沼气发电（diàn）机（jī）热电联（lián）产。这是发（fā）达（dá）国家（jiā）大中型沼气工程普遍采（cǎi）用的沼气（qì）利（lì）用（yòng）方式。为避免沼（zhǎo）气中杂质对发动（dòng）机的不良影响，沼气（qì）需进行脱水（shuǐ）和脱除硫化物、卤代烃、硅氧（yǎng）烷等杂质气体的处理。

沼气中的硫主（zhǔ）要以H2S形式存在（zài），所含（hán）有机硫较少。脱除硫化氢的（de）方法很多（duō），一般（bān）可分为干法脱硫、湿法脱硫和生物脱硫。

干法脱硫（liú）通常（cháng）用于低含硫气体（tǐ）处（chù）理（lǐ），特（tè）别是用于气体精细脱硫。大部分干法脱硫（liú）工（gōng）艺由于需要更（gèng）换（huàn）脱（tuō）硫剂而（ér）不能继续（xù）操作，还有（yǒu）一（yī）些干法如锰（měng）矿法、氧化（huà）锌法、氧化（huà）铁、活性炭等，脱硫（liú）剂（jì）不能再生或再（zài）生次数很少，脱（tuō）硫饱和后要废（fèi）弃，这样一方面会造（zào）成环境问题，另一（yī）方面会增（zēng）加脱硫成本。

湿法脱硫是利用（yòng）特定（dìng）的溶（róng）剂与气体逆（nì）流（liú）接触而脱除其（qí）中（zhōng）的H2S，溶剂通（tōng）过再生后重新进行吸（xī）收，根（gēn）据吸收机理的（de）不同，又分为化学吸收法、物理（lǐ）吸收法、物理化学吸收法以及湿式氧化（huà）法。湿式氧化（huà）法（fǎ）脱（tuō）硫效率高，单质（zhì）硫可回收，流（liú）程（chéng）较简单，大（dà）多（duō）数（shù）脱硫剂可以（yǐ）再生，运行成本低等；同时该法流程复（fù）杂、投资大、适（shì）用于气体处理量大，H2S含（hán）量（liàng）高的场合。

生（shēng）物脱硫系统以各种微生物的容纳力为基础，利用（yòng）微生物的生命活动（dòng）将有机（jī）污染（rǎn）转化为对人体健康和（hé）生态环境无害的化合（hé）物、生物（wù）法（fǎ）常用（yòng）于污（wū）水处理工程中产生的硫化物。生物脱（tuō）硫技术包括生物过滤法、生物（wù）吸附法和生物滴滤法，三种系统均（jun1）属开放系统，其微生物种群（qún）随环境改变（biàn）而变化。在生物脱硫过程中，氧化（huà）态的含硫污染（rǎn）物必须先（xiān）经生物还原作用生（shēng）成硫化物（wù）或H2S，然后再经生物氧（yǎng）化过（guò）程（chéng）生成单质（zhì）硫，才能去除。

生物净化工艺与（yǔ）上述传统工（gōng）艺相比具有运行成本低、反应条件温和、能耗少和有效减少环境污染（rǎn）等优点，但脱（tuō）硫（liú）微（wēi）生物都是需要氧型的，氧气或空气的加（jiā）入可（kě）能会导致沼气（qì）中氧含量（liàng）上升影响沼气（qì）的安全（quán）性（xìng），因此采用生物脱硫是要时刻监控反应器（qì）中的氧含量。

表1. 常见的几种脱硫方法及其特点

沼（zhǎo）气生（shēng）产中（zhōng）不可避（bì）免地会混入（rù）空气，特（tè）别是垃（lā）圾（jī）沼气。氧的（de）脱（tuō）除是沼气（qì）加工的必经步骤，沼气中的（de）氧必（bì）须脱（tuō）至一定范围内，才能确保整（zhěng）个工艺过程的安全性。若生物沼气生产（chǎn）GNG或天（tiān）然（rán）气，则需将其中所含的氧（yǎng）气含量降至0.5%以（yǐ）下。

沼气（qì）脱氧工艺一般（bān）有如下几种：

方法1：利（lì）用气源中的（de）原有气（qì）体和氧气反应；

方法2：通入氢气与（yǔ）氧反应，生成较易除去的水；

方法3：混（hún）合气中的氧直接与催化剂（jì）发生氧（yǎng）化（huà）反应，使催化剂活性（xìng）组分转（zhuǎn）化（huà）成高价（jià）氧化物；

方法4：通过膜分（fèn）离或低（dī）温变压吸附法(PSA)去除。

方法2需要氢源，且（qiě）要确定（dìng）通入氢（qīng）气量，方法3较难（nán）达到（dào）合格的脱氧深度，而方法4成本较高。因此，利用沼气中主要（yào）组分甲烷与氧气在催（cuī）化剂（jì）作用下反应，是（shì）较为经济有（yǒu）效（xiào）的脱氧方法。

未经处理的沼气（qì）通常含（hán）有饱和水蒸气。其绝对含量与（yǔ）温度（dù）有关，如（rú）35℃时沼气水含量约为5%。沼（zhǎo）气脱水技术（shù）主要分为物理分离（lí）和化学干燥两类，这些方法也可以同时去除（chú）沼气中的（de）泡沫和（hé）粉尘。

冷凝法是（shì）去除沼气中水蒸气最简单的物理（lǐ）方法，但由（yóu）于水（shuǐ）会在热交换器上结冰，这种（zhǒng）方法（fǎ）只能将露点温度降低至0.5℃，要得（dé）到更低的（de）露点温度，需将沼气进行压缩，且露（lù）点温度越（yuè）低，所（suǒ）需压（yā）力越（yuè）高。冷凝法包（bāo）括除雾器（qì）、旋风分离器（qì）、湿气捕集阱（jǐng）等。化学干燥法通常（cháng）在较高的压力下进行（háng），最常用的吸（xī）附剂（jì）为氧化铝或（huò）沸石，此外（wài）还可用三（sān）甘醇或（huò）可吸湿盐类作为干燥剂。

由（yóu）于（yú）沼气中甲烷（wán）含量较低，其高位发（fā）热值只有23.9MJ/m³(甲（jiǎ）烷含量60%)，而纯（chún）甲烷高位发热值（zhí）为39.78MJ/m³。作为车（chē）用燃（rán）料或者管道天然气燃料其高（gāo）位发热（rè）值要求（qiú）大（dà）于31.4MJ/m³，则要求（qiú）沼气中（zhōng）甲烷浓（nóng）度至少提高（gāo）到88%以上，即（jí）要脱（tuō）除多余CO2。沼气（qì）脱碳技术多（duō）源于天（tiān）然气、合成氨变换气脱碳（tàn）技术，包括物（wù）理溶液吸收（shōu）法（fǎ）、化学吸收法、变压吸附（fù）法、膜分离法、低温深（shēn）冷法等。表2给出了常用的沼气脱碳方法及其特点。

表（biǎo）2. 常见（jiàn）的几种脱碳（tàn）方法及其特点

除了水、硫（liú）化氢、氧、二氧化碳外，其他杂质气体（tǐ）通常含量较少（shǎo），且可以在已有的净化或提纯单元中去除。如硅氧烷（wán）和卤代烃主要存在于垃圾填（tián）埋（mái）场沼（zhǎo）气或混合原料发酵沼（zhǎo）气，均可通过（guò）活性炭吸附去（qù）除，少量的氨也可（kě）被活（huó）性炭吸附，或者在二氧化碳脱（tuō）除（chú）单元(如加压水洗法)去除。

沼气并（bìng）入天然（rán）气管网，或用（yòng）于车用燃料、燃料电（diàn）池（chí）等，其气质一般有着严格的要求（qiú）。因此，需要通过（guò）必要的沼气净化提纯技术，使沼气成（chéng）为甲烷含量高，热值和杂质等条（tiáo）件（jiàn）符合管道、压缩或液化天然气标（biāo）准要求(车用（yòng）天然气相（xiàng）关标准见表3)的高品质生物（wù）天然气（qì）。而（ér）要达到标（biāo）准所（suǒ）规定的气体质量（liàng），沼气气体组分检测必不可少。下面以山东省某大型生物质天然气提纯项目为例，简要叙述沼气成分检测在沼气提纯中的应用。

表3. 车用天（tiān）然气相（xiàng）关标准

项目总投资（zī）12100万（wàn）元，总占地面积55亩(36666.85㎡)，建筑物（wù）面（miàn）积21605㎡(利用现（xiàn）有建筑)，构筑物16692m³(主要（yào）包含厌氧消化罐、贮气柜以及其它地面（miàn）硬化贮存（cún）场等)。主（zhǔ）要产品为：生物（wù）天然（rán）气401万Nm³、固态有机肥1万t、有机叶面（miàn）肥1.5万（wàn）t、液体二氧化碳0.42万t。项目主体（tǐ）工程组（zǔ）成（chéng）见（jiàn）表4。

表4. 项目主体工程（chéng）组（zǔ）成（chéng）一览表

其中（zhōng），沼气经脱硫、脱碳后再经压缩机压（yā）缩（suō）成压缩天然气CNG)，根（gēn）据订单情况，选择（zé）性进行降温成液（yè）态天然气(LNG)，后暂存（cún）于钢（gāng）瓶（píng）或撬车内（nèi），以备（bèi）出售外运。

2、净化提纯主要工艺

1）脱硫（liú）工艺

发（fā）酵过程产生的气体经过干燥柜重力除水（shuǐ）和高能（néng）离（lí）子除臭设备除水、除臭后进（jìn）入双膜贮气（qì）囊暂存（cún）。由于（yú）沼气（qì）原气中含有（yǒu）一（yī）定（dìng）量（liàng）的H2S气体（tǐ），需经（jīng）过“无定型羟基氧化铁”脱硫（liú）工序将H2S气体脱除净化。气体从干法脱硫（liú）塔的（de）底部（bù）进入，顶部排（pái）出（chū），气体在干法脱（tuō）硫塔内与干法脱硫剂接触（chù），使得H2S被（bèi）脱（tuō）除。

2）沼气脱碳（tàn）

脱硫后的沼气经过气柜稳（wěn）压后，经（jīng）高效过滤器去除饱和水蒸气和微尘粒后，进（jìn）入膜分离装（zhuāng）置，使得（dé）CH4、CO2混合气体彼此分离，分离后最终沼气中CO2浓度（dù）在3%以（yǐ）下（xià），分离（lí）出的CO2几乎不含CH4。

项目CO2提纯（chún）装置采用膜分（fèn）离装置，其（qí）工作原（yuán）理（lǐ）为：压（yā）缩沼气在沿（yán）中（zhōng）空纤维管(即SEPURAN膜)内腔流动时，各种（zhǒng）气体的分压在中（zhōng）空（kōng）纤维（wéi）丝管的（de）高压侧(原料侧)与（yǔ）低压侧（cè）(渗透侧)所形成的分压差作用下（xià），溶解系（xì）数和扩（kuò）散系（xì）数大（dà）的气体(如CO2、H2S)优先透过管壁，其余气体(CH4)相对受到（dào）阻隔，从而达到分离的目的。

3、工艺监测解决方案

项目采用了锐（ruì）意自控便1台便携式红外沼气分析仪Gasboard-3200L和1台（tái）防爆型红外气体分析仪Gasboard-3500，用于发（fā）酵（jiào）罐出口、脱硫设备出口和脱硫（liú）装置出口等各个监测点CH4、CO2、H2S、O2浓度的实时与在线监测（cè）。

表（biǎo）5. 气体监测（cè）方案

1）发酵（jiào）罐出口监测，测量（liàng）CH4、CO2和O2含量，帮助业主掌握（wò）发酵罐厌氧（yǎng）发酵状况，从而能够及（jí）时、准确地（dì）调节发酵罐进出料（liào）时间，保障厌氧消化高效、稳（wěn）定（dìng）运（yùn）行（háng），提高沼气工程产气效（xiào）率（lǜ）。

2）脱硫设备（bèi）出口监测，测量H2S含量，帮助（zhù）业主（zhǔ）直观地了解脱硫效率，有（yǒu）依据（jù）的进（jìn）行脱硫工艺优化，同时有效降低有毒气体H2S排放污染。

3）提纯装置出（chū）口（kǒu）监测，测量CH4、H2S、CO2和（hé）O2含量，帮助业主准确了解净化（huà）提纯效率，为（wéi）生物天然气销（xiāo）售以及环保排放监（jiān）测提供参考数据（jù）。
沼气净（jìng）化提纯（chún）技（jì）术工艺较多，用户可以根据自身（shēn）资金成本（běn）和能源化利用目标进行选择。但使沼（zhǎo）气净化提纯成（chéng）为甲烷（wán）含量高（gāo），热值和杂质（zhì）等条（tiáo）件符（fú）合管道（dào）、压缩或液化天然气（qì）标准要（yào）求的高品质（zhì）生物（wù）天然气，其工艺过程的气体成分（fèn）监测（cè）必不可（kě）少。
文章（zhāng）转载自@沼气圈