用单元。预处理后的沼气成分见下表

预处理后沼气成分

5.2、沼气提纯系统

沼气提纯工艺常规分为干法和湿法，干法包括变压吸附法（PSA）、变温吸附法（TSA）；湿法包括高压水洗法和化学（醇胺）吸附法等。

变压吸附法甲烷回收率在95%以上。具有操作简单，动力消耗低，主要设备少的特点。材料可用碳钢制造，所有设备均可国产化。因此投资少、维护费用低。经提纯后的天然气满足GB18047-2000要求。再经增压装瓶，生产车用压缩天然气CNG。

5.3、沼气发电及余热利用系统

      经过预处理的沼气可作为发电机组的燃料，通过内燃式沼气发电机组生产的绿色电力并入**电网或给附近的企业使用。内燃式发电机组的发电效率大约在38-42%之间，可以根据气量的大小配置不同功率的机组，发电机组的高温尾气还可以通过换热装置和溴化锂等冷水机组可以实现供热和制冷输出，可以为居民或用户提供暖、供热、空调或蒸汽等能源服务，扩宽投资效益渠道，提高项目的可持续性。