CN103667355A - 一种利用有机废弃物制备车用燃气的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种利用有机废弃物制备车用燃气的方法，包括对有机废弃物进行预处理，送入一次厌氧发酵罐及二次厌氧发酵罐，发酵产生的沼气进行脱硫，得到的较纯净的沼气进行压缩升压，送入缓冲罐进行缓冲，经过三级过滤器对沼气进行过滤，得到的沼气加热至50℃，送入膜组件中进行脱碳分离，分离出的杂质气体排放出该系统，分离出的天然气被输送到CNG压缩机，给天然气加压，输送给加气柱或加气机，供给天然气汽车使用。经本发明的方法可以将普通的有机废弃物产生的沼气中甲烷的纯度提高至97%，燃烧热值大于国家车用燃气的标准，且工艺过程简单，具有推广性，具有环保性。

Description

一种利用有机废弃物制备车用燃气的方法
技术领域
    本发明涉及一种利用有机废弃物制备车用燃气的方法，属于环保领域。
技术背景
随着全球经济的高速增长，能源和环保问题日益突出，在全世界积极推动可再生能源开发和利用的背景下，利用有机废弃物生产沼气的模式已得到广泛推广应用，但是用现有模式直接产生的沼气其含量通常为：CH4 50%-65%；CO2 30%-39%；以及少量的H2S、N2等气体。
沼气由于二氧化碳浓度高，在高端应用方面受到很大限制，大规模的储存运输并不经济，而德国前些年95%以上的沼气工厂的沼气利用均用作热电联产（CHP）的方式，但近年来加快了沼气净化提纯方面的工程建设和应用，近3年就建设了30多家沼气净化提纯燃气工厂。通过对沼气进行净化提纯，将沼气中的杂质气体（主要是二氧化碳）进行去除，净化后的沼气的燃烧值达到车用燃气的标准，可以直接用作车用燃气或者城市管道燃气使用，大大提高沼气工程的经济效益和沼气的深度利用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用有机废弃物制备车用燃气的方法，制备的车用燃气纯度高、甲烷损失率小、操作简单方便、工作条件温和且不会污染环境。
本发明的一种利用有机废弃物制备车用燃气的方法，包括以下步骤：对有机废弃物进行预处理，送入一次厌氧发酵罐及二次厌氧发酵罐，发酵产生的沼气进行脱硫，得到的较纯净的沼气进行压缩升压，送入缓冲罐进行缓冲，经过三级过滤器对沼气进行过滤，得到的沼气加热至50℃，送入膜组件中进行脱碳分离，分离出的杂质气体排放出该系统，分离出的天然气被输送到CNG压缩机，给天然气加压，输送给加气柱或加气机，供给天然气汽车使用。
其中，所述一次厌氧发酵的发酵温度为53℃-57℃，发酵周期为15-20天， pH为6.8-7.4。对所述发酵产生的沼气进行生物脱硫。
使用无油润滑压缩机对较纯净的沼气进行压缩，升压至1.5-2MPa。优选为1.7MPa。
其中，所述三级过滤器中第一级过滤精度是3微米，第二级过滤精度是1微米，第三级过滤精度是0.01微米，过滤后最大残余油份含量为0.01ppm w/w。
其中所述膜分离组件为三级分离，沼气经过第一级膜分离组件进行初步分离，分离出的粗天然气进入第二级膜分离组件进行进一步的分离，得到最终的纯净的天然气；第一级膜组件分离出的含甲烷较多的杂质气体进入第三极膜分离组件进行二次分离，分离出的纯净天然气与第二级膜组件分离出的纯净天然气会合，进入CNG压缩机。
其中所述CNG压缩机配置调压阀。
其中所述的有机废弃物可以是人畜粪便、屠宰垃圾、餐厨垃圾、干秸秆、青储秸秆、农贸市场废菜叶、酒糟、工业有机废弃物或城市污水处理厂生污泥中的一种或几种。
本发明产生的有益效果为，相对于现有技术中制备车用燃气物料形式单一的缺陷，本发明可将农村和城市有机废弃物等多种原料通过厌氧发酵的方式产生沼气，制得的沼气中甲烷的含量＞97%，甲烷的纯度达到99%以上，甲烷的损失率低于0.1%，完全满足我国车用天然气的标准，提高了沼气的附加值，摒弃现有技术中沼气作为户用或者发电使用的效率低的缺点。
具体实施方式
本发明的一种利用有机废弃物制备车用燃气的方法，包括以下步骤：
(1) 对有机废弃物进行预处理，畜禽粪便：40吨/天，人类粪便：240 吨/天，屠宰垃圾：2吨/天，厨余垃圾：12吨/天，污水：200吨/天，工业有机废弃物：2吨/天，以及其他有机废弃物2吨/天，按上述有机废弃物的投入量投入到预处理池中，通过加污水或回流的沼液调配物料的总浓度，当固体含量（TS，total solid）浓度达到8%-12%时即可。预处理池中具有粉碎和除砂装置，粉碎装置需要对大颗粒有机物进行粉碎至颗粒小于4mm，以便于输送和发酵；同时除砂装置对物料里的无机物进行去除。本实施例所述有机废弃物的用量仅为举例说明，本发明可以对上述有机废弃物以任何比例混合进行处理。
(2) 上述物料送入一次厌氧发酵罐及二次厌氧发酵罐，所述一次厌氧发酵罐为主发酵罐，大部分沼气在主发酵罐中产生，所述二次厌氧发酵罐是将一次发酵罐中未发酵完全的剩余物进行再次发酵，产生少量沼气。通过流体切割泵将上述调配好的物料进行进一步的破碎至粒径均小于3mm，所述CSTR厌氧发酵装置内设有搅拌装置对物料进行搅拌以利于充分发酵，同时使用加热装置配合热储罐对CSTR厌氧发酵装置内的温度进行加热，使其温度维持在高温55±2°，每天重复步骤(1)，多余的物料会通过溢流口自动溢流至二次发酵池中，高温发酵时物料停留15天， CSTR厌氧发酵装置中和二次发酵池中共可以产生14000Nm3/d沼气。此时沼气中主要成分为：CH4 50%-65%，CO2 30%-39%，H2S含量约为2000PPm，以及少量的其他杂质气体。
(3)发酵产生的沼气进行生物脱硫，脱硫后气体中硫化氢的含量在50ppm左右。
(4) 将较纯净的沼气压缩升压至1.5-2MPa，优选为1.7 MPa，温度为30℃，本发明所使用的沼气压缩机为无油润滑压缩机，可以减少润滑油对沼气的污染。
(5) 将具有上述压力的沼气送入缓冲罐进行缓冲，可以保证后续膜组件的分离过程维持稳定的运行压力。
(6) 再经过三级过滤器进行过滤，将沼气中的固体杂质和油去除掉；其中第一级过滤精度是3微米，第二级过滤精度是1微米，第三级过滤精度是0.01微米，过滤后最大残余油份含量为0.01ppm w/w。
(7) 将过滤后洁净干燥的沼气经过加热器加热至50℃，送入到膜组件中对沼气进行脱碳分离，膜分离组件为三级分离，沼气经过第一级膜分离组件进行初步分离，分离出的粗天然气进入第二级膜分离组件进行进一步的分离，得到最终的纯净的天然气；第一级膜组件分离出的含甲烷较多的杂质气体进入第三极膜分离组件进行二次分离，分离出的纯净天然气与第二级膜组件分离出的纯净天然气会合，进入CNG压缩机，分离出的杂质气体排放出该系统。
(8) CNG压缩机将天然气加压到25MPa，输送给加气柱或加气机，可供给撬装汽车运送到到附近的加气站使用，或者直接通过加气机加到天然气汽车内使用。所述CNG压缩机配置调压阀，使最终的气体输出压力适用不同的用气压力。
本发明生产出的纯净的沼气成份为甲烷含量＞97%，二氧化碳气体＜3%，硫化氢含量＜10ppm，含水率＜0.2g/Nm3。

Claims (9)

1.一种利用有机废弃物制备车用燃气的方法，其特征在于：包括以下步骤：对有机废弃物进行预处理，送入一次厌氧发酵罐及二次厌氧发酵罐，发酵产生的沼气进行脱硫，得到的较纯净的沼气进行压缩升压，送入缓冲罐进行缓冲，经过三级过滤器对沼气进行过滤，得到的沼气加热至50℃，送入膜组件中进行脱碳分离，分离出的杂质气体排放出该系统，分离出的天然气被输送到CNG压缩机，给天然气加压，输送给加气柱或加气机，供给天然气汽车使用。
2.根据权利要求1所述的一种利用有机废弃物制备车用燃气的方法，其特征在于：所述一次厌氧发酵的发酵温度为53℃-57℃，发酵周期为15-20天， pH为6.8-7.4。
3.根据权利要求1所述的一种利用有机废弃物制备车用燃气的方法，其特征在于：对所述发酵产生的沼气进行生物脱硫。
4.根据权利要求1所述的一种利用有机废弃物制备车用燃气的方法，其特征在于：使用无油润滑压缩机对较纯净的沼气进行压缩，升压至1.5-2MPa。
5.根据权利要求4所述的一种利用有机废弃物制备车用燃气的方法，其特征在于：将沼气升压至1.7MPa。
6.根据权利要求1所述的一种利用有机废弃物制备车用燃气的方法，其特征在于：所述三级过滤器中第一级过滤精度是3微米，第二级过滤精度是1微米，第三级过滤精度是0.01微米，过滤后最大残余油份含量为0.01ppm w/w。
7.根据权利要求1所述的一种利用有机废弃物制备车用燃气的方法，其特征在于：所述步骤(3)中膜分离组件为三级分离，沼气经过第一级膜分离组件进行初步分离，分离出的粗天然气进入第二级膜分离组件进行进一步的分离，得到最终的纯净的天然气；第一级膜组件分离出的含甲烷较多的杂质气体进入第三极膜分离组件进行二次分离，分离出的纯净天然气与第二级膜组件分离出的纯净天然气会合，进入CNG压缩机。
8.根据权利要求1所述的一种利用有机废弃物制备车用燃气的方法，其特征在于：所述步骤(4)中所述CNG压缩机配置调压阀。
9.根据权利要求1所述的一种利用有机废弃物制备车用燃气的方法，其特征在于：所述的有机废弃物可以是人畜粪便、屠宰垃圾、餐厨垃圾、干秸秆、青储秸秆、农贸市场废菜叶、酒糟、工业有机废弃物或城市污水处理厂生污泥中的一种或几种。
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