德国智康环境科技_沼气技术详细介绍

1、 GICON沼气工艺与技术沼气工艺与技术沼气工艺沼气工艺1 名词解释- FM未经处理的新鲜物料 (原物料)- TS物料干重 (在105C温度下烘干24 小时以上称量)- oTS干重质量中的有机物含量 (在550C) 可发酵成份- CSB化学需氧量 (水样中有機物被強氧化劑氧化時所消耗的氧的总量)- FOS可挥发性有机酸 (乙酸到戊酸)- BG沼气3沼气的成份 - Methan 50 bis 75 Vol-%- Kohlendioxid 25 bis 50 Vol-%- Stickstoff0 bis 7 Vol-%- Sauerstoff0 bis 2 Vol-%- Wasserstoff0

2、bis 1 Vol-%- Schwefelwasserstoff 0 bis 1 Vol-%- Ammoniak0 bis 1 Vol-% - Wasser2 bis 7 Vol-%甲烷二氧化碳氮气氧气氢气硫化氢氨气水4有氧与无氧发酵的区别Nach 5有氧和无氧发酵的碳质量平衡有氧无氧54-级发酵理论MethanbildungMethanbildung(Methanogenese)(Methanogenese)HydrolyseHydrolyseVersuerungVersuerung(Acidogenese)(Acidogenese)EssigsurebildungEssigsurebild

3、ung(Acetogenese)(Acetogenese)Organische AbfallstoffeKohlenhydrateFette EiweieH2, CO2, EssigsureH2, CO2, EssigsurePropionsure,Buttersure,Alkohole,andere org. VerbindungenMethan, CO2FermentativeBakterienAcetogeneBakterienMethanogeneBakterienBakterien-masseBakterien-masseBakterien-masse发酵性细菌产乙酸菌食乙酸产甲烷菌

4、水解酸化产乙酸甲烷化有机垃圾碳水化合物脂肪蛋白质丙酸脂肪酸酒精其他有机化合物水，二氧化碳，乙酸微生物的增加繁殖6无氧条件下可降解性Abbau-barkeitSubstratart (Beispiele)KeineSchlechtM溥igGutSehr gutFetteleZuckerStrkeHemi-zellulosenZelluloseProteine(Keratine)Proteine(Mucine)Lignin角蛋白纤维素脂肪半纤维素糖淀粉蛋白质(粘蛋白)木质素绝对不行很差一般好很好降解性物料种类7沼气设施的组成物料接收区沼气的利用沼渣处理生物反应过程 /发酵预处理8沼气设备的组成发酵

5、物料接收区发酵物料堆积物料的预处理发酵罐进料甲烷化反应 (发酵罐)二级发酵罐沼渣存储罐沼气系统发电辅助设施 (门，围墙，灯)沼气厂样例 Bockelwitz- Marschwitz堆积区发酵罐进料发酵罐二级发酵罐沼渣存储罐沼气系统接收区物料接收区作用物料的周转物料的临时存储 与沼渣混合物料进料检查 进料质量记录进料数量记录地秤称量车辆上物料的重量绿色植物垃圾的接收区物料接收区卸料区的大小取决于:运料的车辆的大小，高度，重量转运运输倾泄物料? 直通? 需要换车? 附加的机械?临时堆积物料的数量卡车带挂车拖拽曲线带翻斗卸料的生活垃圾装运卡车物料堆放区新建的用于卡车卸料堆放区卡车卸下的玉米秸秆堆放区

6、堆放生活垃圾的深坑生物有机垃圾倾泄区发酵原料的预处理发酵原料的预处理要满足发酵法工艺的要求，包含下列几点:分拣和杂质分离粉碎混合匀质化卫生消毒处理这些机械的设计取决于处理的数量滚筛多轴破碎机发酵罐发酵罐是在密闭的状态下工作的，它是沼气厂的核心。每天都有发酵原料被泵送到发酵罐 (发酵罐进料)。为使气体的生产量提高，控制定量的进料就十分重要。 这样沼气产生的4个阶段就能建立一个平衡。发酵罐必需是有气密性和液密性。除此外，还要考虑到实验样品采样和清除罐底沉积。发酵罐的基本部件: 发酵罐的加热装置绝热层搅拌装置测量，感应，自动控制系统 发酵罐德累斯顿污水处理厂里斯本的餐厨垃圾发酵设施科特布斯的沼气生产

7、和技术服务中心Schlegel 沼气厂沼气系统沼气系统包括沼气管道，沼气存贮，沼气处理，和相关的安全技术。 气体管道和安全技术 过滤 冷凝除水 存储 沼气处理 除硫 升压 将气体净化成天然气质量.设计规模设计沼气厂过程中，其整体计算要解释两个问题:对于某一指定的物料，沼气厂将建多大理想大小规模的沼气厂将处理多少物料?沼气厂结构示意图沼气厂结构示意图Substrat-Substrat-bevorratung / bevorratung / AufbereitungAufbereitung沼气厂沼气厂原料原料/ /贮存贮存/ /预处理预处理沼渣沼渣运营商运营商余热利用余热利用并网资金资金地点地点运

8、输条件运输条件 ( (距离距离) )建设场地及周围建设场地及周围资金运营设计/筹备物料的来源物料质量的明确物料的数量结构物料形成的时间有约束力的长期供应合同 (安全性) 规则规则1 1: : 物料的取得物料的取得项目开发中重要的任务项目开发中重要的任务准则准则 2: 2: 地点地点 - - 建设面积建设面积地基性质周边市政设施:交通的开发供电网， 天然气管网，自来水管道，污水管道以及电信通讯的连接周围附近邻居的反应设计方面的规定(国家部门) 项目开发中重要的任务项目开发中重要的任务规则规则 3: 3: 选择最佳的能源的利用方式选择最佳的能源的利用方式项目开发中重要的任务项目开发中重要的任务沼气

9、利用的方式 沼气利用的方式沼气利用的方式原地使用异地使用*- 热(冷)电联产- 供热 (锅炉)- 净化后作为车辆燃料 (加油站)* 使用的条件类似于原地使用- 与微型的天然气网进行并网 - 处理及净化后进入天然气管网热电联产热电联产发动机能源使用沼气的经验值甲烷: 10 kWh/m甲烷含量为60%的沼气:6 kWh/m热电联产发电机的效率电效率:40%热效率:43% 热电联产发电机的全年标准工作运作时间8000 Bh/a沼气厂全年热能需要及供应曲线图沼气厂热能供应附近的热网对热能的需要沼气的净化处理和并网沼气的净化处理 (压力水清洗)Abgasnachbehandlung (RTO)(Meth

10、anverlust 0,2% gem EEG bzw. Gasnetzzugangsverordnung)并网设备沼气厂尾气处理车辆的燃料净化后作为车辆燃料净化后作为车辆燃料 ( (加油站加油站) )优点优点: : 到2015年没有能源税 到2018年天然气的缴税优惠 可以使用价格低廉的有机生物垃圾进行发酵缺点缺点: : 需要进行沼气的净化和加压 需要附属设施投资(气体净化设备, 压力罐, 加油站) 目前在德国存在的9个生物甲烷加油站提供纯度为100%的生物甲烷Quelle: Kraft und Stoff Dannenberg GmbH & Co. KG不同的发酵工艺工艺特点工艺特点

11、工艺方法工艺方法发酵罐进料含水量湿式发酵工艺20% 含固率温度中温发酵36- 39C高温发酵54- 58C运行方式 1不间断间断(批量处理)运行方式 2一级两级进料单一物料发酵混合物料发酵工艺的选择要根据发酵原料 GICON30智康的沼气工艺对于物料选择正确的方法结构固定可以堆积的垃圾松散的垃圾比如，餐厨垃圾简单的垃圾比如，牛粪水2-级, 2-段 干式发酵工艺，智康工艺2-级湿式发酵工艺采用中央搅拌的高发酵罐1- 或 2-级湿式发酵工艺，采用钢筋混凝土结构的发酵罐 30 GICON湿式发酵法工艺31可再生的能源经济作物为发酵原料可再生的能源经济作物为发酵原料正确的方法:湿式发酵法工艺绿化废弃物

12、垃圾:-草 干式或湿式发酵法农业产品及副产品:-农业废弃物 (比如动物的粪便)-粪水-能源作物糊状的垃圾 ，淤泥 和食品加工厂的废渣:-油，脂肪-餐厨垃圾松散的垃圾-超市的蔬菜垃圾-带包装的食品接收 & 预处理湿式发酵法工艺固定式搅拌机固定式搅拌机农业废弃物的接收池同时带预处理功能 临时的贮存 (当天物料贮存) 混合和匀质化预处理湿式发酵法工艺必要的预处理:-破碎并且分离塑料和金属处理松散的蔬菜市场垃圾和有包装的食品垃圾Pre-Treatment湿式发酵法工艺移动式底板进料机械移动式底板进料机械接收固体的物料和垃圾主要是均质 的垃圾 (比如秸秆) 运用湿式发酵法工艺处理农业废弃物的扁平

13、形状的钢筋混凝土的发酵罐湿式发酵法工艺立式搅拌的高发酵罐湿式发酵法工艺进料餐厨垃圾农田垃圾粪水淤泥 or电(出售)热(出售)肥料 (作为副产品出售，可以在任何地方应用)沼气 (出售)沼渣贮存罐散发极少的臭味湿式发酵法工艺食品垃圾接收单元开袋，分离塑料杂质分离其他的杂质螺旋挤压快速集中堆肥后期堆肥电和热Solid digestateflare发酵罐&换热水解反应接收/缓存后期发酵罐 &贮气柜Wood chipsdecanter比如: 污泥 + 食品垃圾 湿式发酵法工艺物料接收单元(贮存罐)电和热分离后的沼液渣液分离机火炬Fina Enerji Holding/CIP 项目 初步初

14、步设计设计 (Tomato)(Tomato) GICON垃圾处理的湿式发酵法垃圾的湿式垃圾的湿式发发酵法酵法 包括湿式包括湿式预处预处理理 GICON湿式湿式发发酵法酵法 -湿式湿式预处预处理理湿式预处理流程图流体缓存罐除砂罐除砂机 GICON湿式湿式发发酵法酵法 -湿式湿式预处预处理理开袋机与分拣杂质过滤器除砂机 GICON湿式发酵法优点: 与其他的液态的有机废弃物共同发酵，含固率低，低稠度的物料通过泵来输送。中央搅拌器受力较小。因此，因维修检修而停运的时间较短。缺点: 为使物料达到可泵送的状态，工艺上复杂，消耗能源，并且分离出大量杂质。消毒化需要在单独的容器中进行。44 GICON间间歇式

15、干式歇式干式发发酵法酵法间间歇式干式歇式干式发发酵法酵法 -智康工智康工艺艺 GICON干式发酵法比较沼气主要是产生在第一级发酵第一级发酵需要很大的罐没有后期发酵罐较小的渗滤速度滞留时间长 (4 到 6 周)接种需要用 20-60% 的沼渣需要对渗滤液，渗滤器的墙体和底板进行加热无搅拌器46沼气产生于第一和第二级(后期)发酵，产气量大致相等。比较大的第二级发酵罐中等的渗滤速度中等的滞留时间 (3-4 周)与沼渣混合进行接种无搅拌设备第一级较小的渗滤器较小的甲烷反应器渗滤速度快甲烷的生成主要在甲烷反应器中, 水解主要在第一级过程中进行较短的滞留时间 (2-3 周)没有搅拌设备较高的建设投资一级反

16、应旋转的部件以及搅拌器，对物料进行翻动和输送较大的部件磨损不需要与沼渣进行接种 滞留时间 3 到 4 周GICON 47结论: -分开的调节水解和甲烷化反应:为不同的菌种制造相应的生长繁殖条件水解反应只在渗滤器中进行, 可以不接种-甲烷化反应在高效的反应器中进行:沼气的生产可以调节控制沼气中的甲烷含量明显的高两段, 两级, 间歇式干式发酵法 智康工艺示意图德国德国专专利号利号: 10 2004 053 615.5 Patent 美国美国专专利号利号: 7854840与与BTU共同开共同开发发智康工艺 干式发酵法填充料物料堆积用工艺水进行喷淋渗滤液导流渗滤器带排水联合贮存罐多余的水自来水渗滤液工

17、艺水WT甲烷反应器WT沼气换热器换热器 选择针对于不同的垃圾的正确的工艺方法:48居民生活垃圾:-源头分离的生物垃圾-混合垃圾中的有机成份绿化植物:-草-树木和灌木枝农业废弃物:-饲养动物的粪便-稻草秸秆智康工艺 干式发酵法 GICON固化床反应器- 水力滞留时间 14- 20 h- 场地占用小渗滤液发酵: CSB浓度高, 低含固率填料沼液沼气 70-80% CH4, 硫化氢 50C-16 天的渗滤过程2011年9月在科特布斯的实验厂由INFU公司的Plancotec测试得出结论: GICON运进渗滤器进行发酵实验设备的3-D结构视图高效的甲烷反应器智康工艺 科特布斯的研发中心52 GICON

18、间歇式干式发酵法 智康工艺按照智康工艺在加拿大温哥华建造的处理生物有机垃圾的沼气厂 GICON间歇式干式发酵法 智康工艺优优点点:高温运行 (在发酵过程中进行消毒)效率最大化以及稳定的工艺反应资源丰富的进料，可靠的处理不同种类可堆积的物料。 杂质的干扰可以被忽略。坚固不易损坏的物料处理机械。能源消耗低。缺点缺点:只有可堆积的进料才可以进行处理。54 GICON沼气设施从方案到试运行方案与项目的开发为避免业主的投资风险，在投资建设初期智康的研发中心进行了物料的发酵实验总体设计 (所有的设计阶段, 项目监控, 试运行)作为总包开展交钥匙项目 设备的优化(技术上和运营方面)通过研发不断的来优化和开发

19、新的沼气工艺智康沼气技术的服务范围55 GICONBiogas Know-how und Technologie垃圾垃圾发电发电概论在世界范围内的贮备性能源中，垃圾具有最快的增长潜力。垃圾填埋和焚烧不能仅仅作为处理垃圾的唯一途径 58避免非规范性垃圾填埋造成的危害 甲烷排放危害健康水土污染无法控制的有机物降解智康沼气技术新建设的垃圾填埋有机成份有机成份智康沼气技术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开开发绿发绿色能源色能源项项目目武夷市固废每年产生大约120,000吨武夷市开发绿色能源的项目建议计划成份成份可回收可回收不可回收不

20、可回收 纸纤维/皮革塑料金属玻璃竹子/木头有机物质灰土砖瓦碎块 %9,175,0713,150,943,646,034712,12,9应用于居民不分类生活垃圾或者在源头分类的生物有机垃圾 GICONBiogas Know-how und Technologie样样例例项项目目63渗渗滤滤器器科特布斯沼气生产和技术服务中心(智康工艺沼气厂,发电功率900 kW)智康工艺 科特布斯沼气生产和技术服务中心业业主主项项目目科特布斯沼气生产和技术服务中心沼气设施的电功率为 350kW建建设时间设时间2009/2010 建建设设的地点的地点Cottbus合同金合同金额额保密智康合同的服智康合同的服务务范范

21、围围项目建设申请施工安装设计委托合同编写咨询和监理试运行运营 GICON GmbH智康工艺 科特布斯 GICON66德国的Schllnitz农业废弃物为原料的沼气发电项目 电功率为250-kWel智康工艺 Schllnitz66 67智康工艺 安阳项目设计中国河南省安阳市的样例项目 (项目的施工安装设计已经结束) GICON68智康工艺 温哥华项目加拿大温哥华 项目 生物有机垃圾处理能力每年 30,000吨 GICON69智康工艺 温哥华项目加拿大温哥华 项目 生物有机垃圾处理能力每年 30,000吨业业主主项项目目渗滤发酵设施建建设时间设时间从 2009 地点地点埃尔福特(德国)投投资额资额

22、保密智康合同的服智康合同的服务务范范围围 设计 建设监理 试运行TUT Thringer Umwelt-technik GmbH智康工艺 埃尔福特(德国) GICON机械生物处理设施 RABA Erfurt 试运行于2010年12月12日智康工艺 埃尔福特(德国)71德累斯顿/克洛彻的沼气发电厂进料: 每年9.500 吨 玉米秸秆进料每年5.000 m牛粪水罐体积: 发酵罐 2.700 m二级发酵罐 2.300 m沼渣罐 2.700 m热电联产发电机:电功率 834 kW试运行: 2010湿式发酵法 德雷斯顿/克洛彻的沼气发电厂73业业主主项项目目克莱慕克柔沼气发电厂建建设时间设时间2006-2007 地点地点克莱慕克柔德国投投资额资额保密智康服智康服务务范范围围 初步和施工安装图设计 提供整套的工艺及部件 建设监理 试运行，测试和性能检验 LKL Bioenergie GmbH & Klein Muckrow Co. KG湿式发酵法 克莱慕克柔业业主主项项目目里斯本有机生物垃圾沼气厂建建设时间设时间2007-2008 地点地点葡萄牙里斯本投投资额资额保密任任务务范范围围 建设监理