一種沼氣製備生物天然氣工藝的製作方法

2023-10-05 04:20:49

一種沼氣製備生物天然氣工藝的製作方法
【專利摘要】一種沼氣製備生物天然氣工藝，主要包括：原材料處理、厭氧發酵、脫硫、水洗、脫二氧化碳、脫水、儲存步驟，在厭氧發酵的同時在厭氧發酵罐中加入脫硫劑，使得發酵和脫硫一起進行，省去了單獨的脫硫裝置，節省了成本，另外設置了第一儲存罐和第二儲存罐，第二儲存罐根據第一儲存罐的壓力變化向第一儲存罐輸氣。本發明提供一種沼氣製備生物天然氣工藝，解決厭氧發酵產氣率低，供氣質量不穩定的技術問題。
【專利說明】一種沼氣製備生物天然氣工藝
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種沼氣製備生物天然氣的工藝。
【背景技術】
[0002]據調查，我國每年產出城市生活垃圾2.5億噸，禽畜糞便30多億噸，作物秸杆10億噸，而這些材料是產沼氣的最佳原料。沼氣是一種具有較高熱值、清潔的可燃氣體。隨著沼氣產量的不斷增加，有效、合理的收集，利用、管理方法，高效地利用沼氣成為有效控制農村面臨汙染、再生資源循環利用、促進農業和環境可持續發展提供技術支撐的關鍵。
[0003]沼氣製備生物天然氣在發達國家已受到廣泛重視和積極推廣，如美國的能源農場，德國的可再生能源促進法的頒布、日本的陽光工程等，我國開展沼氣製備生物天然氣領域的研究始於八十年代初，與國外性比，有較大差距，厭氧消化產氣率低，系統運行、配套的技術和設備還不成熟。

【發明內容】

[0004]本發明要解決的問題是提供一種沼氣製備生物天然氣工藝，解決厭氧發酵產氣率低，供氣質量不穩定的技術問題。為解決上述技術問題，本發明包括以下步驟:
[0005]1.原料預處理
[0006]1.1將製造沼氣的原材料粉碎後投入沼氣`池中，調整原料的成分的比例，使其碳氮比為:20~30:1，PH值:6.8~7.5之間，並對其進行攪拌，使得原料液化；
[0007]1.2對經過1.1步驟後的沼氣池中的原料進行除砂；
[0008]2.厭氧發酵
[0009]2.1在沼氣池中的氧氣濃度低於預設濃度值條件下，使沼氣池中經過1.2步驟後的液體進入厭氧發酵罐中進行發酵；
[0010]2.2滿足2.1步驟條件後，沼氣池液化的原料進入厭氧發酵罐中進行發酵，在厭氧發酵罐中的溫度低於預設的發酵罐的溫度條件時，則對厭氧發酵罐進行加熱，直到發酵罐中的溫度等於預設的厭氧發酵罐的溫度時，則停止加熱裝置工作；
[0011]2.3在2.2步驟發生的同時，在厭氧發酵罐中加入脫硫劑，使原料的脫硫與發酵同步進行，由此使脫硫劑與原料在發酵過程中產生的硫化氫，生成不溶於水的硫化物，沉澱隨出料而排出，所用脫硫劑與發酵原料量的質量比為I~15:800 ；
[0012]2.4在厭氧發酵的整個過程中，對發酵原料進行攪拌，攪拌速度不超過0.5m / s ;
[0013]2.5厭氧發酵罐中的廢料可通過連接到沼氣池的管道重新輸送回沼氣池；
[0014]3.沼氣淨化
[0015]3.1將厭氧發酵罐中生成的沼氣通入水洗罐進行清洗，水洗罐中的水量為水洗罐容積的I / 3~2 / 3 ;
[0016]3.2將經過3.1步驟後的沼氣由通入到氣體緩衝罐中，使其中壓力保持在0.8~1.2Mpa，將氣體緩衝罐中的沼氣以400-600L / h的進氣量從吸收塔底部進入吸收塔，保持塔內壓力在0.8~1.2Mpa，從吸收塔頂部以100-200L / h的流量均勻向下噴灑鹼性的水溶液，沼氣穿過水溶液從吸收塔頂部流出，進入下一工序。甲烷不易融水，而二氧化碳易溶於鹼性的水溶液中，經過吸收塔的沼氣中甲烷的含量可以達到85 %，溶於水的二氧化碳從吸收塔底部隨著水流流入一蓄水池，在光照的條件下，二氧化碳進行光合作用生成氧氣進入空氣中，蓄水池的水循環進入吸收塔；
[0017]3.3將經過3.2步驟後的沼氣由脫水罐底部的進氣口通入罐內，由罐頂部的出氣口排出，所述脫水罐內有吸水設施；
[0018]4將經過3.3步驟後的沼氣儲存到儲存罐中；
[0019]4.1將經過3.3步驟後的沼氣儲存到第一儲存罐中；
[0020]4.2當第一儲存罐中的氣體壓力傳感器感測到第一儲存罐氣體壓力達到預設壓力時，氣體壓力傳感器發出第一電信號，控制器根據第一電信號關閉脫水罐與第一儲存罐之間的電磁閥並打開脫水罐與第二儲存罐之間的電磁閥，當第一儲存罐中的氣體壓力傳感器感測到第一儲存罐氣體壓力低於預設壓力時，控制器控制第二儲存罐與第一儲存罐之間的電磁閥開啟，當第二儲存罐氣體壓力達到預設壓力值時，則控制器關閉厭氧發酵罐中的加熱裝置。
[0021]優選方案是:所述的厭氧發酵罐中的溫度控制在35~50度。
[0022]優選方案是:所述的厭氧發酵罐的發酵時間為20~25天。
[0023]優選方案是:所述的沼氣池除砂採用水洗除砂方式。
[0024]優選方案是:在所述的厭氧發酵罐中加入活性汙泥加快發酵速度。
[0025]優選方案是:所述脫硫劑為鐵鹽，包括草酸亞鐵、氯化亞鐵、硫酸亞鐵、硝酸亞鐵、碳酸亞鐵、氯化鐵、硫酸鐵、硝酸鐵、檸檬酸鐵諸鐵鹽中的一種或多種。
[0026]本發明解決了厭氧發酵產氣率低，供氣質量不穩定的技術問題，通過設置的第一儲存罐，第二儲存罐確保了供氣的穩定性、連續性、高效性，實現了物質和能量的高效清潔綜合利用。
【具體實施方式】
[0027]沼氣池與便池、廢棄物等雜質的進料口相通，進料口與沼氣池通過水密封防止沼氣池氣體洩漏，沼氣池和厭氧發酵罐底部設置有汙泥排出口，將製造沼氣的豬糞、秸杆等廢料粉碎後投入沼氣池中，調整原料的成分的比例，使其碳氮比為:20~30:1，PH值:6.8~
7.5之間，並對其進行攪拌，使得原料液化；將液化後的原材料進行除砂，除砂方式可採用水洗除砂。
[0028]在沼氣池中的氧氣濃度低於預設濃度值條件下，使沼氣池中的液體進入厭氧發酵罐中進行發酵，在厭氧發酵罐中的溫度低於預設的發酵罐的溫度條件時，則對厭氧發酵罐進行加熱，發酵罐的預設溫度可以設置在35~50度之間，控制在直到發酵罐中的溫度等於預設的厭氧發酵罐的溫度時，則停止加熱裝置工作，在發酵發生的同時，在厭氧發酵罐中加入脫硫劑，使原料的脫硫與發酵同步進行，由此使脫硫劑與原料在發酵過程中產生的硫化氫，生成不溶於水的硫化物，沉澱隨出料而排出，所用脫硫劑與發酵原料量的質量比為I~600:800，脫硫劑可採用鐵鹽，包括草酸亞鐵、氯化亞鐵、硫酸亞鐵、硝酸亞鐵、碳酸亞鐵、氯化鐵、硫酸鐵、硝酸鐵、檸檬酸鐵諸鐵鹽中的一種或多種。在厭氧發酵的整個過程中，對發酵原料進行攪拌，攪拌速度不超過0.5m / S ；,厭氧發酵罐的發酵時間在20~25天,厭氧發酵罐中的廢料可通過連接到沼氣池的管道重新輸送回沼氣池；厭氧發酵罐中生成的沼氣通入水洗罐進行清洗，水洗罐中的水量為水洗罐容積的I / 3~2 / 3，水洗後的沼氣通入到氣體緩衝罐中，使其中壓力保持在0.8~1.2Mpa，將氣體緩衝罐中的沼氣以400-600L /h的進氣量從吸收塔底部進入吸收塔,保持塔內壓力在0.8~1.2Mpa,從吸收塔頂部以100-200L / h的流量均勻向下噴灑鹼性的水溶液，沼氣穿過水溶液從吸收塔頂部流出，進入下一工序。甲烷不易融水，而二氧化碳易溶於鹼性的水溶液中，經過吸收塔的沼氣中甲烷的含量可以達到85%，溶於水的二氧化碳從吸收塔底部隨著水流流入一蓄水池，在光照的條件下，二氧化碳進行光合作用生成氧氣進入空氣中，蓄水池的水循環進入吸收塔，經過吸收塔的沼氣通入脫水罐。
[0029]將經過脫水後的沼氣儲存到第一儲存罐中，當第一儲存罐中的氣體壓力傳感器感測到第一儲存罐氣體壓力達到預設壓力時，氣體壓力傳感器發出第一電信號，控制器根據第一電信號關閉脫水罐與第一儲存罐之間的電磁閥並打開脫水罐與第二儲存罐之間的電磁閥，當第一儲存罐中的氣體壓力傳感器感測到第一儲存罐氣體壓力低於預設壓力時，控制器控制第二儲存罐與第一儲存罐之間的電磁閥開啟，當第二儲存罐氣體壓力達到預設壓力值時，則控制器關閉厭氧發酵罐中的加熱裝置。
[0030]實施例一:將豬糞、秸杆原材料50kg，按碳氮比例為20:1，PH:6.8，按上述步驟進行發酵處理，在厭氧發酵罐中加入脫硫劑草酸亞鐵，草酸亞鐵和原料的比例為:1:600，發酵時間:20天，厭氧發酵罐溫度:35~40度
[0031]將上述產生的沼氣送到質量監督檢驗站檢驗，初始檢驗報告
[0032]
【權利要求】
1.一種沼氣製備生物天然氣的工藝，其特徵在於，包括以下步驟； 1.原料預處理 1.1將製造沼氣的原材料粉碎後投入沼氣池中，調整原料的成分的比例，使其碳氮比為:20~30:1，PH值:6.8~7.5之間，並對其進行攪拌，使得原料液化； 1.2對經過1.1步驟後的沼氣池中的原料進行除砂；
2.厭氧發酵 2.1在沼氣池中的氧氣濃度低於預設濃度值條件下，使沼氣池中經過1.2步驟後的液體進入厭氧發酵罐中進行發酵； 2.2滿足2.1步驟條件後，沼氣池液化的原料進入厭氧發酵罐中進行發酵，在厭氧發酵罐中的溫度低於預設的發酵罐的溫度條件時，則對厭氧發酵罐進行加熱，直到發酵罐中的溫度等於預設的厭氧發酵罐的溫度時，則停止加熱裝置工作； 2.3在2.2步驟發生的同時，在厭氧發酵罐中加入脫硫劑，使原料的脫硫與發酵同步進行，由此使脫硫劑與原料在發酵過程中產生的硫化氫，生成不溶於水的硫化物，沉澱隨出料而排出，所用脫硫劑與發酵原料量的質量比為I~600:800 ； 2.4在厭氧發酵的整個過程中，對發酵原料進行攪拌，攪拌速度不超過0.5m / s； 2.5厭氧發酵罐中的廢料可通過連接到沼氣池的管道重新輸送回沼氣池；
3.沼氣淨化 3.1將厭氧發酵罐中生成的沼氣通入水洗罐進行清洗,水洗罐中的水量為水洗罐容積的 I / 3 ~2 / 3 ; 3.2將經過3.1步驟後的沼氣由通入到氣體緩衝罐中，使其中壓力保持在0.8~1.2Mpa，將氣體緩衝罐中的沼氣以400-600L / h的進氣量從吸收塔底部進入吸收塔，保持塔內壓力在0. 8~1.2Mpa，從吸收塔頂部以100-200L / h的流量均勻向下噴灑鹼性的水溶液，沼氣穿過水溶液從吸收塔頂部流出，進入下一工序。甲烷不易融水，而二氧化碳易溶於鹼性的水溶液中，經過吸收塔的沼氣中甲烷的含量可以達到85%，溶於水的二氧化碳從吸收塔底部隨著水流流入一蓄水池，在光照的條件下，二氧化碳進行光合作用生成氧氣進入空氣中，蓄水池的水循環進入吸收塔； 3.3將經過3.2步驟後的沼氣由脫水罐底部的進氣口通入罐內，由罐頂部的出氣口排出，所述脫水罐內有吸水設施； 4將經過3.3步驟後的沼氣儲存到儲存罐中； 4.1將經過3.3步驟後的沼氣儲存到第一儲存罐中； 4.2當第一儲存罐中的氣體壓力傳感器感測到第一儲存罐氣體壓力達到預設壓力時，氣體壓力傳感器發出第一電信號，控制器根據第一電信號關閉脫水罐與第一儲存罐之間的電磁閥並打開脫水罐與第二儲存罐之間的電磁閥，當第一儲存罐中的氣體壓力傳感器感測到第一儲存罐氣體壓力低於預設壓力時，控制器控制第二儲存罐與第一儲存罐之間的電磁閥開啟，當第二儲存罐氣體壓力達到預設壓力值時，則控制器關閉厭氧發酵罐中的加熱裝置。 2.根據權利要求1所述的沼氣製備生物天然氣工藝，其特徵在於，所述的厭氧發酵罐中的溫度控制在35~50度。 3.根據權利要求1所述的沼氣製備生物天然氣工藝，其特徵在於，所述的厭氧發酵罐的發酵時間為20~25天。
4.根據權利要求1所述的沼氣製備生物天然氣工藝，其特徵在於，所述的沼氣池除砂米用水洗除砂方式。
5.根據權利要求1所述的沼氣製備生物天然氣工藝，其特徵在於，在所述的厭氧發酵罐中加入活性汙泥加快發酵速度。
6.根據權利要求1所述的沼氣製備生物天然氣工藝，其特徵在於，所述脫硫劑為鐵鹽，包括草酸亞鐵、氯化亞鐵、硫酸亞鐵、硝酸亞鐵、碳酸亞鐵、氯化鐵、硫酸鐵、硝酸鐵、檸檬酸鐵諸鐵鹽中的一 種或多種。
【文檔編號】C10L3/10GK103589470SQ201310572355
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月15日 優先權日:2013年11月15日
【發明者】陸浩洋, 張曉陽, 樊國軍, 黃河龍, 劉純顯, 劉克, 郭理臣, 包恆亭, 陸奇 申請人:中聚天冠生物能源有限公司