沼氣技術(shù)詳細(xì)介紹

沼氣技術(shù)詳細(xì)介紹第一頁，共79頁。名詞解釋FM 未經(jīng)處理的新鮮物料(原物料)TS 物料干重(在105°C溫度下烘干24小時(shí)以上稱量)oTS 干重質(zhì)量中的有機(jī)物含量(在550°C) 可發(fā)酵成份CSB 化學(xué)需氧量(水樣中有機(jī)物被強(qiáng)氧化劑氧化時(shí)所消耗的氧的總量)FOS 可揮發(fā)性有機(jī)酸(乙酸到戊酸)BG 沼氣第二頁，共79頁。沼氣的成份甲烷二氧化碳氮?dú)庋鯕鈿錃饬蚧瘹浒睔馑?第三頁，共79頁。有氧與無氧發(fā)酵的區(qū)別Nach[5]有氧和無氧發(fā)酵的碳質(zhì)量平衡有氧無氧4第四頁，共79頁。4-級發(fā)酵理論Methanbildung(Methanogenese)HydrolyseVers?uerung(Acidogenese)Essigs?urebildung(Acetogenese)發(fā)酵性細(xì)菌產(chǎn)乙酸菌食乙酸產(chǎn)甲烷菌水解酸化產(chǎn)乙酸甲烷化有機(jī)垃圾碳水化合物脂肪蛋白質(zhì)丙酸脂肪酸酒精其他有機(jī)化合物水，二氧化碳，乙酸微生物的增加繁殖5第五頁，共79頁。無氧條件下可降解性角蛋白纖維素脂肪半纖維素糖淀粉蛋白質(zhì)(粘蛋白)木質(zhì)素絕對不行很差一般好很好降解性物料種類6第六頁，共79頁。沼氣設(shè)施的組成物料接收區(qū)沼氣的利用沼渣處理生物反應(yīng)過程/發(fā)酵預(yù)處理7第七頁，共79頁。沼氣設(shè)備的組成發(fā)酵物料接收區(qū)發(fā)酵物料堆積物料的預(yù)處理發(fā)酵罐進(jìn)料甲烷化反應(yīng)(發(fā)酵罐)二級發(fā)酵罐沼渣存儲(chǔ)罐沼氣系統(tǒng)發(fā)電輔助設(shè)施(門，圍墻，燈)8第八頁，共79頁。沼氣廠樣例Bockelwitz-Marschwitz堆積區(qū)發(fā)酵罐進(jìn)料發(fā)酵罐二級發(fā)酵罐沼渣存儲(chǔ)罐沼氣系統(tǒng)接收區(qū)第九頁，共79頁。物料接收區(qū)作用物料的周轉(zhuǎn)物料的臨時(shí)存儲(chǔ)

與沼渣混合物料進(jìn)料檢查

進(jìn)料質(zhì)量記錄進(jìn)料數(shù)量記錄地秤稱量車輛上物料的重量綠色植物垃圾的接收區(qū)第十頁，共79頁。物料接收區(qū)卸料區(qū)的大小取決于:運(yùn)料的車輛的大小，高度，重量轉(zhuǎn)運(yùn)運(yùn)輸傾泄物料?直通?需要換車?附加的機(jī)械?臨時(shí)堆積物料的數(shù)量

卡車帶掛車拖拽曲線帶翻斗卸料的生活垃圾裝運(yùn)卡車第十一頁，共79頁。物料堆放區(qū)新建的用于卡車卸料堆放區(qū)卡車卸下的玉米秸稈堆放區(qū)堆放生活垃圾的深坑生物有機(jī)垃圾傾泄區(qū)第十二頁，共79頁。發(fā)酵原料的預(yù)處理發(fā)酵原料的預(yù)處理要滿足發(fā)酵法工藝的要求，包含下列幾點(diǎn):分揀和雜質(zhì)分離粉碎混合勻質(zhì)化衛(wèi)生消毒處理這些機(jī)械的設(shè)計(jì)取決于處理的數(shù)量滾篩多軸破碎機(jī)第十三頁，共79頁。發(fā)酵罐發(fā)酵罐是在密閉的狀態(tài)下工作的，它是沼氣廠的核心。每天都有發(fā)酵原料被泵送到發(fā)酵罐(發(fā)酵罐進(jìn)料)。為使氣體的生產(chǎn)量提高，控制定量的進(jìn)料就十分重要。這樣沼氣產(chǎn)生的4個(gè)階段就能建立一個(gè)平衡。發(fā)酵罐必需是有氣密性和液密性。除此外，還要考慮到實(shí)驗(yàn)樣品采樣和清除罐底沉積。發(fā)酵罐的基本部件:發(fā)酵罐的加熱裝置絕熱層攪拌裝置測量，感應(yīng)，自動(dòng)控制系統(tǒng)

第十四頁，共79頁。發(fā)酵罐德累斯頓污水處理廠里斯本的餐廚垃圾發(fā)酵設(shè)施科特布斯的沼氣生產(chǎn)和技術(shù)服務(wù)中心Schlegel沼氣廠第十五頁，共79頁。沼氣系統(tǒng)沼氣系統(tǒng)包括沼氣管道，沼氣存貯，沼氣處理，和相關(guān)的安全技術(shù)。氣體管道和安全技術(shù)過濾冷凝除水存儲(chǔ)沼氣處理除硫升壓將氣體凈化成天然氣質(zhì)量.第十六頁，共79頁。設(shè)計(jì)規(guī)模設(shè)計(jì)沼氣廠過程中，其整體計(jì)算要解釋兩個(gè)問題:對于某一指定的物料，沼氣廠將建多大理想大小規(guī)模的沼氣廠將處理多少物料?第十七頁，共79頁。沼氣廠結(jié)構(gòu)示意圖Substrat-bevorratung/Aufbereitung沼氣廠原料/貯存/預(yù)處理沼渣運(yùn)營商余熱利用并網(wǎng)資金地點(diǎn)運(yùn)輸條件(距離)建設(shè)場地及周圍第十八頁，共79頁。資金運(yùn)營設(shè)計(jì)/籌備第十九頁，共79頁。物料的來源物料質(zhì)量的明確物料的數(shù)量結(jié)構(gòu)物料形成的時(shí)間有約束力的長期供應(yīng)合同(安全性)

規(guī)則1:物料的取得項(xiàng)目開發(fā)中重要的任務(wù)第二十頁，共79頁。準(zhǔn)則2:地點(diǎn)-建設(shè)面積地基性質(zhì)周邊市政設(shè)施:交通的開發(fā)供電網(wǎng)，天然氣管網(wǎng)，自來水管道，污水管道以及電信通訊的連接周圍附近鄰居的反應(yīng)設(shè)計(jì)方面的規(guī)定(國家部門)

項(xiàng)目開發(fā)中重要的任務(wù)第二十一頁，共79頁。規(guī)則3:選擇最佳的能源的利用方式項(xiàng)目開發(fā)中重要的任務(wù)第二十二頁，共79頁。沼氣利用的方式

沼氣利用的方式原地使用異地使用*

熱(冷)電聯(lián)產(chǎn)

供熱(鍋爐)

凈化后作為車輛燃料(加油站)*使用的條件類似于原地使用

與微型的天然氣網(wǎng)進(jìn)行并網(wǎng)

處理及凈化后進(jìn)入天然氣管網(wǎng)第二十三頁，共79頁。熱電聯(lián)產(chǎn)熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)第二十四頁，共79頁。能源使用沼氣的經(jīng)驗(yàn)值甲烷:

~10kWh/m3甲烷含量為60%的沼氣: ~6kWh/m3熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電機(jī)的效率?電效率: ~40%?熱效率: ~43%?熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電機(jī)的全年標(biāo)準(zhǔn)工作運(yùn)作時(shí)間~8000Bh/a第二十五頁，共79頁。沼氣廠全年熱能需要及供應(yīng)曲線圖沼氣廠熱能供應(yīng)附近的熱網(wǎng)對熱能的需要第二十六頁，共79頁。沼氣的凈化處理和并網(wǎng)沼氣的凈化處理(壓力水清洗)Abgasnachbehandlung(RTO)(Methanverlust<0,2%gem??EEGbzw.Gasnetzzugangsverordnung)并網(wǎng)設(shè)備沼氣廠尾氣處理第二十七頁，共79頁。車輛的燃料凈化后作為車輛燃料(加油站)優(yōu)點(diǎn):

到2015年沒有能源稅

到2018年天然氣的繳稅優(yōu)惠

可以使用價(jià)格低廉的有機(jī)生物垃圾進(jìn)行發(fā)酵缺點(diǎn):

需要進(jìn)行沼氣的凈化和加壓

需要附屬設(shè)施投資(氣體凈化設(shè)備,壓力罐,加油站)目前在德國存在的9個(gè)生物甲烷加油站提供純度為100%的生物甲烷Quelle:

KraftundStoffDannenbergGmbH&Co.KG第二十八頁，共79頁。不同的發(fā)酵工藝工藝特點(diǎn)工藝方法發(fā)酵罐進(jìn)料含水量濕式發(fā)酵工藝<15%含固率干式發(fā)酵工藝>20%含固率溫度中溫發(fā)酵36-39°C高溫發(fā)酵54-58°C運(yùn)行方式1不間斷間斷(批量處理)運(yùn)行方式2一級兩級進(jìn)料單一物料發(fā)酵混合物料發(fā)酵工藝的選擇要根據(jù)發(fā)酵原料第二十九頁，共79頁。智康的沼氣工藝對于物料選擇正確的方法

結(jié)構(gòu)固定可以堆積的垃圾松散的垃圾比如，餐廚垃圾簡單的垃圾比如，牛糞水2-級,2-段

干式發(fā)酵工藝，智康工藝2-級濕式發(fā)酵工藝采用中央攪拌的高發(fā)酵罐1-或2-級濕式發(fā)酵工藝，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)酵罐

30?GICON30第三十頁，共79頁。濕式發(fā)酵法工藝31可再生的能源經(jīng)濟(jì)作物為發(fā)酵原料?GICON第三十一頁，共79頁。?正確的方法:濕式發(fā)酵法工藝綠化廢棄物垃圾:草

干式或濕式發(fā)酵法農(nóng)業(yè)產(chǎn)品及副產(chǎn)品:農(nóng)業(yè)廢棄物(比如動(dòng)物的糞便)糞水能源作物糊狀的垃圾

，淤泥和食品加工廠的廢渣:油，脂肪餐廚垃圾松散的垃圾超市的蔬菜垃圾帶包裝的食品第三十二頁，共79頁。?接收&預(yù)處理濕式發(fā)酵法工藝固定式攪拌機(jī)農(nóng)業(yè)廢棄物的接收池同時(shí)帶預(yù)處理功能臨時(shí)的貯存(當(dāng)天物料貯存)混合和勻質(zhì)化第三十三頁，共79頁。?預(yù)處理濕式發(fā)酵法工藝必要的預(yù)處理:破碎并且分離塑料和金屬處理松散的蔬菜市場垃圾和有包裝的食品垃圾第三十四頁，共79頁。?Pre-Treatment濕式發(fā)酵法工藝移動(dòng)式底板進(jìn)料機(jī)械接收固體的物料和垃圾主要是均質(zhì)的垃圾(比如秸稈)第三十五頁，共79頁。?運(yùn)用濕式發(fā)酵法工藝處理農(nóng)業(yè)廢棄物的扁平形狀的鋼筋混凝土的發(fā)酵罐濕式發(fā)酵法工藝第三十六頁，共79頁。?立式攪拌的高發(fā)酵罐濕式發(fā)酵法工藝第三十七頁，共79頁。進(jìn)料餐廚垃圾農(nóng)田垃圾糞水淤泥

or電(出售)熱(出售)肥料(作為副產(chǎn)品出售，可以在任何地方應(yīng)用)沼氣(出售)沼渣貯存罐散發(fā)極少的臭味濕式發(fā)酵法工藝第三十八頁，共79頁。食品垃圾接收單元開袋，分離塑料雜質(zhì)分離其他的雜質(zhì)螺旋擠壓快速集中堆肥后期堆肥電和熱Soliddigestateflare發(fā)酵罐&換熱水解反應(yīng)接收/緩存后期發(fā)酵罐&貯氣柜Woodchipsdecanter比如:污泥+食品垃圾

濕式發(fā)酵法工藝物料接收單元(貯存罐)電和熱分離后的沼液渣液分離機(jī)火炬第三十九頁，共79頁。FinaEnerjiHolding/CIP項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)(Tomato)第四十頁，共79頁。垃圾處理的濕式發(fā)酵法垃圾的濕式發(fā)酵法

包括濕式預(yù)處理?GICON第四十一頁，共79頁。濕式發(fā)酵法-濕式預(yù)處理濕式預(yù)處理流程圖流體緩存罐除砂罐除砂機(jī)?GICON第四十二頁，共79頁。濕式發(fā)酵法-濕式預(yù)處理開袋機(jī)與分揀雜質(zhì)過濾器除砂機(jī)?GICON第四十三頁，共79頁。濕式發(fā)酵法優(yōu)點(diǎn):

與其他的液態(tài)的有機(jī)廢棄物共同發(fā)酵，含固率低，低稠度的物料通過泵來輸送。中央攪拌器受力較小。因此，因維修檢修而停運(yùn)的時(shí)間較短。缺點(diǎn):為使物料達(dá)到可泵送的狀態(tài)，工藝上復(fù)雜，消耗能源，并且分離出大量雜質(zhì)。消毒化需要在單獨(dú)的容器中進(jìn)行。44?GICON第四十四頁，共79頁。間歇式干式發(fā)酵法間歇式干式發(fā)酵法-智康工藝?GICON第四十五頁，共79頁。干式發(fā)酵法比較沼氣主要是產(chǎn)生在第一級發(fā)酵第一級發(fā)酵需要很大的罐沒有后期發(fā)酵罐較小的滲濾速度滯留時(shí)間長(4到6周)接種需要用20-60%的沼渣需要對滲濾液，滲濾器的墻體和底板進(jìn)行加熱無攪拌器46沼氣產(chǎn)生于第一和第二級(后期)發(fā)酵，產(chǎn)氣量大致相等。比較大的第二級發(fā)酵罐中等的滲濾速度中等的滯留時(shí)間(3-4周)與沼渣混合進(jìn)行接種無攪拌設(shè)備第一級較小的滲濾器較小的甲烷反應(yīng)器滲濾速度快甲烷的生成主要在甲烷反應(yīng)器中,水解主要在第一級過程中進(jìn)行較短的滯留時(shí)間(2-3周)沒有攪拌設(shè)備較高的建設(shè)投資一級反應(yīng)旋轉(zhuǎn)的部件以及攪拌器，對物料進(jìn)行翻動(dòng)和輸送較大的部件磨損不需要與沼渣進(jìn)行接種

滯留時(shí)間3到4周GICON?GICON第四十六頁，共79頁。?47結(jié)論:分開的調(diào)節(jié)水解和甲烷化反應(yīng):為不同的菌種制造相應(yīng)的生長繁殖條件水解反應(yīng)只在滲濾器中進(jìn)行,可以不接種甲烷化反應(yīng)在高效的反應(yīng)器中進(jìn)行:沼氣的生產(chǎn)可以調(diào)節(jié)控制沼氣中的甲烷含量明顯的高兩段,兩級,間歇式干式發(fā)酵法–智康工藝示意圖德國專利號(hào):102004053615.5Patent美國專利號(hào):7854840與BTU共同開發(fā)智康工藝–干式發(fā)酵法填充料物料堆積用工藝水進(jìn)行噴淋滲濾液導(dǎo)流滲濾器帶排水聯(lián)合貯存罐多余的水自來水滲濾液工藝水WT甲烷反應(yīng)器WT沼氣換熱器換熱器第四十七頁，共79頁。?選擇針對于不同的垃圾的正確的工藝方法:48居民生活垃圾:源頭分離的生物垃圾混合垃圾中的有機(jī)成份綠化植物:草樹木和灌木枝農(nóng)業(yè)廢棄物:飼養(yǎng)動(dòng)物的糞便稻草秸稈智康工藝–干式發(fā)酵法第四十八頁，共79頁。固化床反應(yīng)器-水力滯留時(shí)間≈14-20h-場地占用小滲濾液發(fā)酵:CSB濃度高,低含固率·填料沼液沼氣70-80%CH4,硫化氫<200ppm49GICONVerfahren–DerMethanreaktor?GICON第四十九頁，共79頁。Biogasproduktioninm3/hAbschaltenderPerkolatzufuhrzumMethanreaktorAbschaltenderPerkolatzufuhrzumMethanreaktorSchnelleWiederauf-nahmederPerkolatzu-fuhrzumMethanreaktorVersuchszeit[h]LangsameWiederauf-nahmederPerkolat-zufuhrzumMethanreaktor50智康工藝–甲烷反應(yīng)器的可控性關(guān)閉甲烷反應(yīng)器的水解液的進(jìn)入關(guān)閉甲烷反應(yīng)器的水解液的進(jìn)入迅速打開甲烷反應(yīng)器的水解液的進(jìn)入緩慢打開甲烷反應(yīng)器的水解液的進(jìn)入實(shí)驗(yàn)時(shí)間?GICON第五十頁，共79頁。?51智康工藝–按照德國生物垃圾處理的規(guī)定進(jìn)行高溫發(fā)酵證實(shí)消毒的效果:高溫>50°C16天的滲濾過程2011年9月在科特布斯的實(shí)驗(yàn)廠由INFU公司的Plancotec測試得出結(jié)論:第五十一頁，共79頁。運(yùn)進(jìn)滲濾器進(jìn)行發(fā)酵實(shí)驗(yàn)設(shè)備的3-D結(jié)構(gòu)視圖高效的甲烷反應(yīng)器智康工藝–科特布斯的研發(fā)中心52?GICON第五十二頁，共79頁。間歇式干式發(fā)酵法

智康工藝按照智康工藝在加拿大溫哥華建造的處理生物有機(jī)垃圾的沼氣廠

?GICON第五十三頁，共79頁。間歇式干式發(fā)酵法

智康工藝優(yōu)點(diǎn):高溫運(yùn)行(在發(fā)酵過程中進(jìn)行消毒)效率最大化以及穩(wěn)定的工藝反應(yīng)資源豐富的進(jìn)料，可靠的處理不同種類可堆積的物料。

雜質(zhì)的干擾可以被忽略。堅(jiān)固不易損壞的物料處理機(jī)械。能源消耗低。缺點(diǎn):只有可堆積的進(jìn)料才可以進(jìn)行處理。54?GICON第五十四頁，共79頁。沼氣設(shè)施從方案到試運(yùn)行方案與項(xiàng)目的開發(fā)為避免業(yè)主的投資風(fēng)險(xiǎn)，在投資建設(shè)初期智康的研發(fā)中心進(jìn)行了物料的發(fā)酵實(shí)驗(yàn)總體設(shè)計(jì)(所有的設(shè)計(jì)階段,項(xiàng)目監(jiān)控,試運(yùn)行)作為總包開展交鑰匙項(xiàng)目

設(shè)備的優(yōu)化(技術(shù)上和運(yùn)營方面)通過研發(fā)不斷的來優(yōu)化和開發(fā)新的沼氣工藝智康沼氣技術(shù)的服務(wù)范圍55?GICON第五十五頁，共79頁。BiogasKnow-howundTechnologie垃圾發(fā)電?GICON第五十六頁，共79頁。概論在世界范圍內(nèi)的貯備性能源中，垃圾具有最快的增長潛力。垃圾填埋和焚燒不能僅僅作為處理垃圾的唯一途徑第五十七頁，共79頁。?58避免非規(guī)范性垃圾填埋造成的危害

甲烷排放危害健康水土污染無法控制的有機(jī)物降解智康沼氣技術(shù)第五十八頁，共79頁。新建設(shè)的垃圾填埋

有機(jī)成份智康沼氣技術(shù)第五十九頁，共79頁。X垃圾填埋甲烷排放100%100%垃圾填埋甲烷排放60%100%垃圾填埋甲烷排放35%5%X開發(fā)綠色能源項(xiàng)目第六十頁，共79頁。武夷市固廢每年產(chǎn)生大約120,000噸武夷市開發(fā)綠色能源的項(xiàng)目建議計(jì)劃成份可回收不可回收

紙纖維/皮革塑料金屬玻璃竹子/木頭有機(jī)物質(zhì)灰土磚瓦碎塊%9,175,0713,150,943,646,034712,12,9第六十一頁，共79頁。應(yīng)用于居民不分類生活垃圾或者在源頭分類的生物有機(jī)垃圾第六十二頁，共79頁。BiogasKnow-howundTechnologie樣例項(xiàng)目63?GICON第六十三頁，共79頁。滲濾器

科特布斯沼氣生產(chǎn)和技術(shù)服務(wù)中心 (智康工藝沼氣廠,發(fā)電功率900kW)智康工藝–科特布斯沼氣生產(chǎn)和技術(shù)服務(wù)中心第六十四頁，共79頁。業(yè)主項(xiàng)目科特布斯沼氣生產(chǎn)和技術(shù)服務(wù)中心沼氣設(shè)施的電功率為350kW建設(shè)時(shí)間2009/2010建設(shè)的地點(diǎn)Cottbus合同金額保密智康合同的服務(wù)范圍項(xiàng)目建設(shè)申請施工安裝設(shè)計(jì)委托合同編寫咨詢和監(jiān)理試運(yùn)行運(yùn)營

GICONGmbH智康工藝–科特布斯第六十五頁，共79頁。德國的Sch?llnitz農(nóng)業(yè)廢棄物為原料的沼氣發(fā)電項(xiàng)目電功率為250-kWel智康工藝–Sch?llnitz66?GICON66第六十六頁，共79頁。?67智康工藝–安陽項(xiàng)目設(shè)計(jì)中國河南省安陽市的樣例項(xiàng)目(項(xiàng)目的施工安裝設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束)第六十七頁，共79頁。68智康工藝–溫哥華項(xiàng)目加拿大溫哥華

項(xiàng)目–生物有機(jī)垃圾處理能力每年30,000噸?GICON第六十八頁，共79頁。?GICON69智康工藝–溫哥華項(xiàng)目加拿大溫哥華

項(xiàng)目–生物有機(jī)垃圾處理能力每年30,000噸第六十九頁，共79頁。業(yè)主項(xiàng)目滲濾發(fā)酵設(shè)施建設(shè)時(shí)間從2009地點(diǎn)埃爾福特(德國)投資額保密智康合同的服務(wù)范圍

設(shè)計(jì)建設(shè)監(jiān)理

試運(yùn)行TUTThüringerUmwelt-

technikGmbH智康工藝–埃爾福特(德國)第七十頁，共79頁。機(jī)械生物處理設(shè)施

RABAErfurt–試運(yùn)行于2010年12月12日智康工藝–埃爾福特(德國)71?GICON第七十一頁，共79頁。德累斯頓/克洛徹的沼氣發(fā)電廠進(jìn)料: 每年9.500噸

玉米秸稈進(jìn)料

每年5.000m3牛糞水罐體積:

發(fā)酵罐2.700m3

二級發(fā)酵罐2.300m3

沼渣罐

2.700m3熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電機(jī): 電功率834kW試運(yùn)行:

2010濕式發(fā)酵法–德雷斯頓/克洛徹的沼氣發(fā)電廠第七十二頁，共79頁。業(yè)主項(xiàng)目克萊慕克柔沼氣發(fā)電廠建設(shè)時(shí)間2006-2007地點(diǎn)克萊慕克柔德國投資額保密智康服務(wù)范圍

初步和施工安裝圖設(shè)計(jì)提供整套的工藝及部件建設(shè)監(jiān)理試運(yùn)行，測試和性能檢驗(yàn)

LKLBioenergieGmbH&KleinMuckrowCo.KG濕式發(fā)酵法–克萊慕克柔73第七十三頁，共79頁。業(yè)主項(xiàng)目里斯本有機(jī)生物垃圾沼氣廠建設(shè)時(shí)間2007-2008地點(diǎn)葡萄牙里斯本投資額保密任務(wù)范圍建設(shè)監(jiān)理試運(yùn)行，測試和性能檢測運(yùn)行優(yōu)化LindeKCADresden濕式發(fā)酵法–