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沼氣預處理設備對沼氣發(fā)電機組的影響及其解決

更新時間:2025-11-18      瀏覽次數(shù):589

在利用沼氣發(fā)電過程中,由于沼氣發(fā)電機組本身設計和材料的特點,導致發(fā)電機組對沼氣中的部分成分(如H2S、水分、固體雜質(zhì)等)特別敏感,如果處理不好將導致發(fā)電機組無法正常運行。

1 硫化氫對發(fā)電機組的影響

     硫化氫(H2S)是一種無色有毒的可燃性氣體,具有強烈的臭雞蛋氣味,當空氣中硫化氫的體積含量超過0.1%時,就能引起頭疼暈眩等中毒癥狀。硫化氫(H2S)對鐵等金屬有強腐蝕性,也易吸附金屬表面與多種金屬離子作用,生成不溶于水的硫化物沉淀。沼氣在燃燒時,其中的H2S還能轉(zhuǎn)化為腐蝕性很強的亞硫酸氣霧會污染環(huán)境和腐蝕機器設備,同時H2S在潮濕的環(huán)境下對金屬管道、燃燒設備、檢測設備和儀表等都具有強烈的腐蝕性,所以沼氣在利用前必須脫出其中所含的H2S。

利用沼氣發(fā)電時沼氣中的硫化氫會對沼氣發(fā)電機組的進氣管道、增壓器、中冷器、火花塞、氣缸套、排氣管和消音器等造成嚴重腐蝕影響機組壽命。所以沼氣在進入發(fā)電機組之前必須進行沼氣預處理,將H2S降到機組允許的范圍內(nèi)才能保證機組的可靠運行。

2 水分對發(fā)電機組的影響

     在利用沼氣發(fā)電過程中,沼氣水分含量過大的話,會導致發(fā)電機組的進氣壓力損耗過大,嚴重的情況下,會引起發(fā)動機功率波動、敲缸、停機等嚴重地影響其使用壽命。其具體表現(xiàn)為:

(a)發(fā)動機點火困難;

(b)降低燃燒室溫度,降低內(nèi)燃機的效率;

(c)由于水蒸氣等無功氣體的存在,增壓耗功增大;

(d)水蒸氣與其他酸性物質(zhì)的化合產(chǎn)生中間產(chǎn)物,對機器本身產(chǎn)生腐蝕,縮短機器的使用壽命,降低機器的可靠性。

3 固體雜質(zhì)對發(fā)電機組的影響

      粉塵是大氣環(huán)境中涉及面很大、危害最嚴重的一種污染物。粉塵是發(fā)動機明確限制的雜質(zhì),它主要影響在于:

(a)堵塞管路,流通不暢,加大壓損,增加運行費用;

(b)增大機械磨損,降低設備使用壽命。



解決方案

      針對發(fā)動機對沼氣的要求,在沼氣發(fā)動機前安裝處理系統(tǒng)以解決了氣源側(cè)與用氣側(cè)的矛盾是目前解決沼氣發(fā)電機組利用問題的有效方法,主要表現(xiàn)在以下兩個方面:

1 降低氣體的相對濕度

      水分的脫除,考慮到具體的情況,簡單分為凝結(jié)水的脫除以及未凝結(jié)水脫除兩大部分,前者可以采用汽水分離器來實現(xiàn),后者的實現(xiàn)較為復雜,目前主要有下面幾種方式:

(a)低溫除濕:通過制冷設備降低氣體的溫度,使得其中的水蒸氣凝結(jié),然后排除系統(tǒng);

(b)吸附:采用對水有較強吸附作用的吸附劑,將氣體中的水分析出;

(c)膜過濾:采用特殊結(jié)構(gòu)的膜材料,在特定的條件下將水從氣體中分出。

2 降低氣體雜質(zhì)成分含量

      氣體中的雜質(zhì)是比較復雜的成分,由于是針對發(fā)動機的利用,所以對雜質(zhì)的判斷主要以發(fā)動機的要求為準,主要有下面幾種:

(a)硫的去除:

      以硫化氫為主的硫化物的去除主要有物理、化學以及生物三種方式。其中物理方法主要指物理吸附方式脫硫,這種方式操作簡便,但往往需要占地較大的設備,而且吸附劑需要再生。化學方式指以化學反應的方式將硫固化下來,目前有干法及濕法,其差別主要是反應物的物理形態(tài)是固體還是液體的差別。生物法脫硫是目前比較新興的一種方式,其主要原理是在反應罐中培養(yǎng)出合適的菌種,這些菌種以硫化物為養(yǎng)料,將其中的硫固定下來。對于硫含量不高的氣體,采用物理吸附或者干法脫硫一般比較經(jīng)濟實用,而且操作簡便。

      此外,根據(jù)我國的環(huán)保標準規(guī)定:沼氣作為能源利用時,沼氣中的H2S含量不得超過200mg/Nm3。因此沼氣經(jīng)過脫硫處理后需要采用沼氣分析儀對沼氣中H2S含量進行實時在線監(jiān)測,為業(yè)主提供實時準確的數(shù)據(jù)參考,幫助其對沼氣預處理工藝進行優(yōu)化調(diào)整,提高沼氣發(fā)電機組進氣品質(zhì),以保證H2S含量達到沼氣發(fā)電的要求。

      由于沼氣成分復雜,除H2S外還含有CH4、CO2、O2等氣體成分,如果要保證沼氣發(fā)電機組的沼氣品質(zhì),提高沼氣熱值,保證沼氣燃燒發(fā)電效率,除了要降低H2S含量,通過監(jiān)測沼氣中CH4、CO2的濃度,為優(yōu)化厭氧發(fā)酵工藝,提高CH4含量,降低CO2含量提供參考依據(jù),也是十分必要的。



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