CN103589755B - 一种沼气发电的工艺 - Google Patents
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Abstract
一种沼气发电的工艺，主要包括：原材料处理、厌氧发酵、脱硫、水洗、碱洗、脱水、储存、发电步骤，在厌氧发酵的同时在厌氧发酵罐中加入脱硫剂，使得发酵和脱硫一起进行，省去了单独的脱硫装置，节省了成本，另外设置了第一储存罐和第二储存罐，第二储存罐根据第一储存罐的压力变化向第一储存罐输气。本发明提供一种沼气发电工艺，解决厌氧发酵产气率低，供气质量不稳定的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种沼气发电的工艺。
背景技术
据调查，我国每年产出城市生活垃圾2.5亿吨，禽畜粪便30多亿吨，作物秸秆10亿吨，而这些材料是产沼气的最佳原料。沼气是一种具有较高热值、清洁的可燃气体。随着沼气产量的不断增加，有效、合理的收集，利用、管理方法，高效地利用沼气成为有效控制农村面临污染、再生资源循环利用、促进农业和环境可持续发展提供技术支撑的关键。
沼气发电在发达国家已受到广泛重视和积极推广，如美国的能源农场，德国的可再生能源促进法的颁布、日本的阳光工程等，我国开展沼气发电领域的研究始于八十年代初，与国外性比，有较大差距，厌氧消化产气率低，系统运行、配套的技术和设备还不成熟。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种沼气发电工艺，解决厌氧发酵产气率低，供气质量不稳定的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明包括以下步骤：
1.原料预处理
1.1将制造沼气的原材料粉碎后投入沼气池中，调整原料的成分的比例，使其碳氮比为：20～30：1，PH值：6.8～7.5之间，并对其进行搅拌，使得原料液化；
1.2对经过1.1步骤后的沼气池中的原料进行除砂；
2.厌氧发酵
2.1在沼气池中的氧气浓度低于预设浓度值条件下，使沼气池中经过1.2步骤后的液体进入厌氧发酵罐中进行发酵；
2.2满足2.1步骤条件后，沼气池液化的原料进入厌氧发酵罐中进行发酵，在厌氧发酵罐中的温度低于预设的发酵罐的温度条件时，则对厌氧发酵罐进行加热，直到发酵罐中的温度等于预设的厌氧发酵罐的温度时，则停止加热装置工作；
2.3在2.2步骤发生的同时，在厌氧发酵罐中加入脱硫剂，使原料的脱硫与发酵同步进行，由此使脱硫剂与原料在发酵过程中产生的硫化氢，生成不溶于水的硫化物，沉淀随出料而排出，所用脱硫剂与发酵原料量的质量比为1～600：800；
2.4在厌氧发酵的整个过程中，对发酵原料进行搅拌，搅拌速度不超过0.5m／s；
2.5厌氧发酵罐中的废料可通过连接到沼气池的管道重新输送回沼气池；
3.沼气净化
3.1将厌氧发酵罐中生成的沼气通入水洗罐进行清洗，水洗罐中的水量为水洗罐容积的1／3～2／3；
3.2将经过3.1步骤后的沼气通入碱洗罐进行碱洗，碱洗罐中的碱熔液量为容积的1／2～2／3；
3.3将经过3.2步骤后的沼气通入到脱水罐进行脱水，脱水罐内有吸水设施；
4沼气存储
4.1将经过3.3步骤后的沼气储存到第一储存罐中；
4.2当第一储存罐中的气体压力传感器感测到第一储存罐气体压力达到预设压力时，气体压力传感器发出第一电信号，控制器根据第一电信号关闭脱水罐与第一储存罐之间的电磁阀并打开脱水罐与第二储存罐之间的电磁阀，当第一储存罐中的气体压力传感器感测到第一储存罐气体压力低于预设压力时，控制器控制第二储存罐与第一储存罐之间的电磁阀开启，当第二储存罐气体压力达到预设压力值时，则控制器关闭厌氧发酵罐中的加热装置；
5根据预先设计生产的沼气量，配置m台容量为P1、P2，……Pm的发电机G1、G2，……Gm，使第一储存罐中的沼气经过阻火器后通过发电机中的内燃机的进气口，驱动发电机发电；
6当第二储存罐中的压力小于预设的压力时，第二罐中的气体压力传感器发出第三电信号，控制器根据第三电信号开启厌氧发酵罐中的加热装置。
优选方案是：所述的厌氧发酵罐中的温度控制在35～50度。
优选方案是：所述的厌氧发酵罐的发酵时间为20～25天。
优选方案是：所述的沼气池除砂采用水洗除砂方式。
优选方案是：在所述的厌氧发酵罐中加入活性污泥加快发酵速度。
优选方案是：所述脱硫剂为铁盐，包括草酸亚铁、氯化亚铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁、碳酸亚铁、氯化铁、硫酸铁、硝酸铁、柠檬酸铁诸铁盐中的一种或多种。
优选方案是：所述的厌氧发酵罐中的加热装置可利用发电机工作时产生的热量对厌氧发酵罐进行加热。
本发明解决了厌氧发酵产气率低，供气质量不稳定的技术问题，通过设置的第一储存罐，第二储存罐确保了供气的稳定性、连续性、高效性，实现了物质和能量的高效清洁综合利用。
具体实施方式
沼气池与便池、废弃物等杂质的进料口相通，进料口与沼气池通过水密封防止沼气池气体泄漏，沼气池和厌氧发酵罐底部设置有污泥排出口，将制造沼气的猪粪、秸秆等废料粉碎后投入沼气池中，调整原料的成分的比例，使其碳氮比为：20～30：1，PH值：6.8～7.5之间，并对其进行搅拌，使得原料液化；将液化后的原材料进行除砂，除砂方式可采用水洗除砂。
在沼气池中的氧气浓度低于预设浓度值条件下，使沼气池中的液体进入厌氧发酵罐中进行发酵，在厌氧发酵罐中的温度低于预设的发酵罐的温度条件时，则对厌氧发酵罐进行加热，发酵罐的预设温度可以设置在35～50度之间，控制在直到发酵罐中的温度等于预设的厌氧发酵罐的温度时，则停止加热装置工作，发热装置的热量来源可利用发电机组发电时产生的热废气，在发酵发生的同时，在厌氧发酵罐中加入脱硫剂，使原料的脱硫与发酵同步进行，由此使脱硫剂与原料在发酵过程中产生的硫化氢，生成不溶于水的硫化物，沉淀随出料而排出，所用脱硫剂与发酵原料量的质量比为1～600：800，脱硫剂可采用铁盐，包括草酸亚铁、氯化亚铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁、碳酸亚铁、氯化铁、硫酸铁、硝酸铁、柠檬酸铁诸铁盐中的一种或多种。在厌氧发酵的整个过程中，对发酵原料进行搅拌，搅拌速度不超过0.5m／s；厌氧发酵罐的发酵时间在20～25天，厌氧发酵罐中的废料可通过连接到沼气池的管道重新输送回沼气池；厌氧发酵罐中生成的沼气通入水洗罐进行清洗，水洗罐中的水量为水洗罐容积的1／3～2／3，水洗后的沼气通入碱洗罐进行碱洗，碱洗罐中的碱熔液量为容积的1／2～2／3；碱洗后的沼气通入到脱水罐进行脱水，脱水罐内有吸水设施。
将经过脱水后的沼气储存到第一储存罐中，当第一储存罐中的气体压力传感器感测到第一储存罐气体压力达到预设压力时，气体压力传感器发出第一电信号，控制器根据第一电信号关闭脱水罐与第一储存罐之间的电磁阀并打开脱水罐与第二储存罐之间的电磁阀，当第一储存罐中的气体压力传感器感测到第一储存罐气体压力低于预设压力时，控制器控制第二储存罐与第一储存罐之间的电磁阀开启，当第二储存罐气体压力达到预设压力值时，则控制器关闭厌氧发酵罐中的加热装置，根据预先设计生产的沼气量，配置m台容量为P1、P2，……Pm的发电机G1、G2，……Gm，使第一储存罐中的沼气经过阻火器后通过发电机中的内燃机的进气口，驱动发电机发电，当第二储存罐中的压力小于预设的压力时，第二罐中的气体压力传感器发出第三电信号，控制器根据第三电信号开启厌氧发酵罐中的加热装置。
实施例一：将猪粪、秸秆原材料50kg，按碳氮比例为20：1，PH：6.8，按上述步骤进行发酵处理，在厌氧发酵罐中加入脱硫剂氯化亚铁，氯化亚铁和原料的比例为：1：600，发酵时间：20天，厌氧发酵罐温度：35～40度，发电机：2台(40KW)，生成0.3度电。
将上述产生的沼气送到质量监督检验站检验，初始检验报告
| 序号 | 检验项目 | 检验结果 |
| 1 | 甲烷，％(V／V) | 75.13 |
| 2 | 二氧化碳，％(V／V) | 24.52 |
| 3 | 氮气，％(V／V) | 0.34 |
| 4 | 硫化氢，％(V／V) | 0.003 |
实施例二：将猪粪、秸秆原材料100kg，按碳氮比例为30：1，PH：7.5，按上述步骤进行发酵处理，在厌氧发酵罐中加入脱硫剂草酸亚铁，草酸亚铁和原料的比例为1：800，发酵时间：25天，厌氧发酵罐温度：35～40度，发电机：3台(40KW)，生成0.7度电。
将上述产生的沼气送到质量监督检验站检验，初始检验报告
| 序号 | 检验项目 | 检验结果 |
| 1 | 甲烷，％(V／V) | 76.13 |
| 2 | 二氧化碳，％(V／V) | 23.52 |
| 3 | 氮气，％(V／V) | 0.34 |
| 4 | 硫化氢，％(V／V) | 0.002 |
一般情况下沼气甲烷含量为55％～70％、二氧化碳含量为28％～44％、硫化氢平均含量为0.034％，而本发明产生的甲烷浓度(76.13)高于其最大范围值(70％)，而硫化氢浓度(0.003％)远低于一般情况下沼气硫化氢浓度(0.034％)，因此本发明产生的沼气不但甲烷浓度高，而且硫化氢浓度很低，是比较清洁卫生的生活能源。
Claims (1)
1.一种沼气发电的工艺，其特征在于，包括以下步骤；
1、原料预处理
1.1、将制造沼气的原材料粉碎后投入沼气池中，调整原料的成分比例，使其碳氮比为：20~30:1，pH值：6.8~7.5之间，并对其进行搅拌，使得原料液化；
1.2、对经过1.1步骤后的沼气池中的原料进行除砂；
2、厌氧发酵
2.1、在沼气池中的氧气浓度低于预设浓度值条件下，使沼气池中经过1.2步骤后的液体进入厌氧发酵罐中进行发酵；
2.2、满足2.1步骤条件后，沼气池液化的原料进入厌氧发酵罐中进行发酵，在厌氧发酵罐中的温度低于预设的发酵罐的温度条件时，则对厌氧发酵罐进行加热，直到发酵罐中的温度等于预设的厌氧发酵罐的温度时，则停止加热装置工作；
2.3、在2.2步骤发生的同时，在厌氧发酵罐中加入脱硫剂，使原料的脱硫与发酵同步进行，由此使脱硫剂与原料在发酵过程中产生的硫化氢，生成不溶于水的硫化物，沉淀随出料而排出，所用脱硫剂与发酵原料量的质量比为1~600:800；
2.4、在厌氧发酵的整个过程中，对发酵原料进行搅拌，搅拌速度不超过0.5m/s；
2.5、厌氧发酵罐中的废料通过连接到沼气池的管道重新输送回沼气池；
3、沼气净化
3.1、将厌氧发酵罐中生成的沼气通入水洗罐进行清洗，水洗罐中的水量为水洗罐容积的1/3~2/3；
3.2、将经过3.1步骤后的沼气通入碱洗罐进行碱洗，碱洗罐中的碱溶液量为容积的1/2~2/3；
3.3、将经过3.2步骤后的沼气通入到脱水罐进行脱水，脱水罐内有吸水设施；
4、沼气存储
4.1、将经过3.3步骤后的沼气储存到第一储存罐中；
4.2、当第一储存罐中的气体压力传感器感测到第一储存罐气体压力达到预设压力时，气体压力传感器发出第一电信号，控制器根据第一电信号关闭脱水罐与第一储存罐之间的电磁阀并打开脱水罐与第二储存罐之间的电磁阀，当第一储存罐中的气体压力传感器感测到第一储存罐气体压力低于预设压力时，控制器控制第二储存罐与第一储存罐之间的电磁阀开启，当第二储存罐气体压力达到预设压力值时，则控制器关闭厌氧发酵罐中的加热装置；
5、根据预先设计生产的沼气量，配置m台容量为P1、P2，……Pm的发电机G1、G2，……Gm ，使第一储存罐中的沼气经过阻火器后通过发电机中的内燃机的进气口，驱动发电机发电；
6、当第二储存罐中的压力小于预设的压力时，第二罐中的气体压力传感器发出第三电信号，控制器根据第三电信号开启厌氧发酵罐中的加热装置。
2、根据权利要求1所述的沼气发电的工艺，其特征在于，所述的厌氧发酵罐中的温度控制在35~50度。
3、根据权利要求1所述的沼气发电的工艺，其特征在于，所述的厌氧发酵罐的发酵时间为20~25天。
4、根据权利要求1所述的沼气发电的工艺，其特征在于，所述的沼气池除砂采用水洗除砂方式。
5、根据权利要求1所述的沼气发电的工艺，其特征在于，在所述的厌氧发酵罐中加入活性污泥加快发酵速度。
6、根据权利要求1所述的沼气发电的工艺，其特征在于，所述脱硫剂为铁盐，包括氯化亚铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁、氯化铁、硫酸铁、硝酸铁、柠檬酸铁中的一种或多种。
7、根据权利要求1所述的沼气发电的工艺，其特征在于，所述的厌氧发酵罐中的加热装置利用发电机工作时产生的热量对厌氧发酵罐进行加热。
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