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沼气工程5


 

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大 中型 沼 气 工 程 技 术 讲 座 ( ) 五  

沼 气 的 脱 硫 与 工 程 运 行 管 理 
田 晓 东 ,强 健 ,陆 军 
( 林 省 能 源 研 究 所 , 林 长 春  1 0 1 ) 吉 吉 3 0 2 


中图分 类号 :X 0 ;¥ 1 . 7 3 2 64 文 献标 识码 :B     文章编 号 : 17 — 2 2( 0 3 0 - 0 8 0   6 1 5 9 2 0 ) 3- 5 - 3 - 0

1 沼气 脱 硫 
11 沼 气 成 分 的 生理 特 性  .  

较 好 , 到 普 遍 使 用 。 氧 化 铁 法 脱 硫 , 以 氧 化 铁  得 是 为 基 本 的脱 硫 剂 , 去 沼 气 或 煤 气 中 的硫 化 物 , 脱 其 
反应式 为 :   脱 硫 F 2 33 S + eS+ H2   e0 + H2_ F 233 0
再 生 2 eS + 0 - 2 eO + S F 23 3 z ̄ F z 36   -

可 以 从 生 理 反 应 来 分 析 沼 气 成 分 对 人 或 牲  畜 的 危 害 程 度 。生 理 反 应 是 指 一 定 量 ( 度 ) 浓 的气  体 , 一 定 的 时 间 内 , 人 或 重 6   g以上 的 动 物  在 对 8k 所 产 生 的 生 理 反 应 。 对 于 体 重 轻 的 动 物 反 应 较  快 , 重 重 的 动 物 则 反 应较 慢 。 体   国 家 环 境 卫 生 标 准 规 定 , S气 体 含 量 在 居  H2
民 区 的 空 气 中 不 得 超 过 00 0 1 . 0  mg L; 工 厂 车  0 / 在

() 1 
() 2 

氧 化 铁 存 在 着 多 种 形 式 , 而 只 有 0一 e03 【F 2 ?   H2 和  一 eO H2 O F 2 ,? O这 两 种 形 态 能 作 为 脱 硫 剂 。   氧 化 铁 吸 收 硫 化 氢 的 反 应 速 度 视 其 与 氧 化 铁 表 面 

的接 触 程 度 而 变 化 ,要 求 脱 硫 剂 的孔 隙 率 应 不 少 
于 5 %。 0  

间 不 得 超 过 00   / .1 mg L;在 城 市 煤 气 中 不 得 超 过  00   / .2 mg L。 因 为 H2 量 达 06 mg L时 可 使 人  S含 .  / 在 05 1 h内 致 死 , 量 在 1 - . mg L时 可 使  .-   含 . 28 2   /
人 立 即致 死 。  

氧 化 铁 法 脱 硫 时 ,沼 气 中 的 H S在 固 体 氧 化  2
铁 ( e0 ? 2 F 2 , H 0) 的 表 面 进 行 反 应 , 沼 气 在 脱 硫 

器 内 的流 速 越 小 。接 触 时 间越 长 ,反 应 进 行 得 越  充 分 ,脱 硫 效 果 也 就 越好 。 当脱 硫 剂 中 的 硫 化 铁  含 量 达 到 3 % 以 上 时 ,脱 硫 效 果 明 显 变 差 ,脱  0 硫 剂 不 能继 续 使 用 ,需 要 再 生 。将 失 去 活 性 的脱  75 - .9 mg L .6 75   /  1 ~ .6 mg L . 1   7 9 /  1 2 .9 mg L . -1   2 7 /  09 - .5 mg L .6 11  / 

各 处 理 厂 沼 气 中 H2 S的含 量 排 列 顺 序 如 下 :   城 粪 处 理 厂 沼 气 中含 有 屠 宰 场 沼 气 中含 有  禽 畜 厂 沼 气 中含 有  酒 厂 沼 气 中含 有

硫 剂 与 空 气 接 触 ,把 F 2,H2 氧 化 析 出硫 磺 , eS ? O  
即可 使 失 去 活 性 的脱 硫 剂 再 生 。 由 于 再 生 时 析 出  硫 沉 积 在 氧 化 铁 的表 面 ,有 时 竟 达 到 氧 化 铁 含 量  的 25倍 以上 ,所 以 要 将 其 中 的硫 分 离 出 来 ,或  . 更换 新的脱硫剂 。  

对 于 制 酒 行 业 , 注 意 在 制 酒 发 酵 过 程 中硫  要 酸 铵 的添 加 ,有 的 由 于 添 加 了 大 量 的 硫 酸 铵 , 在  沼 气 中 H2 含 量 高 达 1 .8 g m 之 多 ,其 含  S的 1  /   3 量 比不 添 加 硫 酸 铵 之 前 增 长 1 倍 之 多 。 1  

13 氧 化 铁 法 脱 硫 装 置  .
脱硫剂装置 多为塔式 , 图 1 示 。 如 所  

H S气 体 腐 蚀 性 很 强 , 过 量 空 气 时 , 燃 烧  2 有 就
生 成 S : ,在 有 水 蒸 气 的 环 境 中 ,就 变 成 硫 酸  O

( S 4 , 有 强 烈 腐 蚀 性 。 不 同 的 浓 度 下 , 酸  H2O ) 具 在 硫 的 露 点 在 9 - 6 ℃之 间 。接 触 到 金 属 , 别 是 有  0 10 特 色 金 属 就 要 发 生 腐 蚀 , 如 : 气 发 动 机 的 轴 承  例 沼 和 一 些 配 合 表 面 易 腐 蚀 ; 使 发 动 机 的 润 滑 油 变 
质 , 而加快发动机磨 损 。 从   为此 必 须 设 法 除 去 沼气 中 的 H2 体 ,使 处  S气

理 结 果 达 到 国 家 标 准 的要 求 。  
12 . 氧 化 铁 法 脱 硫 
罩气 

氧 化 铁 法 脱 硫 , 采 用 干 法 脱 硫 工 艺 , 氧 化  有

铁 法 和 活 性 炭 法 , 化 铁 法 脱 硫 效 果 和 经 济 性 都  氧

圈 1塔 式 千法脱 硫装 置 

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删 ,  

塔 内装 有 中 央 为 圆 孔 的 吊 筐 。叠 置 起 来 的 吊 

元 素 ,将 处 理 过 的 脱 硫 剂 ,转 换 到 第 2塔 循 环 使  用 。 装 置 中 约 8 % 的脱 硫 剂 要 经 过 萃 取 , 塔 内  0 各

筐 在 净 化 塔 中 心 形 成 的 圆 柱 形 沼 气 通 道 , 图 上  如
箭 头 所 表 示 的 方 向 。 沼气 由 塔 底 进 入 中 心 通 道 ,  

脱 硫剂经 过 活化萃 取过 筛 后要损 失掉 一部 分 , 只 
能用新鲜脱硫 剂来补充 。   连 续 脱 硫 装 置 节 约 了脱 硫 的处 理 费 用 ,并 实  现 工 艺 过 程 的 连 续 性 。 当 脱 硫 器 出 口沼 气 中 H2  s

并 均 匀 分 布 进 入 各 个 吊筐 中 , 过 脱 硫 剂 层 后 进  通

八= [  =

入 吊 筐 与塔 壁 形 成 的 空 隙 内 ,而 由塔 侧 壁 排 出 。   气 体 以 正 常 的 速 度 通 过 脱 硫 剂 时 , 米 厚 脱 硫 剂  每
的 阻 力 为 1 2 - 4 2 P 。 沼 气 与 脱 硫 剂 接 触 时  2 6 25  a 间 , 般 取 5 - 0   。脱 硫 后 沼 气 中 含 硫 化 氢 量  一 0 30s

含 量 超 过 使 用 要 求 指 标 时 ,即 使 脱 硫 剂 中 硫 化 铁 
含 量 未 到 3 % , 应 进 行 脱 硫 剂 的 再 生 , 生 过  0 也 再 程 要 控 制 好 床 层 温 度 , 般 为 3 - 0 ℃ , 高 不  一 07 最
能 超 过 9 ℃。 0  

应 降低 到 1 - 0 mg m  脱 硫 器 的 直 径 D, 般 按  0 2  / 。 一
H D= ~ / 2 3值 选 取 。脱 硫 器 其 它 尺 寸 , 图 2标 注  按 尺 寸 关 系 计 算 。脱 硫 剂 宜 分 层 安 装 , 求 再 生 或  要
更换方便 。  

对 于 吸 附 硫 量 较 小 的情 况 ,一 般 采 用 空 气 再 

生, 当床 层 温 度 升 高 过 快 时 , 用 关 小 空 气 进 气 阀  则
来控制温度 。 对于 含 硫 量 大 的情 况 , 要 采 取 强 制  则
通气再生 。  

/ 、\ ( 厂 \  

再 生过程 所需 时间取决 于 吸硫 量 的多少 , 吸 
硫 量 多 , 生 过 程 长 ; 则 再 生 过 程 短 。 再 生 一 般  再 否



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为 2 3次 。 待 床 层 温 度 不 再 上 升 , 进 口 和 出 口 - 而  
空 气 中 的含 氧 量 基 本 相 等 时 ,则 表 明再 生 过 程 结 
束。  

2 沼 气 工 程 的起 动 
(  





(  

在 系统 运 行 温 度 确 定 后 ,要 选 择 接 种 物 ( 菌 

种 ) 是 否 选 择 相 同 的菌 种 , 富 集 多 少 菌 种 , 定  。 或 决 系 统 起 动 速 度 的 快 慢 。 于各 地 具 体 条 件 差 异 , 由 监  测 手 段 不 同 ,起 动 时 的 操 作 方 式 也 不 会 是 一 个 模 
式 , 能是类 同。 只  

图 2 脱 硫 器 主 要 尺 寸 简 图 

1 . 硫 器 的 使 用  . 1 4 i ; c

连 续 干 法 脱 硫 器 , 般 采 用 3个 脱 硫 塔 串联  一 工 作 , 图 3所 示 。 如  

( ) 择 接 种 物  1选 有 条 件 的 地 方 , 理 同类 废 水 , 接 种 同类 污  处 应 泥 , 保 持 沼气 微 生 物 生 态 环 境 的 一 致 ; 以 当地 不 具  备 这 样 的条 件 , 要 在 驯 化 上 下 功 夫 , 动 的 时 间  需 起 要 长 些 , 度 会 慢 些 。 气 发 酵 消 化 器 排 出 的 污 泥  速 沼 和 污 水 沟 底 正 在 发 泡 的 活 性 污 泥 ,都 可 作 为选 取 
接 种 物 的对 象 。   () 2 茵种 的驯 化 富 集 

菌 种 的 驯 化 富 集 可 在 新 建 成 的 消 化 器 内 进  行 ,也 可 在 其 它 的 容 器 内进 行 。 取 来 的活 性 污 泥 
话化   话化   话化  

( 种 ) 多 越 好 , 加 入 适 量 的 处 理 原 料 , 量 为  菌 越 再 数 菌 种 量 的 6 1 %份 额 。菌 种 和 原 料 的 混 合 液 在  %- 0 装 置 内作 好 保 温 , 逐 渐 升 温 , 果 是 中温 或 高 温  再 如 运 行 , 逐 渐 升 温 到 3 ℃或 5 ℃ , 调 节 使 p   要 5 4 并 H

图 3 连 续式 干法 脱硫 

颗 粒 状 脱 硫 剂 是 相 互 转 换 使 用 , 鲜 脱 硫 剂  新 首 先 装 入 第 3塔 , 后 由 第 3塔 排 出 , 过 活 化  然 经

在 68 72范 围 。每 隔 7 8天 加 入 新 料 液 一 次 , .- . - 数 
量 仍 为装 置 内料 液 的 5 1 % , %- 0 以此 继 续 下 去 。 驯 

萃 取 后 , 次 再 装 入 第 2塔 和 第 1塔 。 脱 硫 剂 从  依 第 1塔 排 出 , 采 用 过 氯 乙 烯 萃 取 脱 硫 剂 中 的硫  再

化 富 集 过 程 就 是 为 沼 气 微 生 物 创 造 沼 气 发 酵 所 必 

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要 的生 活 条 件 , 要 条 件 是 适 宜 的 温 度 和 p 值 , 首 H   每 次 加 入 新 料 液 的 多 少 也 是 由 驯 化 富 集 起 来 菌 

点 以及 排 水 处 的 这 些 数 据 。 过 这 些 数 据 的 监 测 , 通  

控 制 污 泥 的 回流 量 、 料 量 和进 料 温 度 等 , 上 述  进 把 参 数 列 成 表 格 ,或 通 过 这 些 数 据 分 析 p 值 和 温  H
度 的变 化 趋 势 , 导 系 统 安 全 运 行 。 指  
4 安 全 防火 

种 p 值 的高低所确定 。 H  
( ) 动 运 行  3起

把 富 集 的 菌 种 投 入 到 消 化 器 内 , 于 较 小 容  对 积 的消化器 , 种 量约 占总容积 的 13较 大容积  菌 /; 的消化器 , 富集 的 菌 种 可 以适 当 小 于 容 积 的 1 3   /。 然 后 按 正 常 运 行 状 态 封 闭 消 化 器 ,接 通 全 系 统 ,   使 富 集 的菌 种 逐 步 升 温 到 系统 的 运 行 温 度 。 中温  运 行 的 系 统 , 温 到 3  ̄   【, 温 运 行 的 系 统 , 升 5 1c 高 =   升 温 到 5  ̄   【。 目前 对 菌 种 升 温 速 度 持 有 不 同  4 1c = 观 点 , 种 观 点 是 采 用 间 断 升 温 办 法 , 次 升 温  一 每 2 3 c , 着 稳 定 2 3天 , 后 重 复 进 行 , 至 升   ̄  【 接 =  ̄ 然 直
温 至 3   【 5  【。 另 一 种 观 点 主 张 快 速 升 温 , 5 c或 4 c = =   每 小 时升 温 1 c 。  【   =

为 确 保 沼 气 工 程 运 行 安 全 可靠 ,除 了 沼气 专 

业 技 术 要 求 以外 , 发 酵 罐 和 储 气 罐 浮 罩 顶 盖 上 , 在   要 加装 安 全 窗 ,整 体 工 程 系统 设 计 要 符 合 建 筑 设 
计 防火规范 和建筑物防雷设计 规范 。  
( ) 全 生 产  1安

① 制 定 安 全 生 产 规 程 以 及 防 火 措 施 ,形 成 规  章 制 度 , 贴 在 沼 气 站 醒 目的地 方 ; 张  

② “ 严 禁 烟 火 ”“ 人 免 进 ” 、闲 的警 示 牌 要 挂 在 
站 内重 要 的 防 火 区或 外 来 人 出 入 的场 所 ;   ⑧ 气 站 内设 有 必 要 的 防 火 栓 、防 火 器 材 并 指  定专人管 理 ;   ④ 沼气 站 内设 有 固 定 的兼 职安 全 员 ,定 期 检  查 安 全 生 产 和 防火 制度 执 行 情 况 ,督 促 检 查 及 时 

在 起 动 运 行 时 , 装 备 监 测 手 段 , 别 是 对  要 特 处 理 食 品 工 业 废 水 中要 求 达 标 排 放 的 工 程 。简 单  的做 法 是 控 制 好 发 酵 料 液 的 温 度 和 p 值 在 最 佳  H 范 围 之 内 。 应 该 监 测 排 出液 的 C DQ含 量 、 除  还 O 去 率 及 消 化 器 的消 化 负荷 。 起 动 运 行 阶 段 C DQ去  O

消 除 不 安 全 因素 的 隐 患 ;   ⑤ 沼 气 生 产 设 备 顶 部 应 该 装 有 安 全 阀 、安 全  窗 。 气 应 经 过 净 化 等 措 施 ; 气输 气 管 道 应 装 有  沼 沼
阻火 器和冷凝水排 水装置 ;   ⑥ 沼 气 阻 火 器 采 用 不 锈 钢 细 丝 网制 成 球 状 或 

除率 要适 当放 宽 , 以满 足 最佳 p 的要 求 。 H  
每 次 进 料 要 在 预 处 理 阶 段 升 温 到 系 统 的 运 

行 温 度 , 使 新 料 液 p 值 控 制 在 65 7范 围 内 , 并 H . ̄  
每 次 加 入 量 是 消 化 器 内料 液 的 5 1 % ,进 料 量  %~ 0

滚 筒形 , 入输气管道起 阻火作用 ; 装  
⑦ 冷 凝 水 排 水 器 应 安 装 在 管 路 的低 点 处 , 便 

多 少 , 消 化 器 内料 液 p 值 高 低 来 确 定 。每 间 隔  由 H 7 8天 加 料 一 次 , 至 消 化 器 内 的 料 液 向外 溢 流 ,  ̄ 直   这 为 该 系 统 起 动 的 第 一 阶 段 。 此 后 , 渐 缩 短 每  逐 次 进 料 间 隔 , 渐 增 加 每 次 进 料 量 , 至 通 过 实  逐 直

于 排 水 ; 操 作 方 便 , 阀 门 安 装 在 阀 井 内 ; 管  为 将 在
路 的 适 当位 置 安 装 补 偿 器 , 以防 热 胀 冷 缩 损 害 管 
路。   ( ) 火 防暴  2防

践 得 出 每 天 的 最 大 进 料 量 , 能 满 足 消 化 器 正 常  并
运 行 。 如 果 是 达 标 排 放 的 环 保 工 程 , 还 要 满 足 

① 沼 气 中 的 甲烷 比 空 气 轻 , 易 着 火 , 空 气  容 与

C Q去 除 率 指 标 , 同 时 也 可 以 得 出 消 化 器 的最  OD
大 消 化 负 荷 , 就 是 每 天 每 立 方 米 消 化 容 积 消 化  也 多 少 公 斤 C Q , 单 位 是 : g (  d 。 至 此 起  OD 其 k/m ?) 动 运 行 阶段 结 束 , 后 为 日常 运 行 阶 段 。 此   3 大 中型 沼 气 工 程 运 行 管 理  日常 的 管 理 可 分 为 运 行 、 制 、 验 和 机 修  控 化

或 氧 气 混 合 达 到 一 定 比 例 时 ,就 成 为 一 种 易 爆 炸  的 混 合 气 , 到 明 火 就 会 发 生 爆 炸 ; 气 中含 甲 烷  遇 空
2 % ̄ 0 5 3 %时 , 人 畜 会 产 生 一 定 的麻 醉 作 用 。 要  对

求 储 存 和 输 送 沼 气 的罐 体 和 管 道 周 围 ,有 良好 的 
通风措施 ;  

() 爆 炸 危 险 的房 间 , 窗 应 向外 开 启 , 计  2有 门 设 有 足 够 的泄 爆 系 数 , 内应 设 有 可 燃 气 体 报 警 器 , 室  
并 与排 风 扇 开 关 连 锁 ;   ⑧ 气 站 内 的 电 器设 备 ,必 须 具 有 防爆 设 施 或  者 防爆 电 器 ;   ④ 沼 气 站 应 安 装 避 雷 针 , 地 电阻 ≤1     接 0 n。

等 几 部 分 。 不 论 是 运 行 的 操 作 者 , 是 化 验 员 都  还
必 须 熟 悉 工 艺 流 程 和 设 备 的 操 作 规 程 ; 时 巡 视  按 检 查 并 准 确 填 写 运 行 记 录 。一 旦 在 巡 视 检 查 中 发 

现 异 常 现 象 , 及 时 上 报 并 做 好 维 修 处 理 。 每 班  要
记 录 应包 括 当班 进 料量 、进 料 温 度 、 H 值 及 每 周  p


次 的 C DQ值 、 S值 等 ;还 应 该 包 括 各 个 采 样  O S

(待 续 )  



 


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