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禽畜粪污沼气提纯后甲烷浓度达不到天然气入网标准(通常要求甲烷≥95%,杂质如CO₂、H₂S、水等严格受限),可能由以下原因导致:
1. 原料沼气甲烷含量低
粪污成分影响:禽畜粪污(如猪粪、鸡粪)碳氮比(C/N)较低,发酵产生的沼气中甲烷比例通常为50%~65%,远低于垃圾填埋气或能源作物沼气(60%~75%)。
发酵工艺问题:温度(如中温发酵35℃左右)、pH值(6.5~7.5)、搅拌频率或停留时间不足,导致有机物分解不充分,甲烷产量低。
2. 预处理不彻底
脱硫不充分:H₂S未完全去除(需<1.5mg/m³),可能腐蚀后续提纯设备(如膜分离或变压吸附装置),影响效率。
脱水不足:水分未降至露点以下(通常要求<1%),在低温提纯环节(如低温精馏)结冰堵塞管道。
颗粒物残留:粪污中的悬浮物堵塞吸附剂或膜组件,降低提纯效果。
3. 提纯工艺选择或操作不当
技术局限性:
变压吸附(PSA):若吸附剂(如活性炭、分子筛)老化或再生不彻底,CO₂分离效率下降。
膜分离:沼气压力不足或膜材料选择不当(如对CO₂/CH₄选择性低),导致甲烷渗透损失。
水洗/化学吸收:吸收剂(如胺液)饱和或循环量不足,CO₂脱除率降低。
工艺参数错误:压力、温度、流量等未优化,例如低温精馏温度控制不稳,导致甲烷液化率低。
4. 杂质气体干扰
氮气(N₂)含量高:粪污中可能混入空气(进料口或发酵罐泄漏),N₂难以通过常规提纯工艺去除,稀释甲烷浓度。
挥发性有机物(VOCs):粪污中的氨、硫醇等未被活性炭吸附,占据提纯设备处理能力。
5. 设备维护与系统设计问题
设备老化:压缩机效率下降导致提纯压力不足,或密封泄漏引入空气。
管道污染:长期运行后内部积垢(如硫化物、硅氧烷),影响气体流通和纯度。
设计缺陷:如预处理与提纯单元容量不匹配,或未设置冗余工艺(如两级脱硫)。
解决方案建议
优化发酵条件:调整C/N比(添加秸秆等富碳原料)、控制温度/pH、延长水力停留时间。
强化预处理:
生物/化学脱硫(如硫杆菌反应器+Fe₂O₃脱硫剂)。
多级过滤(除雾器+精密过滤器)和冷凝脱水。
升级提纯工艺:
组合工艺(如PSA+膜分离)处理高CO₂、N₂沼气。
定期更换吸附剂/膜组件,监控关键参数(压力、温度)。
检测与维护:
在线监测CH₄、CO₂、H₂S浓度(如红外传感器)。
定期检漏、清洗管道,防止N₂混入。
通过系统排查上述环节,可针对性提升甲烷浓度,满足入网标准(如GB 17820-2018《天然气》)。若氮气问题突出,需考虑深冷分离等深度处理技术。
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