沼气发（fā）电机热（rè）电联产（chǎn）。这（zhè）是发（fā）达国家大中型沼气工程普遍采用的沼气利（lì）用方（fāng）式。为避免沼气中杂质对发动（dòng）机的不良影响，沼气需进行脱水和脱除硫化物、卤代烃（tīng）、硅氧烷等杂质气体（tǐ）的处（chù）理。

沼气中（zhōng）的硫主要（yào）以H2S形（xíng）式存在，所（suǒ）含有机硫较少。脱除（chú）硫化（huà）氢的方法（fǎ）很多，一般可（kě）分（fèn）为干（gàn）法脱硫、湿法脱硫和生物脱硫。

干法脱硫通常（cháng）用于低含硫气体处理，特别是用于气体精细脱硫。大部分干（gàn）法脱硫工艺（yì）由（yóu）于需要更换（huàn）脱硫剂而不（bú）能继续操（cāo）作（zuò），还有一些干（gàn）法如锰矿（kuàng）法、氧（yǎng）化锌法、氧化（huà）铁、活性炭等，脱硫（liú）剂不能再生或（huò）再（zài）生（shēng）次数（shù）很少，脱硫（liú）饱和后要废（fèi）弃，这样一方面会（huì）造成环境问（wèn）题，另一方面会增加脱硫成本。

湿法脱硫是利（lì）用特定的溶剂（jì）与气体逆流接触而脱（tuō）除其中（zhōng）的H2S，溶剂通（tōng）过再（zài）生后重新进行吸收，根据吸收机理的（de）不同，又（yòu）分为化学吸收法、物理吸（xī）收法、物理化（huà）学（xué）吸收法以及湿式氧化法（fǎ）。湿式氧化法脱硫（liú）效率高（gāo），单质硫可（kě）回收，流程较简（jiǎn）单，大多数脱硫剂可以再生（shēng），运行成本低等；同时（shí）该法流程复杂、投资大、适用于气体处理量大，H2S含量高的（de）场合（hé）。

生（shēng）物脱（tuō）硫系统（tǒng）以各（gè）种微生物的容纳力为基（jī）础，利（lì）用微生（shēng）物的生命活动将有（yǒu）机污染转化为（wéi）对人体健康（kāng）和生态（tài）环（huán）境无（wú）害的化合物、生物法常用于污（wū）水处理（lǐ）工程（chéng）中产（chǎn）生的硫化物。生物脱硫技术包括生物过（guò）滤法、生（shēng）物吸附法和生物滴（dī）滤法，三种系统（tǒng）均属开放系统，其微生（shēng）物种群随环境改变而变化。在生（shēng）物脱硫过（guò）程（chéng）中，氧化态的含硫污（wū）染物必须（xū）先经生物还原作（zuò）用生成硫化物或H2S，然后再经（jīng）生物（wù）氧化过程生成单质（zhì）硫（liú），才能（néng）去除。

生物净化（huà）工艺与上述（shù）传统工艺相比具（jù）有运行成（chéng）本低、反应条件温和、能耗少和（hé）有效减少环境（jìng）污染等优点（diǎn），但脱硫微生物都是需（xū）要氧型的，氧气或空气（qì）的加入可能会导致沼气中氧含量上升影响（xiǎng）沼气（qì）的安全（quán）性，因此采（cǎi）用生物（wù）脱硫是（shì）要时刻监控反（fǎn）应（yīng）器中的氧含量（liàng）。

表（biǎo）1. 常见的几种脱硫方（fāng）法（fǎ）及其特点

沼气生（shēng）产（chǎn）中不可避免地会（huì）混入空气，特别是垃（lā）圾（jī）沼气。氧的脱除是沼气加工的（de）必经（jīng）步骤（zhòu），沼气中的（de）氧必须脱至一定范围内（nèi），才能确保整个工（gōng）艺过程的安全性（xìng）。若（ruò）生物沼气生（shēng）产GNG或天然气，则需将（jiāng）其中所含的氧（yǎng）气含量降（jiàng）至0.5%以下。

沼气（qì）脱（tuō）氧工（gōng）艺一般（bān）有如下几种：

方法1：利用气（qì）源中的（de）原（yuán）有气体和氧气反应；

方法2：通入氢气与氧反应，生成（chéng）较易除去的水；

方法3：混合气中的氧直接与催（cuī）化剂发生（shēng）氧化（huà）反应，使催化剂活性组分转化成高（gāo）价氧化物；

方（fāng）法4：通过膜分（fèn）离（lí）或低温变压吸附法(PSA)去除。

方法（fǎ）2需要氢（qīng）源，且要确定通入氢气量，方法3较（jiào）难达（dá）到合格的脱氧深度，而方法4成本（běn）较（jiào）高。因（yīn）此，利用沼气中主要组分甲烷与（yǔ）氧气在催化剂作用下（xià）反应（yīng），是较为经济有效的脱氧方法。

未经处理的沼气通（tōng）常含有饱和（hé）水蒸气。其绝对含量与温度有关，如35℃时沼气水含量约为5%。沼气脱水技术主要分为物理分离和化学干燥两类，这些方法也可以同时（shí）去除沼气中的泡沫和粉尘。

冷凝法是（shì）去除沼气中水蒸（zhēng）气最简单的物理方法，但由于水会在热交换器上结冰，这种方法只能（néng）将露（lù）点温（wēn）度（dù）降低至（zhì）0.5℃，要得到更（gèng）低（dī）的露点温（wēn）度，需将沼气进行压（yā）缩，且露点（diǎn）温度越低，所需压力越高。冷凝法包括除（chú）雾器、旋风分（fèn）离器、湿气捕集阱等。化学干燥（zào）法通常在较高（gāo）的压力下进（jìn）行，最常用的吸附剂为氧化铝或沸石，此外还可用三甘（gān）醇或可吸湿盐类作为干燥剂。

由于沼（zhǎo）气中甲烷含量较低，其高位发（fā）热值只有23.9MJ/m³(甲烷含量60%)，而（ér）纯（chún）甲烷高位发热值（zhí）为39.78MJ/m³。作为车用燃料或（huò）者（zhě）管道天然（rán）气（qì）燃料其高（gāo）位发热值要求大于31.4MJ/m³，则要求沼气中（zhōng）甲烷浓（nóng）度至少（shǎo）提高到88%以上，即要脱（tuō）除多余CO2。沼（zhǎo）气脱碳（tàn）技术多源于天然（rán）气、合成氨变换气（qì）脱碳（tàn）技术（shù），包括物理溶（róng）液吸收法、化学吸收法、变（biàn）压吸（xī）附法、膜分离法、低温深冷法等。表2给出了常用的沼（zhǎo）气脱碳方法（fǎ）及其特点。

表2. 常见的几种脱碳方法及其特点

除了水、硫（liú）化氢、氧（yǎng）、二氧化碳外，其他杂质气体通常（cháng）含量较少，且可以在已有（yǒu）的净化或提纯单元中去除。如硅（guī）氧烷和卤代烃主要存在（zài）于（yú）垃圾填埋场沼气或混合原料发酵沼（zhǎo）气，均（jun1）可通过活性炭吸（xī）附去除，少量的氨（ān）也可被活性（xìng）炭吸附，或者在二（èr）氧化碳脱除单元（yuán）(如加压（yā）水（shuǐ）洗法（fǎ）)去除。

沼气（qì）并入天（tiān）然气管网，或（huò）用于车用燃料、燃料电池等，其气（qì）质一般有着严（yán）格的要求。因此，需要通过必（bì）要的沼气净化提纯（chún）技术，使（shǐ）沼气成为（wéi）甲烷含量高，热值和（hé）杂质等条件符合管道、压缩或液（yè）化天然气标准要求(车用天然气相关（guān）标准见表3)的高品质生物（wù）天然气。而要达到标准所规定的气体质量，沼气气（qì）体组分（fèn）检测必不（bú）可少。下面以山东省某大型生物质天然气（qì）提纯（chún）项目为例（lì），简要叙述沼气成分（fèn）检测在沼气提纯（chún）中的应用。

表（biǎo）3. 车（chē）用天然（rán）气相关标准

项目总投资（zī）12100万元，总占地面积55亩(36666.85㎡)，建（jiàn）筑物面（miàn）积21605㎡(利用现有（yǒu）建筑)，构（gòu）筑物16692m³(主要包含厌（yàn）氧消化罐（guàn）、贮气（qì）柜以及其它地面硬化（huà）贮存场（chǎng）等)。主要产品为：生物天然气401万Nm³、固态（tài）有机肥1万t、有机叶面肥1.5万t、液体二氧化碳0.42万t。项目（mù）主体工程（chéng）组成见表（biǎo）4。

表4. 项目主体工程组（zǔ）成一览表（biǎo）

其中，沼气经脱硫、脱碳（tàn）后再经压（yā）缩（suō）机压缩成压（yā）缩天然气CNG)，根（gēn）据订单情况（kuàng），选择性进行降温成（chéng）液（yè）态天然气(LNG)，后暂存于钢（gāng）瓶或撬（qiào）车内，以（yǐ）备出售外运（yùn）。

2、净化提纯主要工艺

1）脱硫工（gōng）艺

发酵过程产生（shēng）的气体经过干燥（zào）柜重力除水和高能离（lí）子除臭设（shè）备除水、除臭后（hòu）进入双膜（mó）贮（zhù）气（qì）囊暂存。由（yóu）于沼气原气（qì）中含有一定（dìng）量的H2S气体，需经过（guò）“无定型羟（qiǎng）基（jī）氧化（huà）铁”脱（tuō）硫工（gōng）序将H2S气（qì）体脱除净化（huà）。气体从干法（fǎ）脱硫塔的（de）底部进入，顶部排出（chū），气体在干法脱（tuō）硫（liú）塔内（nèi）与（yǔ）干法脱（tuō）硫剂接触，使得H2S被脱除。

2）沼气脱碳

脱（tuō）硫后的沼气经过气（qì）柜（guì）稳压后，经高效过滤器去除饱和（hé）水蒸气（qì）和微尘粒后，进入膜分离装（zhuāng）置，使得CH4、CO2混合气体彼此分离，分离后最终沼气中CO2浓度在3%以（yǐ）下，分离（lí）出的CO2几乎不含CH4。

项目CO2提纯装置采用膜分离装（zhuāng）置，其工作原理为（wéi）：压缩沼气在沿中（zhōng）空（kōng）纤（xiān）维管(即SEPURAN膜)内腔流动时，各种气体的（de）分压在中空纤维丝管的高压侧(原料侧)与低压侧(渗透侧)所形成（chéng）的（de）分压差作用下，溶解系数和扩散系数大的（de）气体(如（rú）CO2、H2S)优先（xiān）透过（guò）管壁，其余气体（tǐ）(CH4)相对（duì）受（shòu）到（dào）阻隔（gé），从而达到分离的目的（de）。

3、工艺监测解决（jué）方案

项目采用了（le）锐意自控便1台便携（xié）式红（hóng）外沼气（qì）分析（xī）仪（yí）Gasboard-3200L和1台防爆（bào）型（xíng）红外气体分析仪（yí）Gasboard-3500，用（yòng）于发（fā）酵罐出（chū）口、脱硫设备出口和脱（tuō）硫装置出口等（děng）各（gè）个（gè）监测点CH4、CO2、H2S、O2浓度的实时与在线监测。

表5. 气体监测方案

1）发酵罐出口监测，测量CH4、CO2和O2含量，帮助业主掌握发酵罐厌氧发酵状况，从而能够及时、准确地调节发酵罐进出料时间，保（bǎo）障厌氧消化高效、稳定运行，提高沼（zhǎo）气工程产气（qì）效率。

2）脱硫设备出口监测，测量H2S含量，帮助（zhù）业主直观地了解脱硫效率，有依据的进行脱硫工（gōng）艺优化，同时有效降低有毒气体H2S排放污染。

3）提纯装（zhuāng）置出口监测，测量CH4、H2S、CO2和（hé）O2含（hán）量（liàng），帮助业（yè）主（zhǔ）准（zhǔn）确了解净化提纯效率（lǜ），为生（shēng）物天然气销（xiāo）售以及环保排放监测提供参（cān）考数据。
沼气净化提（tí）纯技术工艺较多，用户可以根（gēn）据自（zì）身资金成（chéng）本（běn）和（hé）能（néng）源化利用（yòng）目标进行选择。但使沼气净（jìng）化提纯成为甲烷含量高，热值和（hé）杂质等条件符合管道（dào）、压缩或液化天然气标准要求（qiú）的高品质生物天然气，其工艺（yì）过程的气体成分监（jiān）测必不可（kě）少。
文（wén）章转载自@沼气圈