年产1000吨沼气课程设计

1、刖言沼气，化学名：甲烷，顾名思义就是沼泽里的气体。人们经常看到，在沼泽 地、污水沟或粪池里，有气泡冒出来，如果我们划着火柴，可把它点燃，这就是 自然界天然发生的沼气。沼气，是各种有机物质，在隔绝空气（还原条件），并 在适宜的温度、PH值下，经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体。沼气 属于二次能源，并且是可再生能源。沼气是有机物质在厌氧条件下，经过微生物的发酵作用而生成的一种混合气 体。沼气，顾名思义就是沼泽里的气体。人们经常看到，在沼泽地、污水沟或粪 池里，有气泡冒出来，如果我们划着火柴，可把它点燃，这就是自然界天然发生 的沼气。由于这种气体最先是在沼泽中发现的，所以称为沼气。人畜粪便、秸

2、秆、 污水等各种有机物在密闭的沼气池内，在厌氧（没有氧气）条件下发酵，类繁多 的沼气发酵微生物分解转化，从而产生沼气。沼气是一种混合气体，可以燃烧。 沼气是有机物经微生物厌氧消化而产生的可燃性气体。目录 TOC o 1-5 h z 前言1 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 目录2 HYPERLINK l bookmark9 o Current Document 1课程设计内容、任务及依据3 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 1.1厌氧发酵原理3 HYPERLINK l bookmark15 o C

3、urrent Document 1.2沼气发酵工艺条件3 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 1.2.1严格的厌氧环境31.2.2发酵温度3 HYPERLINK l bookmark21 o Current Document 1.2.3沼气发酵原料4 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 1.2.4适宜的酸碱度4 HYPERLINK l bookmark27 o Current Document 1.2.5 搅拌4 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 1

4、.2.6接种物4 HYPERLINK l bookmark33 o Current Document 1.3沼气生产工艺流程图4 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 2发酵原料选择及其预处理5 HYPERLINK l bookmark39 o Current Document 2.1原料选择5 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 2.2原料预处理5 HYPERLINK l bookmark45 o Current Document 2.2.1酒精糟液预处理流程图5 HYPERLINK l bookm

5、ark48 o Current Document 2.2.2卧式螺旋离心机选择6 HYPERLINK l bookmark51 o Current Document 2.2.3换热器6 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 2.3发酵消化器的设计6 HYPERLINK l bookmark57 o Current Document 2.3.1消化器的设计要求6 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 2.3.2消化器设计主要参考内容7 HYPERLINK l bookmark63 o Current Do

6、cument 2.3.3上流式厌氧污泥床消化器（USAB）7 HYPERLINK l bookmark69 o Current Document 2.3.4 USAB厌氧消化器设计计算82.3.4.1设计参数8USAB反应器容积及主要尺寸的确定9USAB进水配水系统设计102.3.4.4三相分离器设计112.3.4.5排泥系统设计计算152.3.4.6产气量计算152.3.4.7加碱系统152.3.4.8设备材料的选择15 HYPERLINK l bookmark94 o Current Document 2.4沼液后处理16 HYPERLINK l bookmark97 o Current

7、Document 3沼气纯化分离甲烷工艺流程16 HYPERLINK l bookmark100 o Current Document 3.1沼气纯化分离甲烷系统设计主要内容17 HYPERLINK l bookmark103 o Current Document 3.1.1沼气脱水17 HYPERLINK l bookmark106 o Current Document 3.1.2沼气脱硫设计17 HYPERLINK l bookmark112 o Current Document 3.1.3沼气脱二氧化碳设计18 HYPERLINK l bookmark115 o Current Docu

8、ment 3.2干燥单元设计18 HYPERLINK l bookmark118 o Current Document 3.3甲烷产品纯度分析及产率计算19 HYPERLINK l bookmark121 o Current Document 4贮气罐设计20 HYPERLINK l bookmark124 o Current Document 结论21 HYPERLINK l bookmark127 o Current Document 参考文献221课程设计内容、任务及依据1.1厌氧发酵原理有机物的厌氧消化过程主要包括产酸和产甲烷两个阶段。而对于不溶性有机 物（有机垃圾），一般可认为在上述

9、两阶段之前多一个“水解阶段”。水解阶段起作用的细菌包括纤维素分解菌、脂肪分解菌、蛋白质水解菌：他 们在水解酶大的作用下，转化产生单糖、肽或氨基酸、脂肪酸和甘油。产酸阶段 起作用的细菌是产氢细菌产乙酸细菌在包内酶的作用下，转化产生挥发性脂肪 酸、醇类、氢和二氧化碳；产甲烷阶段是甲烷菌利用H2、C02、乙酸、甲醇等2 类化合物为基质，将其转化成甲烷，其中，H2、C02和乙酸是主要基质。1.2沼气发酵工艺条件沼气发酵微生物要求适宜的生活条件，对温度、酸碱度、氧化还原势及其它 各种环境因素都有一定的要求。在工艺上满足微生物的这些生活条件，才能达到 发酵快、产气量高的目的。沼气池（或沼气发酵罐）发酵产气

10、的好坏与发酵条件的控制密切相关。在发 酵条件比较稳定的情况下产气旺盛，否则产气不好。实践证明，往往由于某一条 件没有控制好而引起整个系统运行失败。因此，控制好沼气发酵的工艺条件是维 持正常发酵产气的关键。1.2.1严格的厌氧环境沼气发酵微生物包括产酸菌和产甲烷菌两大类，它们都是厌氧性细菌，尤其 是产生甲烷的甲烷菌是严格厌氧菌，对氧特别敏感。它们不能在有氧的环境中生 存，哪怕微量的氧存在，生命活动也会受到抑制，甚至死亡。因此，建造一个不 漏水、不漏气的密闭沼气池（罐），是人工制取沼气的关键。沼气发酵的起动或新鲜原料入池时会带进一部分氧，但由于在密闭的沼气池 内，好氧菌和兼性厌氧菌的作用，迅速消耗

11、了溶解氧，创造了良好的厌氧条件。 1.2.2发酵温度沼气发酵微生物是在一定的温度范围进行代谢活动，可以在865 C产生沼 气，温度高低不同产气速度不同。在865C范围内，温度越高，产气速率越大， 但不是线性关系。4050C是沼气微生物高温菌和中温菌活动的过度区间，它们 在这个温度范围内都不太适应，因而此时产气速率会下降。当温度增高到53一 55C时，沼气微生物中的高温菌活跃，产沼气的速率最快。沼气发酵温度突然变 化，对沼气产量有明显影响，温度突变超过一定范围时，则会停止产气。一般常 温发酵温度不会突变；对中温和高温发酵，则要求严格控制料液的温度。概括地讲，产气的一个高峰在35C左右，另一个更高

12、的高峰在54C左右。这 是因为在这两个最适宜的发酵温度中，由两个不同的微生物群参与作用的结果。 前者叫中温发酵，后者叫高温发酵。1.2.3沼气发酵原料原料（有机物）是供给沼气发酵微生物进行正常生命活动所需的营养和能量， 是不断生产沼气的物质基础。考虑本设计处在农业园区，农业剩余物秸秆、杂草、树叶等，猪、牛、马、 羊、鸡等家畜家禽的粪便，还有水生植物都可以作为沼气发酵的原料。1.2.4适宜的酸碱度pH值是指消化器内料液的pH值，而不是发酵原料的pH值。沼气微生物最适宜 的pH值范围是6.8-7.50 一般来说，当pH值小于6或大于8时，沼气发酵就要受到 抑制，甚至停止产气。1.2.5搅拌搅拌的目

13、的是使发酵原料分布均匀，防止大量原料浮渣结壳，增加沼气微生 物与原料的接触面，提高原料利用率，加快发酵速度，提高产气量。1.2.6接种物在发酵运行之初，要加入厌氧菌作为接种物（亦称为菌种）。在条件具备时， 宜采用生态环境一致的厌氧污泥作为接种物。当没有适宜的接种物时，需要进行 菌种富集和培养，即选择活性较强的污泥或是人畜粪便等，添加适量（菌种量的 5%-10% ）有机废水或作物秸秆等，装入可密封的容器内，在适宜的条件下，重 复操作，扩大接种数量。1.3沼气生产工艺流程图沼气生产工艺流程可分为3个阶段，即预处理阶段、中间阶段和后处理阶段。 料液进入消化器之前为原料的预处理阶段，主要是除去原料中的

14、杂物和沙粒，并 调解料液的浓度。如果是中温发酵，还需要对料液升温。原料经过预处理使之满 足发酵条件要求，减少消化器内的浮渣和沉沙。料液进入消化器进行厌氧发酵， 消化掉有机物生产沼气为中间阶段。从消化器排出的消化液要经过沉淀或固液分 离，以便对沼渣进行综合利用，这为后处理阶段。沼气生产工艺流程图2发酵原料选择及其预处理2.1原料选择薯干是我国发酵法生产酒精的主要原料，其酒精产量占酒精总产量的40%以 上。薯干酒精糟液含蛋白质少，饲料价值低，所以厂家均用大池沉降或其他简单 机械分离，将浓糟或湿糟渣直接出售给农民作饲料，而将稀糟液打人厌氧消化器， 制取沼气。薯干（木薯）糟液制取沼气容易，一般容积处理

15、率可达20%左右，COD 负荷可达10kgCOD/m3. d，每1kgC0D可产沼气0.5m3。厌氧后的消化液含C0D约 8000mg / L。此工艺路线投资少，产沼气量大，节煤效益较高。因此，本设计将以薯干为原料的酒精厂产生的糟液为原料，发酵生产沼气， 有研究表明，此方法生产的沼气中甲烷含量约为58%。2.2原料预处理薯干酒精槽液属高浓度有机废水，主要含有固形物、有机物、纤维素、残余 糖等。其水质PH值在4.5左右，COD与BOD5分别在50000mg /L和25000mg / L 左右。2.2.1酒精糟液预处理流程图2.2.2卧式螺旋离心机选择本设计要求年产甲烷1000吨，按每年300天、

16、24h进行生产，根据经验产 率，计算可得到反应器的日发酵原料量，相关计算如下：沼气日产量：1000000kg：300d：0.72kg/m3：58%=7982m3/d日发酵原料：7982m3 /d0.5m350kg/m3 =319m3 /d则每天需要发酵原料应不小于319m3，本生产设计取400m3。根据市场供应，可选卧式螺旋离心机型号为LW450X1800，生产能力为5一 30m3 /ho2.2.3换热器设进水温度为t，反应器的设计温度为35C。那么所需要的热量：QH = dF f * (tr T) qv /门Qh一加热废水需要的热量，kJ/h；号一废水的相对密度，按1计算；Yf一废水的比热容

17、，kJ/(kg.K)；qv一废水的流量，m3/htr一反应器内的温度，Ct 一废水加热前的温度，Cn一热效率，可取为0.852.3发酵消化器的设计2.3. 1消化器的设计要求由于沼气发酵的原料不同，发酵处理的最终目标不同，工程设计采用的发酵 工艺也有所不同。因此进行沼气工程设计时，必须要根据政府部门批准的计划任 务书要求和所处理原料的特性，按照沼气发酵工艺参数要求，选定工艺类型和运 行温度(常温、中温或高温)，最后确定消化器的总体容积和结构形式。消化器 的设计应注意：1.应最大限度地满足沼气微生物的生活条件，使消化器内能保留 大量的微生物；2.应具有最小表面积，以利于保温，使其散热损失量最少；

18、3. 要使用很少的搅拌动力，可使新进的料液与消化器内的污泥混合均匀；4.易于破 除浮渣，方便去除器底沉积污泥；5.要实现标准化、系列化生产；6.能适应多种 原料发酵，且滞留期短；7.应设有超正压和超负压的安全措施。2.3.2消化器设计主要参考内容设计消化器要根据所处理原料的物性特点，以尽力为沼气微生物创造良好的 活动条件为目的。按照生物化学、传热学、流体力学和机械原理等相关内容进行 设计。消化器结构形式是由该工程所处理原料的水质条件和最终要达到的处理目 标要求来决定的。水质特性包括所处理原料的TS、SS （悬浮物）、CODGr和BOJ5 含量以及原料的温度和PH值高低等。工程最终处理目标是要明

19、确该处理项目是 达标排放的环保项目，还是对沼气、沼渣、沼液综合利用的生态工程项目。消化 器容积大小与沼气发酵原料的物料特性、消化液浓度和水力滞留期有关。2.3.3上流式厌氧污泥床消化器（USAB）综合消化器的设计要求和消化器设计主要参考内容，本设计选择USAB消化 器。USAB消化器能维持很高的生物量（污泥VSS浓度可达50100g/L ,VSS为 挥发性悬浮物），一般污泥龄（微生物代谢更新间隔时间）在30d以上，所以 处理废水的能力很高。中温发酵，进水容积CDD负荷率可达1015kg/ （m3.d）。（1）USAB消化器运行特点USAB消化器是一个无填料的空心圆柱体，器底层形成污泥床是消化器

20、的反 应区；上部设有气固液三相分离器。废水经布水器进入消化器底部，经污泥床中 的沼气微生物分解消化后上升，经三相分离器后进入沉淀区。沼气入气室外排， 固体污泥与气水分离后返回污泥床，经沉淀后的液体外排。三相分离器三相分离器具有气液分离、固液分离、污泥回流3种功能。由气室、污泥回 流缝和沉淀区组成，如下图所示。虽然构造较复杂一些，然而污泥回流通道和液 流通道分开了，提高了固液气分离的效果。在固液气三相分离区，要求结构对称， 以促使气流、液流、固流分布均匀，反应区内负荷均衡和液流稳定，不能产生短 流现象。】一沉淀室 2集，室3气懑分离器4 一薄泥回流罅S三相分圈器示意污泥床的污泥要求颗粒化UASB

21、消化器的污泥床内污泥应呈颗粒状，污泥颗粒化标志消化污泥性能成 熟，使消化器能在高的COD容积负荷下运行，污泥的沉降性能好，消化器工作稳 定；与此相反，如果消化器内的污泥以松散的絮状体存在时，往往容易出现污泥 上浮流失，使消化器不能在较高的负荷下稳定运行。2.3.4 USAB厌氧消化器设计计算本设计要求年产甲烷1000吨，按每年300天、24h进行生产，根据经验产 率，计算可得到反应器的日发酵原料量，相关计算如下：气日产量：1000000kg：300d：0.72kg/m3：58%=7982m3/d日发酵原料：7982m3 /d0.5m350kg/m3 =319m3 /d则每天需要发酵原料应不小于

22、319m3，本生产设计取400m3。2.3.4.1设计参数污泥参数设计温度T=35C容积负荷 Nv=12kgCOD/ (m3.d)污泥产率 O.lkgMLSS/kgCOD产气率 0.5m3 /kgCOD(2)设计水量 Q=400m3 /d=16.67m3 /h水质指标COD (mg/L)BOD (mg/L)SS (mg/L)进水水质500002500030000设计去除率85%90%/设计出水水质7500250030000表UASB反应器进出水水质指标2.3.4.2 USAB反应器容积及主要尺寸的确定USAB反应器容积的确定本设计采用容积负荷法确定其容积VV=QS /Nv 0V一反应器的有效容

23、积(m3)S 一进水有机物浓度(kgCOD/m3) 0V=400X50kg/m3：12=1666.7m3取有效容积系数为0.8,则实际体积为2100m3.主要构造尺寸确定UASB反应器采用圆形池子，布水均匀，处理效果好。取水力负荷qj0.6m3/ (mh)反应器表面积 A=Q/q =16.67：0.6=27.78皿1反应器高度 H=V/A=2100：27.78=75.6m 取 H=76m采用8座相同的USAB反应器，则每个单池面积A为：1A =27.78 皿，高为 H/8=76：8=9.5m 1取反应器高度为10mD-净=W亨=5.9m 取 D=6m则实际横截面积A =3.14D2：4=28.

24、26皿2实际表面水力负荷 qQ/A2=16.67：28.26=0.59m3/ (mh)q在0.51.5m3 / (mh)之间，符合设计要求。2.3.4.3 USAB进水配水系统设计设计原则进水必须要反应器底部均匀分布，确保的单位面积进水量基本相等，防止 短路和表面负荷不均；应满足污泥床水力搅拌需要，要同时考虑水力搅拌和产生的沼气搅拌；易于观察进水管的堵塞现象，如果发生堵塞易于清洗。本设计采用圆形布水器，每个USAB反应器设13个布水点。设计参数每个池子的流量Q =16.678=2.08m3 /h1设计计算查有关数据，对颗粒污泥来说，容积负荷大于4m3/ (mh)时，每个进水 口的负荷须大于2皿

25、则布水孔个数n必须满足丸D24n2即 n 丸D2/8=3.14X6X688=14.1 取 n=13 个则每个进水口负荷a=丸D2：4：n=3.14X36：4：13=2.17皿可设3个圆环，里面的圆环设3个孔口，中间设4个，最外围设6个，起 草图如下。内圈3个孔口设计服务面积：S =3X2.17=6.51皿1折合为服务圆的直径为：叫=|4 x 6.51r = 2.88 m兀 3.14用此直径做一个虚圆，在该圆内等分虚圆面积处设一实圆环，其上布3个孔 口，则圆环的直径计算如下:3.14Xd124=S1/22dl = , 1- 一兀 3.14-2X6,51 = 2.04m中圈4个孔口设计服务面积：S

26、 =4X2.17=8.68皿2折合为服务圆的直径为:：4(S + S2)=：4x (6.51 + 8.68) = 4 心3.14.兀则中间圆环的直径计算如下:3.14X(4.4Q2-d22)4=S2/2则 d =3.72m 2外圈6个孔口设计服务面积：S =6X2.17=13.02皿3折合为服务圆的直径为：4 + S2 + S3)：4 x (6.51 + 8.68 +13.02)5 99 兀 =Y3.14= .m则中间圆环的直径计算如下：3.14X(5.992-d32)4=S3/2则 d =5.25m 3布水点距反应器池底120mm；孔口半径23cm。USAB布水系统示意图2.3.4.4三相分

27、离器设计(1)设计说明UASB的重要构造是指反应器内三相分离器的构造，三相分离器的设计直接 影响气、液、固三相在反应器内的分离效果和反应器的处理效果。对污泥床的正 常运行和获得良好的出水水质起十分重要的作用，根据已有的研究和工程经验， 三相分离器应满足以下几点要求：沉淀区的表面水力负荷1.0m/h；三相分离器集气罩顶以上的覆盖水深可采用0.51.0m；沉淀区四壁倾斜角度应在4560之间，使污泥不积聚，尽快落入反 应区内；沉淀区斜面高度约为0.51.0m；进入沉淀区前，沉淀槽底缝隙的流速W2m/h；总沉淀水深应N1.5m；水力停留时间介于1.52h；分离气体的挡板与分离器壁重叠在20mm以上。以

28、上条件如能满足，则可达到良好的分离效果。(2)设计计算本设计采用无导流板的三相分离器。三相分离器设计计算草图沉淀区的设计沉淀器(集气罩)斜壁倾角 。=50沉淀区面积：A=3.14 D2/4=28.3m2表面水力负荷：q=Q/A=16.67/28.3=0.59m3/(m2.h)0.2m 取CE=1.0mCF上三角形集气罩底宽，取CF=4.0mEH=CE x sin50=1.0 x sin50=0.766mEQ=CF+2EH=4.0+2 x 1.0 x sin50=5.53mS =3.14(CF+EQ).CE/2=3.14x (4.0+5.53) x 1.0/2=14.96m2 2v16.67/8

29、/14.96=0.14m/hv2V1 AD（=匹）v AB AB va在消化温度为35C，沼气密度Pg =1.22g/L；水的密度Pj994.25kg/m3;水的运动粘滞系数为v=0.0073X 10-4m2/s，取气泡直径d=0.01cm，根据斯托克斯 公式可得气体上升速度Vb为式中：Vb一气泡上升速度（cm/s）g一重力加速度（cm/s2）p 一碰撞系数，取0.95H 废水的动力粘度系数，g/ （cm.s）日=vp0.95x9.8x102 x(994.251.22)x10 3 x0.012v = 0.74 km/ s = 26.66m-hb18x 0.0073x 0.95水流速度丁 1=

30、力,校核:里=婪=190.43 勺0.14BC _ 1.556AB 2.34=0.66艾 鹭故设计满璧求.。2.3.4.5排泥系统设计计算每日产泥量为X=5 0 0 00 X 0. 85 X 0.1X 400 X 103=17 00kgMLSS/d则每个反应器每日产泥量为W=1700：8=212.5kgMLSS/d可用200mm的排泥管，每天排泥一次。2.3.4.6产气量计算每日产沼气量 G=50000 X0.85X0.5X 400 X 103 =8500m32.3.4.7加碱系统在厌氧生物处理中，产甲烷菌最佳pH值是6.87.2，由于厌氧过程的复杂 性，很难准确测定和控制反应器内真实的pH值

31、，这就要和靠碱度来维持和缓冲， 一般碱度要20005000mgCaCO /L时，就会导致其pH值下降，所以，反应器内 3碱度须保持在1000mgCaCO/L以上，因为为保证厌氧反应器内pH值在适当的范 3围内，必须向反应器中直接加入致碱或致酸物质。间接调节pH值。主要致碱药 品有：NaCO3、NaHCO 3、NaOH 以及 Ga(OH)20在UASB反应器中安装pH指示仪，并在加碱管路上设有计量装置，将计量装 置和pH指示仪用信号线连接起来，根据UASB反应器中pH值的大小来调整加碱 量，当UASB反应器中pH值过低时，打开加碱管路上的开关，往UASB反应器中 加碱，使pH值上升；反之，当UA

32、SB反应器中pH值过高时，关闭加碱管路上的 开关，停止加碱，使pH值下降。2.3.4.8设备材料的选择腐蚀是所有UASB反应器遇到的一个主要问题，由于有硫化氢等腐蚀性气体 的产生，反应器，特别是其顶部往往会发生严重的腐蚀。为了防止或减轻腐蚀， 一方面可以采用不锈钢或工程塑料等耐腐蚀材质，如钢筋混凝土结构，另一方面 还要考虑进行涂层保护。本设计采用钢筋混凝土结构。2.4沼液后处理本设计采用低成本的自然生态净化技术。自然净化处理主要是利用氧化塘（稳定塘）、土地处理系统、人工湿地等自然 处理系统对沼液进行处理。采用土层渗灌方式把沼液的自然净化处理和革新施肥 技术有机地结合起来，固液分离设施简易，分离

33、效果好，能有效地防止渗孔阻塞。 利用农田排水暗管建成的渗灌网络，既能充分利用土壤空间，提高土地处理负荷， 又能满足农艺要求。在埋设深度，渗灌量适宜的情况下.对地下水的污染是能够 避免的。自然净化处理投资比较省，可持续运行，运行管理费用低，无（少）耗能， 污泥量少，不需要复杂的污泥处理系统，厌氧处理系统基本无臭味，没有复杂的 设备，管理方便，对周围环境影响小，无噪音。3沼气纯化分离甲烷工艺流程沼气主要成分为55%70%的甲烷、28%44%的二氧化碳、0.51.5%的硫化 氢。二氧化碳是一种温室气体，影响沼气燃烧效率;硫化氢是一种剧毒气体，它 不但会造成管道和设备的腐蚀，而且会危及人类的健康。因此

34、，将沼气净化提纯得到甲烷，使沼气中的甲烷的到高效利用。沼气纯化 一般包括沼气的脱水、脱硫及脱二氧化碳。下图为沼纯化化工艺流程图：沼气纯化分离甲烷工艺流程1一水封；2一气水分离器；3一脱硫塔；4一脱二氧化5干燥塔；6一再生同期放散阀；7NaOH溶液入口3.1沼气纯化分离甲烷系统设计主要内容3.1.1沼气脱水从发酵装置出来的沼气含有饱和水蒸气，应当去除。方法是对厌氧反应生成 的沼气进行适当降温后，通过重力法，即常用沼气气水分离器的方法，将沼气中 的部分水蒸气脱除。沼气中水分宜采用重力法脱除，采用重力法时，沼气气水分离器空塔流速宜 为0.210.23m/s。3.1.2沼气脱硫设计本设计采用氧化铁法脱

35、硫。干法脱硫中最常见的的方法是氧化铁脱硫法。它在常温下沼气通过脱硫剂床 层，沼气中的硫化氢与活化氧化铁接触，生成硫化铁和硫化亚铁，然后含有硫化 物的脱硫剂与空气中的氧接触，当有水存在时，铁的硫化物又转化为氧化铁和单 体硫。这种脱硫再生过程可循环进行多次，直至氧化铁脱硫剂表面的大部分空隙 被硫或其它杂质覆盖而失去活性为止。一旦脱硫剂失去活性，则需要将脱硫剂从 塔中御出，摊晒在空地上，然后均匀地在脱硫剂上喷洒少量稀氨水，利用空气中 的氧，进行再生。氧化铁法脱硫剂的用量不应小于下式的计算值：式中V一每小时1000m3沼气所需脱硫剂的容积，m3；Cs气体中硫化氢含量，%；f一脱硫剂中活性氧化铁含量，%

36、;P 一脱硫剂的密度，t/m。干法脱硫装置设两套，一备一用。氧化铁脱硫剂的装置高度按下列原则确定：颗粒状脱硫剂装填高度以11.4m为宜，当脱硫装置床层高度过高时，应 采用分层装填，每层脱硫剂厚度以1m为宜；粉状脱硫剂宜采用分层装填，每层脱硫剂高度以300500mm为宜；沼气与脱硫剂接触时间，一般取50300S。结构设计采用圆柱体形状，其脱硫剂高度与脱硫单元直径满足下公式：H = _A67858.4x D2式子中H脱硫剂高度;mV消化器容积；m，A料液产气率；m3/m3.dT沼气与脱硫剂应接触时间；dD脱硫器直径；m根据计算结果(HXD2=0.858),结合经验值(脱硫器的直径D, 一般按H/D

37、=2 一3选取)取H/D=2.5,脱硫单元采用高度H=1.75m,直径D=0.70m。3.1.3沼气脱二氧化碳设计除二氧化碳单元采用氢氧化钠溶液法吸收二氧化碳，该方法具有组成简单、 成本低、操作简单的特点，且氢氧化钠溶液在吸收二氧化碳的同时还能吸收上一 步骤残留的硫化氢。在实际应用中，一般选两个容器串联，以提高吸收率。3.2干燥单元设计沼气经以上分离步骤后剩余水分可用硅胶物理吸附法除去，沼气纯化设备除 水干燥单元的流体力学状况影响着整个干燥过程，其主要体现在单元设计的一些 参数，如高度、直径、压降等。按照流体力学原理，干燥单元塔径满足公式:式中Dr塔径，mVs在操作条件下混合气体的体积流量，m

38、3/su混合气体的空塔速度，m/s选择塔径大时，干燥单元中空塔气速较低，压降小，动力消耗少，但不利于 气体与干燥剂充分结合，且设备占地大，投资大。塔径小时，设备投资相对较小， 但塔内压降大，需要动力消耗。所以要在实际生产中对方案进行优化。3.3甲烷产品纯度分析及产率计算采用ZS一2型沼气成分分析器测试甲烷产品纯度。它是根据化学吸收原理，按照测容法和比色法同时并行的测定方式来测定沼气中甲烷(CH )、二氧化碳4(CO)、硫化氢(HS)和氧气(0)等多种成分。222沼气成分分析器工作原理见下图：沼气成分分析器工作原理图沼气成分分析器主要的工作过程为：测定时气样由进样器进入分析器，待测气样中的HS，CO, 0被相应的检测管吸收而改变颜色，根据色柱在检测管浓度 222标尺上的刻度值直接读出含量；CH不与检测管发生化学反应，而是定量地通过4各检测管后，进入甲烷体积计量管，借助管内的液膜测量其体积。通过相应的计算公式计算各气体的百分含量，并进一步算出甲烷产率。4贮气罐设计最终产品甲烷直接供气外，剩余要送入贮气罐，可以采用卧式中压贮气罐。将甲烷采用压缩机升压，使甲烷压进储气罐中的压力达到1X1052 X106Pa。使用甲烷时，应按使用要求降低到规定压力，