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沼气成分对沼氣發電機組的影响

編輯:江西康垚動力機電設備有限公司時間:2019-01-17

沼氣發電是沼氣利用最有效的途徑之一,但因沼氣中的雜質成分較多會對發電機組性能造成嚴重影響,從而制約了該天天看片的發展。本文主要通過對沼氣中雜質成分的分析,提出了相應的措施來保證發電機組的正常運行。

沼氣成分對發

動機運行的影響

在利用沼气发电过程中,由于沼氣發電機組本身设计和材料的特点,导致发电机组对沼气中的部分成分(如H2S、水分、固体杂质等)特别敏感,如果处理不好将导致发电机组无法正常运行。

1硫化氫對發電機組的影響

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症狀。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沈澱。沼氣在燃燒時,其中的H2S還能轉化爲腐蝕性很強的亞硫酸氣霧會汙染環境和腐蝕機器設備,同時H2S在潮濕的環境下對金屬管道、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。

利用沼气发电时沼气中的硫化氢会对沼氣發電機組的进气管道、增压器、中冷器、火花塞、气缸套、排气管和消音器等造成严重腐蚀影响机组寿命。所以沼气在进入发电机组之前必须进行沼气预处理,将H2S降到机组允许的范围内才能保证机组的可靠运行。

2水分對發電機組的影響

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

(a)發動機點火困難;

(b)降低燃燒室溫度,降低內燃機的效率;

(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的化合産生中間産物,對沼氣發電機組機器本身産生腐蝕,縮短機器的使用壽命,降低機器的可靠性。

3固體雜質對發電機組的影響

粉塵是大氣環境中涉及面最廣、危害最嚴重的一種汙染物。粉塵是發動機明確限制的雜質,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

针对发动机对沼气的要求,在沼气发动机前安装处理系统以解决了气源侧与用气侧的矛盾是目前解决沼氣發電機組利用问题的有效方法,主要表现在以下两个方面:

1降低氣體的相對濕度

水分的脫除,考慮到具體的情況,簡單分爲凝結水的脫除以及未凝結水脫除兩大部分,前者可以采用汽水分離器來實現,後者的實現較爲複雜,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,然後排除系統;

(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:采用特殊結構的膜材料,在特定的條件下將水從氣體中分出。

2降低氣體雜質成分含量

氣體中的雜質是比較複雜的成分,由于是針對發動機的利用,所以對雜質的判斷主要以發動機的要求爲准,主要有下面幾種:

(a)硫的去除:

以硫化氢为主的硫化物的去除主要有物理、化学以及生物三种方式。其中物理方法主要指物理吸附方式脱硫,这种方式操作简便,但往往需要占地较大的设备,而且吸附剂需要再生。化学方式指以化学反应的方式将硫固化下来,目前有干法及湿法,其差别主要是反应物的物理形态是固体还是液体的差别。生物法脱硫是目前比较新兴的一种方式,其主要原理是在反应罐中培养出合适的菌种,这些菌种以硫化物为养料,将其中的硫固定下来。 对于硫含量不高的气体,采用物理吸附或者干法脱硫一般比较经济实用,而且操作简便。

此外,根据我国的环保标准规定:沼气作为能源利用时,沼气中的H2S含量不得超过200mg/Nm3。因此沼气经过脱硫处理后需要采用沼气分析仪对沼气中H2S含量进行实时在线监测,为业主提供实时准确的数据参考,帮助其对沼气预处理工艺进行优化调整,提高沼氣發電機組进气品质,以保证H2S含量达到沼气发电的要求。

由于沼气成分复杂,除H2S外还含有CH4、CO2、O2等气体成分,如果要保证沼氣發電機組的沼气品质,提高沼气热值,保证沼气燃烧发电效率,除了要降低H2S含量,通过监测沼气中CH4、CO2的浓度,为优化厌氧发酵工艺,提高CH4含量,降低CO2含量提供参考依据,也是十分必要的。

因此,在進行沼氣分析儀選型時,不能選擇只能測量單一組分的硫化氫檢測儀,而是選擇配備預處理系統並可測量沼氣多組濃度的沼氣分析儀。如一體化沼氣分析系統Gasboard-9060,預處理系統保證了被測樣氣的潔淨性,有利于沼氣分析系統的長期穩定運行;同時測量沼氣中H2S、CH4、CO2、O2等氣體濃度,一台儀器解決沼氣多組分濃度的測量,且氣體間無交叉幹擾,保證了測量組分的全面性以及測量結果的准確性,同時也降低了企業的監測成本。

(b)粉塵(顆粒物)的去除:

通常采用過濾的方式將顆粒物限制在一定的範圍內。另外,某些顆粒可以在吸附的環節去除掉,爲達到較好的去除效果,一般對氣體中的顆粒物分級處理,設置不同精度的過濾器,逐級將顆粒物處理到系統最終的要求,這樣不僅可以降低精密過濾的成本,也可以增加系統運行的可靠性。

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