高压水洗沼气净化吸收塔的模拟研究

运用Aspen Plus软件对沼气高压水洗净化工艺中的吸收塔进行了模拟计算。选用RadFrac单元操作模型,采用NRTL热力学性质计算方法,对吸收塔的填料高度和吸收剂用量进行了初步设计,在一定操作条件下考察了塔顶、塔底组成和塔内流量、温度及组成分布的情况、吸收过程中压强、吸收剂用量及吸收塔填料高度对净化后生物甲烷纯度的影响。模拟数据对实际应用具有指导意义。     

沼气水洗提纯吸收塔的体积吸收系数研究

文章以设计处理量为25 m~3/h的沼气压力水洗提纯装置为实验对象,研究了温度、压力、液气比、进气量和浓度等参数对提纯气CO_2浓度和吸收塔平均体积吸收系数KYa的影响,并提出了优化的操作参数条件。沼气提纯过程具有高浓度和高液气比的特点,文章分析了高CO_2浓度下的KYa理论计算公式,建立了以液、气相速度比UL/UG为基础的KYa数学模型,该模型和实验数据的偏差为-22%～17%。该模型既强调了沼气提纯过程具有高液气比的特点,又为沼气水洗提纯技术提供了合理的吸收性能分析经验公式,具有重要的工程价值。     

大中型沼气工程的COD测定

化学耗氧量(COD)常用来评价水质的污染程度,在一定程度上代表水中所含被氧化的物质数量的一种概念。COD的测定对于河流和工业废水的污水处理是一个重要而快速测定指标。在甲烷发酵中,为了解发酵液中被氧化的合碳基质数量,及时掌握发酵的进程也是个重要参数。 测定COD有两种方法,即高锰酸钾法和重铬酸钾法,方法的选择取决于测试目的和污水浓度。如果只要对废水中有机物进行相对比较,不必要求测定氧化率很高,可采用操作简便而再现性好的高锰酸钾法。如果要尽可能表示废水中有机物总量,或希望从中去除COD量来推算甲烷产量时,应选择氧化率高的重铅酸钾法。此外,对含有悬浮有机物进行测定,必须选择重铬酸钾法。因此,在大中型沼气工程的测试中,应采用重铬酸钾法。     

大中型沼气工程中的单片机应用

随着厌氧消化基础理论研究的深入,工艺装置的日益更新和工程化规模的不断扩大,大中型沼气工程对自动化控制的要求也越来越高.目前,国内沼气工程中主要采用常规自动化仪表控制,虽然效果不错,但存在不少缺点,特别是如何根据进料波度、酸碱度和温度等因素的变化,及时调节最佳的滞留期,是无法通过常规自动化控制来实现的.另外,常规的自控对系统运行中的故障检测灵敏度不高,许多地方仍需要人工操作。这些问题的存在影响了沼气工程高水平的运行。而采用单片微机来进行控制,不但能以编程的方式来完成检测、计算、控制等工作,而且体积小、功能多、使用方便、安全可靠,     

江苏省大中型沼气工程现状及发展对策

随着城市“菜篮子工程”和乡镇企业的发展以及人民群众生活水平的不断提高,农村能源建设出现了一些新的情况:一是生活用能急剧增加;二是农民对能源的品位要求更高;三是在生产发展过程中环境污染越来越严重,群众要求治理的呼声也越来越高。因此,建造大中型沼气工程,运用厌氧消化技术处理城乡生产和生活排放的有机废弃物的重要意义,已被更多的人所认识。不少地区和单位利用这项技术处理有机废水,治理环境污染,同时回收能源,收到了很     

浙江省大中型沼气工程现状和前景

过去１０年间，以治理污染，制取沼气为目的的三大类大中型沼气工程发展较快。农业沼气工程是以集约化养殖场排出的畜禽粪便污水为原料，以制取沼气和发酵残留物的综合利用为主要目的，兼顾水的净化，城镇污水沼气工程是以城镇污水和大型污水处理厂好氧剩余污泥为原料，以治理污染，净化环境为主要目标，兼顾制取沼气，工业沼气工程是以高浓度的工业有机废水为原料，以治理污染，净化环境为主要目标，兼顾制取沼气；工业沼气工程是以     

加压水洗沼气脱碳的实验研究

利用加压水洗提纯沼气小试实验装置,研究了进水流量、进气流量、吸收压力和吸收温度对沼气加压水洗脱碳过程中CO2去除率、CH4回收率和CO2饱和度等参数的影响。结果表明:增大吸收压力和降低吸收温度可显著提升加压水洗脱碳效果,增大进水流量和减小进气流量可以提高CO2去除率和产品气的纯度;CO2去除率越高,CH4回收率和产气率越低;当进水流量为100 m L/min、进气流量为800 m L/min、吸收温度为10℃、吸收压力为0.8~1.0 MPa时,产品气中的CO2含量可控制在3%以下,能够满足车用压缩天然气技术标准的要求。     

大中型沼气工程生命周期能效评价

基于生命周期评价理论,对山东某沼气工程进行了能效评价。研究得出,该沼气工程生命周期总能耗(折合标准煤)为561 471.47 kg/a(11.54 kg/GJ),其中,化石能耗占96.62%;节能量为1 100 271.42 kg/a;生命周期综合能源利用率为61.82%;生命周期新水耗量为26 552.56 m3/a。利用Sima Pro 8.0.2软件,采用生态指数法分析得出,该沼气工程生命周期产生的环境影响为364.303 3 k Pt/a(7.480 5 Pt/GJ);通过情景分析得出,沼气工程的环境损害减弱能力为191.805 2 k Pt/a(34.49%)。针对该沼气工程存在的一些问题,提出了开发沼液综合利用技术等建议,为提高沼气工程能效、减少环境损害提供理论参考。     

压力水洗法沼气脱碳的模拟研究

采用PRO II 8.0电解质模型模拟了压力水洗法沼气脱碳单元的运行成本和CH_4回收率,要求净化气CO_2浓度3.0%,CH_4收率96%。通过改变进口浓度、吸收塔理论板数、吸收压力、吸收温度、闪蒸压力和再生气-液比,模拟对运行成本和收率的影响。结果表明:高理论板数、低温、高压、高闪蒸压力有利于降低运行成本。吸收压力为0.8 MPa,吸收温度为5℃,闪蒸压力为0.35 MPa时,沼气压力水洗脱碳单元的运行成本为14.4分/m~3,CH_4回收率可以达到98.4%。     

Assessment of membrane plants for biogas upgrading to biomethane at zero methane emission

In the future energy infrastructure there is a considerable potential for biogas and, in particular, for biomethane as a natural gas substitute. Among the alternatives of upgrading biogas to biomethane, this work focuses on membrane permeation. Taking cellulose acetate as membrane material and spiral-wound as membrane configuration, five layouts are assessed. All layouts have the same biogas plant rated at 500 m³/h (STP), yet they may adopt: (i) one- or two-stage permeation, (ii) permeate or residue recycle, and (iii) a water heater or a prime mover (internal combustion engine or a micro gas turbine) to exploit residues as fuel gas. Since residues are consumed, all layouts have zero emission of methane into the atmosphere. The membrane material is modeled considering the phenomenon of plasticization; the membrane modules are described by a crossflow permeation patterns without pressure drops. The results indicates that specific membrane areas range from 1.1 to 2.4 m²h/m³ (STP), specific energy from 0.33 to 0.47 kWh/m³ (STP), and exergy efficiencies from 57.6% to 88.9%. The splitting of permeation over two stages and the adoption of water heater instead of prime movers is a convenient option. The preferred layout employs a single compressor, a two-stage membrane permeation at 26 bar, a water heater fueled by the first-stage permeate, and a second-stage permeate recycle. Assuming a biomethane incentive of 80 €/MWh_LHV and a project life of 15 years, the total investment of this plant is 2.9 M€, the payback time 5 years and the net present value 3.5 M€.     

High levels of ammonia nitrogen for biological biogas upgrading

This study aimed to propose a novel method for ex-situ biogas upgrading by adding ammonium chloride to increase the concentration of ammonia nitrogen. The results showed that ammonia nitrogen had a significant effect on biogas upgrading. The maximum content of CH₄ reached 94.1% when the concentration of ammonia nitrogen was 5500 mg/L. At the same time, CH₄ yield of increased by 57.5%. High throughput sequencing results showed that the relative abundance of hydrogenotrophic methanogens reached 73.1%, while that of acetotrophic methanogens was only 1.3%, which greatly increased the content and yield of CH₄. For the bacterial community, Clostridium was the dominant bacteria and the ammonia nitrogen concentration had little effect on it. These results demonstrate that upgrading biogas by increasing the concentration of ammonia nitrogen is feasible.     

大中型沼气池抗裂设计与构造

在料液压力、沼气压力等外力作用下，钢筋混凝土结构大中型沼气池池体易产生裂缝，裂缝的存在对池体是十分不利的。文章针对500m^3大型钢筋混凝土沼气池池壁的抗裂设计等问题进行了深入探讨，并提出了提高池体抗裂度的主要技术措施。     

大中型沼气工程技术讲座(三)沼气发酵消化器设计

消化器是大中型沼气工程的核心处理装置，众多的设计者都努力在消化器结构形式上精心设计，以便提高处理负荷，同时又要追求适中的造价。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…     

On scaling and mathematical modelling of large scale industrial flames

Gaseous flames and pulverized coal flames are considered to examine relationships between lab-scale flames, semi-industrial scale and industrial-scale flames. The experimental data spans the thermal input range from the lowest scale of 30 kW to the largest of 12 MW with several intermediate scales. The primary questions are whether effects observed in lab-scale flames are scalable to industrial applications and whether mathematical models developed on the basis of lab-scale data are directly applicable to industrial flames.It has been observed that disparity between the in-flame temperatures measured in lab-scale and in large-scale flames can be as large as 100–200 K due to different measurement techniques used. In lab-scale experiments one observes a strong interaction between turbulence and chemistry and the measured data is sensitive to small alterations to burner inputs and/or boundary conditions. The sensitivity almost disappears at large-scales since the convective mixings is the dominant (the slowest) mechanism. In other words, different effects are seen at small- and large-scales and different mechanisms are controlling. Although the paper is concerned with single flames, in our opinion, the conclusions are also relevant to gas turbines. Until genuine efforts are taken to develop a good understanding of combustion system scaling, the worlds of combustion science and combustion engineering will remain parted.     

大中型沼气工程技术讲座(四)沼气工程的前处理与输配系统

大中型沼气工程工艺流程可分为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。由于原料不同,运行工艺不同,每个阶段所需要的构筑物和选用的通用设备也各有不同。1前处理装置选型与设计规模化养猪场粪…