沼气生产工艺课件

1、 中节能绿碳(宝泉岭农垦)环保有限公司2015年12月16日工艺培训课件名词解释：名词解释：厌氧消化：在无氧条件下，微生物分解有机物并产生沼气的过程。厌氧消化：在无氧条件下，微生物分解有机物并产生沼气的过程。完全混合式厌氧消化器（简称完全混合式厌氧消化器（简称CSTR）:内设有搅拌器的厌氧消化装置。内设有搅拌器的厌氧消化装置。沼气供应系统：沼气的净化、储存、输配和利用的系统工程。沼气供应系统：沼气的净化、储存、输配和利用的系统工程。沼气脱硫：采用物理化学方法或生物方法脱除沼气中硫化氢气体的过程。沼气脱硫：采用物理化学方法或生物方法脱除沼气中硫化氢气体的过程。沼气脱水：分离出沼气中水蒸气的过程。

2、（冷干法：通过降低温度使沼气中的沼气脱水：分离出沼气中水蒸气的过程。（冷干法：通过降低温度使沼气中的饱和冷凝水析出的方法）饱和冷凝水析出的方法）居民生活用气：居民住宅内炊事、照明等生活用气。居民生活用气：居民住宅内炊事、照明等生活用气。公共建筑用气：公共建筑内生产和生活的用气。公共建筑用气：公共建筑内生产和生活的用气。月高峰系数：计算月的日平均用气量和年的日平均用气量之比。月高峰系数：计算月的日平均用气量和年的日平均用气量之比。日高峰系数：计算月中的日最大用气量和该月的日平均用气量之比。日高峰系数：计算月中的日最大用气量和该月的日平均用气量之比。时高峰系数：计算月中最大用气量日的小时最大用气量

3、和该日平均小时用气量时高峰系数：计算月中最大用气量日的小时最大用气量和该日平均小时用气量之比。之比。调压器：沼气压力由高、中压降至低压的调整压力设备。调压器：沼气压力由高、中压降至低压的调整压力设备。沼气凝水器：在沼气输送管道中收集和排除沼气中冷凝水的装置。沼气凝水器：在沼气输送管道中收集和排除沼气中冷凝水的装置。沼气气水分离器：分离沼气中水分的装置。沼气气水分离器：分离沼气中水分的装置。沼气引入管：指从室外沼气支管引向用户室内沼气总阀门之间沼气引入管：指从室外沼气支管引向用户室内沼气总阀门之间 的管道。的管道。沼气放散管：在维护和检修时，用于排除设备或管道内剩余沼气的管道。沼气放散管：在维护

4、和检修时，用于排除设备或管道内剩余沼气的管道。储气柜：用以储存沼气的密封容器。储气柜：用以储存沼气的密封容器。发酵微发酵微生物生物发酵性细菌发酵性细菌产氢产乙酸菌产氢产乙酸菌耗氢产乙酸菌耗氢产乙酸菌食氢产甲烷菌食氢产甲烷菌食乙酸产甲烷菌食乙酸产甲烷菌发酵是本项目的重点发酵是本项目的重点不产甲烷菌不产甲烷菌产甲烷菌产甲烷菌能将复杂的大分子能将复杂的大分子有机物变成简单的有机物变成简单的小分子量的物小分子量的物是沼气发酵的主要是沼气发酵的主要成分成分-甲烷的产生者甲烷的产生者产甲烷菌是沼气发酵微生物的核心，产甲烷菌是沼气发酵微生物的核心，它们严格厌氧，对氧和氧化剂非常敏它们严格厌氧，对氧和氧化剂非

5、常敏感，最适宜的感，最适宜的pH值范围为中性或微碱值范围为中性或微碱性。它们依靠二氧化碳和氢生长，并性。它们依靠二氧化碳和氢生长，并以废物的形式排出甲烷，是要求生长以废物的形式排出甲烷，是要求生长物质最简单的微生物。物质最简单的微生物。不产甲烷不产甲烷菌可使有菌可使有机物形成机物形成各种有机各种有机酸酸五大类群细菌构成一条食物链，从各群细菌的生理代五大类群细菌构成一条食物链，从各群细菌的生理代谢产物或它们的活动对发酵液谢产物或它们的活动对发酵液pH值的影响来看，沼值的影响来看，沼气发酵过程可分为水解、产酸和产甲烷阶段。气发酵过程可分为水解、产酸和产甲烷阶段。复复杂杂有有机机物物醇类和酸醇类和酸

6、类（乙酸类（乙酸除外除外) )H H2 2、COCO2 2乙酸乙酸C CH H4 4、COCO2 2发发酵酵性性细细菌菌产氢产产氢产乙酸菌乙酸菌耗耗氢氢产产乙乙酸酸菌菌食乙酸食乙酸产甲烷产甲烷菌菌食氢产食氢产甲烷菌甲烷菌4%20%76%24%52%28%72%发酵中的食物链和能量分配图发酵中的食物链和能量分配图图中图中%为该反应的能量分配百分数为该反应的能量分配百分数一、项目规模一、项目规模本项目处理有机废弃物量本项目处理有机废弃物量（总量（总量7.3万吨）万吨）秸秆（万吨秸秆（万吨/年）年）畜禽粪污（万吨畜禽粪污（万吨/年）年）4.3（含水率50%）3.0（含水率80%）年产品产量年产品产量

7、生物天然气生物天然气（万标立）（万标立）国家天然气二类国家天然气二类固态有机肥固态有机肥（万吨）（万吨）液态有机肥液态有机肥（万吨）（万吨）二、项目工艺简介二、项目工艺简介 秸秆经过收割、打包运送到场内储存，畜禽粪便采用定点收运；进料采用湿式秸秆经过收割、打包运送到场内储存，畜禽粪便采用定点收运；进料采用湿式进料方式，秸秆与畜禽粪便通过混料进料一体式螺杆泵送入厌氧发酵系统进料方式，秸秆与畜禽粪便通过混料进料一体式螺杆泵送入厌氧发酵系统 。 厌氧发酵工艺采用高浓度全混合（厌氧发酵工艺采用高浓度全混合（CSTR）中温厌氧工艺，一级厌氧发酵之后的）中温厌氧工艺，一级厌氧发酵之后的物料进入二级厌氧发酵

8、罐进行深度中温发酵，以减少发酵残余物的产甲烷潜力，使物料进入二级厌氧发酵罐进行深度中温发酵，以减少发酵残余物的产甲烷潜力，使其符合减排温室气体的要求，并且提高物料的沼气生产能力，提高经济效益。其符合减排温室气体的要求，并且提高物料的沼气生产能力，提高经济效益。 厌氧发酵产生的沼气经过化学脱硫，变压吸附脱碳、吸附脱水等工艺制成生物厌氧发酵产生的沼气经过化学脱硫，变压吸附脱碳、吸附脱水等工艺制成生物天然气，经过权威机构检测合格后，可作为商品出售给天然气，经过权威机构检测合格后，可作为商品出售给CNG气站销售或者接入市政气站销售或者接入市政燃气管道进行销售。燃气管道进行销售。 厌氧发酵后的物料经过螺

9、旋挤压机进行固液分离，分离后的沼渣经翻抛、添加厌氧发酵后的物料经过螺旋挤压机进行固液分离，分离后的沼渣经翻抛、添加营养元素和辅料等过程生产固态有机肥；分离后的沼液根据市场销售情况部分经净营养元素和辅料等过程生产固态有机肥；分离后的沼液根据市场销售情况部分经净化、添加营养元素和辅料等过程生产液体有机肥，其余部分则全部回流至调配池作化、添加营养元素和辅料等过程生产液体有机肥，其余部分则全部回流至调配池作为工艺用水。为工艺用水。工艺流程图工艺流程图三、工艺流程说明三、工艺流程说明三、工艺流程说明三、工艺流程说明 以玉米秸秆、畜禽粪便为主要原料的有机废弃物循环利用项目，其工艺流程，以玉米秸秆、畜禽粪便

10、为主要原料的有机废弃物循环利用项目，其工艺流程，主要包括主要包括1.原料预处理；原料预处理；2.厌氧发酵；厌氧发酵；3.沼气净化提纯；沼气净化提纯；4.固液分离；固液分离；5.有机肥生产等有机肥生产等部分。部分。 3.1预处理单元预处理单元 预处理单元运行时间为预处理单元运行时间为12小时小时/天连续运行，预留天连续运行，预留12小时作为工艺调整及事故处小时作为工艺调整及事故处理，理， 秸秆堆积密度按秸秆堆积密度按0.5t/m3计算，储存周期为计算，储存周期为330d。畜禽粪便由专用运输车辆运至。畜禽粪便由专用运输车辆运至场区内，卸入卸料池，堆积密度场区内，卸入卸料池，堆积密度1.0t/m3，

11、储存周期为，储存周期为7d。 预处理单元分为预处理单元分为地下地上两层结构地下地上两层结构，地下为钢筋混凝土剪力墙，地上为砖混结，地下为钢筋混凝土剪力墙，地上为砖混结构，地下部分为构，地下部分为卸料池、消化液缓冲池、事故池及地下泵房卸料池、消化液缓冲池、事故池及地下泵房。地上为。地上为中控室、配电中控室、配电室室。中控室中控室配电室配电室地上地上部分部分地下地下部分部分卸料池、消化液缓冲池、卸料池、消化液缓冲池、事故池、地下泵房事故池、地下泵房三、工艺流程说明三、工艺流程说明 （1）卸料池）卸料池 卸料池为猪粪、尿及冲洗水进场接收池，该池采用地下钢筋混凝土结构，内置潜卸料池为猪粪、尿及冲洗水进

12、场接收池，该池采用地下钢筋混凝土结构，内置潜水搅拌机，用于均质物料。水搅拌机，用于均质物料。 卸料池：卸料池：3座，座，10m8m5m，每座有效容积，每座有效容积360m3/座，钢筋混凝土。座，钢筋混凝土。 （2）消化液缓冲池）消化液缓冲池 由于本项目物料综合含固率较高（预计达到由于本项目物料综合含固率较高（预计达到30%以上），需大量消化液进行回流以上），需大量消化液进行回流，通过消化液作为载体输送物料，因厌氧反应器需要定期搅拌，无法实现连续回流，通过消化液作为载体输送物料，因厌氧反应器需要定期搅拌，无法实现连续回流，所以本方案设消化液缓冲池一座，回流消化液自流进入消化液缓冲池暂存，再由潜污

13、所以本方案设消化液缓冲池一座，回流消化液自流进入消化液缓冲池暂存，再由潜污泵送入调配池中，参与物料调配。泵送入调配池中，参与物料调配。消化液缓冲池：消化液缓冲池：1座，座，15m10m5m，每座有效容积，每座有效容积675m3/座，钢筋混凝土。座，钢筋混凝土。三、工艺流程说明三、工艺流程说明 （4）地下泵房）地下泵房1座，座，18m15m5m，钢筋混凝土。，钢筋混凝土。 （5）中控室）中控室/配电室配电室预处理、罐区工艺控制，受配电。预处理、罐区工艺控制，受配电。1座，座，15m12m4m，钢筋混凝土。，钢筋混凝土。 （3）事故池）事故池 事故池用于生产过程中事故的应急处理、暂存物料以及实现生

14、产过程中的非常措事故池用于生产过程中事故的应急处理、暂存物料以及实现生产过程中的非常措施，事故池设搅拌系统，及输送泵，事故池中的物料由事故泵送入调配池中参与物料施，事故池设搅拌系统，及输送泵，事故池中的物料由事故泵送入调配池中参与物料调配，若物料不适宜参与生产，则由事故泵泵入运输车辆，另行处置。调配，若物料不适宜参与生产，则由事故泵泵入运输车辆，另行处置。事故池：事故池：1座，座，15m6m5m，有效容积，有效容积400m3/座，钢筋混凝土。座，钢筋混凝土。三、工艺流程说明三、工艺流程说明 3.2厌氧消化单元厌氧消化单元 调配均质（含固率调配均质（含固率8%左右）的混合物料，通过螺杆泵输送至利

15、浦高效厌氧反应器左右）的混合物料，通过螺杆泵输送至利浦高效厌氧反应器内，进行厌氧发酵。内，进行厌氧发酵。 为了保证中温厌氧发酵的稳定运行，将反应器内部物料的温度维持在为了保证中温厌氧发酵的稳定运行，将反应器内部物料的温度维持在372左右。厌氧反应器外部采用热水伴热装置对罐体进行保温，内部采用机械搅拌与水力左右。厌氧反应器外部采用热水伴热装置对罐体进行保温，内部采用机械搅拌与水力搅拌相结合的方式对混合物料进行搅拌。搅拌相结合的方式对混合物料进行搅拌。 先发酵罐上部为厌氧反应产生的沼气留有一定空间，设置沼气储气气囊，发酵过先发酵罐上部为厌氧反应产生的沼气留有一定空间，设置沼气储气气囊，发酵过程中产

16、生的沼气储存于气囊中，用于生产压缩天然气。消化液由罐设置的单独管路排程中产生的沼气储存于气囊中，用于生产压缩天然气。消化液由罐设置的单独管路排出送入后发酵装置进行二次厌氧发酵。出送入后发酵装置进行二次厌氧发酵。 后发酵装置采用平顶利浦厌氧反应器，与一级厌氧发酵装置的温控与搅拌形式基后发酵装置采用平顶利浦厌氧反应器，与一级厌氧发酵装置的温控与搅拌形式基本相同，罐顶不含沼气储气气囊，顶部沼气通过沼气管道与一级厌氧发酵装置的气囊本相同，罐顶不含沼气储气气囊，顶部沼气通过沼气管道与一级厌氧发酵装置的气囊联通。联通。 后发酵罐循环泵设支路，经发酵后的物料经循环泵送入固液分离系统。后发酵罐循环泵设支路，经

17、发酵后的物料经循环泵送入固液分离系统。三、工艺流程说明三、工艺流程说明 3.3固液分离单元固液分离单元 混合物料经过充分的厌氧反应，大部分有机物得到了降解消化，消化后的消化液混合物料经过充分的厌氧反应，大部分有机物得到了降解消化，消化后的消化液利用后发酵罐循环泵泵送至固液分离单元进行固液分离，沼液一部分返回预处理单元利用后发酵罐循环泵泵送至固液分离单元进行固液分离，沼液一部分返回预处理单元参与物料稀释，一部分送入沼液储池待进一步加工制成有机液肥，沼渣送入沼渣堆场参与物料稀释，一部分送入沼液储池待进一步加工制成有机液肥，沼渣送入沼渣堆场待进一步加工制成有机颗粒固肥。待进一步加工制成有机颗粒固肥。

18、 固液分离单元分两层，上层放置螺旋压榨机设备，下层为沼液回收池，经螺旋挤固液分离单元分两层，上层放置螺旋压榨机设备，下层为沼液回收池，经螺旋挤压后的清液进入沼液回收池暂存，再由沼液回收泵送入预处理单元参与调配物料。压后的清液进入沼液回收池暂存，再由沼液回收泵送入预处理单元参与调配物料。 固液分离单元位于固液分离车间内，沼液回收池为半地下混凝土水池，地上部分固液分离单元位于固液分离车间内，沼液回收池为半地下混凝土水池，地上部分高高2.1m，螺旋挤压设备安装于沼液回收池池顶上部，消化液经螺旋挤压实现固液分离，螺旋挤压设备安装于沼液回收池池顶上部，消化液经螺旋挤压实现固液分离，清液落入沼液回收池，沼

19、渣经滑道滑至固液分离车间地面，再由小型装载机等转运，清液落入沼液回收池，沼渣经滑道滑至固液分离车间地面，再由小型装载机等转运设备转运至有机肥生产设施。设备转运至有机肥生产设施。 沼液回收池内配备搅拌设备防止清液沉淀，配置沼液回收泵，用于向预处理单元沼液回收池内配备搅拌设备防止清液沉淀，配置沼液回收泵，用于向预处理单元回流沼液，多余沼液由沼液回收泵送入沼液储池或有机液肥生产单元进行精品有机液回流沼液，多余沼液由沼液回收泵送入沼液储池或有机液肥生产单元进行精品有机液肥的生产。肥的生产。三、工艺流程说明三、工艺流程说明 3.4沼气净化提纯单元沼气净化提纯单元 沼气净化提纯单元主要包括脱水、脱硫、脱碳

20、三部分。原料沼气从储气罐来，经沼气净化提纯单元主要包括脱水、脱硫、脱碳三部分。原料沼气从储气罐来，经罗茨风机增压到罗茨风机增压到0.04MPa，冷却降温至常温（冷干法脱水），进入脱硫装置，把，冷却降温至常温（冷干法脱水），进入脱硫装置，把H2S脱到脱到20mg/m3以下，流进入压缩机加压到以下，流进入压缩机加压到P0.9MPa，再进入变压吸附脱碳脱水装，再进入变压吸附脱碳脱水装置，在此装置进行分离置，在此装置进行分离CH4、CO2、H2O，制得合格二类天然气。，制得合格二类天然气。 （1）干法脱硫流程）干法脱硫流程 沼气经过罗茨风机增加至沼气经过罗茨风机增加至49Kpa（G）后进入干法脱硫槽。

21、脱硫系统正常运行时）后进入干法脱硫槽。脱硫系统正常运行时，两个脱硫槽为串联使用。当前面一槽硫化物穿透需更换时，将穿透槽切除，进行脱，两个脱硫槽为串联使用。当前面一槽硫化物穿透需更换时，将穿透槽切除，进行脱硫剂更换，同时另一槽单独运行，且不影响全系统正常生产。硫剂更换，同时另一槽单独运行，且不影响全系统正常生产。（2）变压吸附脱碳脱水流程）变压吸附脱碳脱水流程 本项目变压吸附提浓甲烷装置采用本项目变压吸附提浓甲烷装置采用6-2-3-V流程，共设置流程，共设置6个吸附塔，个吸附塔，2塔同时吸塔同时吸附。附。 常温干法脱硫后的沼气经压缩机增压至常温干法脱硫后的沼气经压缩机增压至0.9Mpa（G）后进

22、入气水分离器除去游）后进入气水分离器除去游离水和油，再进入处于吸附状态的两个塔，由下而上通过床层，出塔产品气离水和油，再进入处于吸附状态的两个塔，由下而上通过床层，出塔产品气CO23%(V%)送出界区。送出界区。三、工艺流程说明三、工艺流程说明 3.5有机肥生产单元有机肥生产单元 本工程拟采用本工程拟采用“高温好氧快速发酵技术高温好氧快速发酵技术”处理沼渣，使经过挤压脱水后的沼渣进处理沼渣，使经过挤压脱水后的沼渣进行好氧发酵，达到无害化和资源化利用的目标，发酵后的产物混配无机肥料生产复混行好氧发酵，达到无害化和资源化利用的目标，发酵后的产物混配无机肥料生产复混肥。肥。设计处理沼渣能力为设计处理

23、沼渣能力为50t/d（含水率小于（含水率小于60%，比重，比重0.7t/m3），发酵周期为），发酵周期为15天，陈天，陈化腐熟周期化腐熟周期15-30天。发酵腐熟后，产品量为天。发酵腐熟后，产品量为28t，含水率约，含水率约35%。指标名称指标名称参数参数指标名称指标名称参数参数发酵原料量 配比1：猪粪85t/d;玉米秸秆110t/d;发酵原料量 配比2：猪粪90t/d;玉米秸秆130t/d日产沼渣（对应配比1）115吨190吨（含固率25%40%）日产沼渣（对应配比2）日产沼渣140吨210吨（含固率25%40%） 沼液总产量（含固率2%计 ）对应配比1100t/d 沼液总产量（含固率2%计

24、 ）对应配比250t/dCSTR发酵料液浓度8-10%发酵原料有机质含量（VS/TS） 猪粪 85%;玉米秸秆80%发酵温度3538发酵原料干物质含量 玉米秸秆（含固率50%），畜禽粪便（含固率20%）四、主要工艺技术指标四、主要工艺技术指标指标名称指标名称参数参数指标名称指标名称参数参数年运行天数330天进料浓度10-12%固体有机肥产量3.24Wt/yCSTR水力滞留时间40d液体有机肥产量1.5Wt/y发酵物pH值6.57.5天然气产量452WNm3/y四、主要工艺技术指标四、主要工艺技术指标物料平衡表物料平衡表/kg.h-1原料原料产品产品名称名称数量数量名称名称数量数量沼气1299.

25、34天然气417.32放空气856.74废水25.28合计1299.34合计1299.34五、物料平衡及消耗五、物料平衡及消耗催化剂、吸附剂和化学品等物料消耗量催化剂、吸附剂和化学品等物料消耗量 序号序号名称名称主要规格主要规格年用量（年用量（t）一次填充量（一次填充量（m3）来源来源备注备注1脱硫剂脱硫剂(5-6)(5-15)0.60.85kg/L机械强度：机械强度：40N/cm36.0542吸附剂吸附剂HHG-1140.01443吸附剂吸附剂HHG-六、产品规格及质量标准六、产品规格及质量标准（1）生物天然气）生物天然气沼气经过提纯后的生物天然气应达到沼气经过提纯后的生物天然气应达到GB17802-2012国家天然气标准。国家天然气标准。详见下表详见下表 ：项目项目技术指标技术指标高位发热量（高位发热量（MJ/m3）31.4总硫（以硫计，总硫（以硫计，mg/m3）2