rel_德国智康环境科技_沼气技术详细介绍

• 除硫 • 升压 • 将气体净化成天然气质量
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设计规模
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设计沼气厂过程中，其整体计算要解释两个问题:
对于某一指定的物料，沼气厂将建多大 理想大小规模的沼气厂将处理多少物料?
沼气厂结构示意图
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运营商 原料/贮存/预处理
资金
Substratbevorratung / Aufbereitung
沼渣
并网
- Schwefelwasserstoff 0 bis 1 Vol-% - Ammoniak - Wasser
氨气
水
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有氧与无氧发酵的区别
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有氧
无氧
有氧和无氧发酵的碳质量平衡
Nach [5]
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4-级发酵理论
水解
Hydrolyse
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Versäuerung
酸化
产乙酸
Essigsäurebildung
- 与微型的天然气网进行并网 - 处理及净化后进入天然气管网
* 使用的条件类似于原地使用
热电联产
热电联产发动机
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能源使用
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沼气的经验值 甲烷: ~10 kWh/m³ 甲烷含量为60%的沼气:~6 kWh/m³ 热电联产发电机的效率 Ƞ电效率:~40% Ƞ热效率:~43% Ø 热电联产发电机的全年标准工作运作时间 ~8000 Bh/a
食品垃 圾接收 单元
开袋， 分离塑 料杂质
分离 其他 的杂 质
螺旋 挤压
快速集中堆肥
后期堆肥
Fina Enerji Holding/CIP 项目
初步设计 (Tomato)
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垃圾处理的湿式发酵法
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垃圾的湿式发酵法 包括湿式预处理
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湿式发酵法 -湿式预处理
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湿式预处理流程图
流体缓存罐 除砂罐
发酵罐的基本部件: • 发酵罐的加热装置 • 绝热层 • 搅拌装置 • 测量，感应，自动控制系统
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发酵罐
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德累斯顿污水处理厂
里斯本的餐厨垃圾发酵设施
科特布斯的沼气生产和技术服务中
Schlegel 沼气厂
沼气系统
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沼气系统包括沼气管道，沼气存贮，沼气处理，和相关的安全 技术。
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气体管道和安全技术 过滤 冷凝除水 存储 沼气处理
沼气厂
余热利用 建设场地及周围
运输条件 (距离)
地点
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资金
运营
设计/筹备
项目开发中重要的任务
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规则1: 物料的取得 • • • • 物料的来源 物料质量的明确 物料的数量结构 物料形成的时间
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有约束力的长期供应合同 (安全性)
项目开发中重要的任务
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准则 2: 地点 - 建设面积 • 地基性质
•
除砂机
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湿式发酵法 -湿式预处理
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除砂机
开袋机与分拣
杂质过滤器
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湿式发酵法
44 优点:
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与其他的液态的有机废弃物共同发 酵，含固率低，低稠度的物料通过 泵来输送。中央搅拌器受力较小。 因此，因维修检修而停运的时间较 短。
缺点: 为使物料达到可泵送的状态，工艺 上复杂，消耗能源，并且分离出大 量杂质。 消毒化需要在单独的容器中进行。
Fermentative Bakterien
发酵性细菌
Acetogene Bakterien
产乙酸菌
Methanogene Bakterien
食乙酸产甲烷菌
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无氧条件下可降解性
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Abbau- 降解性 barkeit
绝对 不行 很差
Substratart (Beispiele) 物料种类
木 质 素
Keine
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堆积区
接收区
沼气系统
发酵罐进料 沼渣存储罐 发酵罐 二级发酵罐
物料接收区
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作用 • 物料的周转
• 物料的临时存储
• 与沼渣混合 • 物料进料检查 • 进料质量记录 • 进料数量记录
地秤称量车辆上物料的重量
绿色植物垃圾的接收区
物料接收区
卸料区的大小取ຫໍສະໝຸດ Baidu于:
• 运料的车辆的大小，高度，重量 • 转运运输
• 粉碎
• 混合匀质化
滚筛
• 卫生消毒处理
这些机械的设计取决于处理的数量
多轴破碎机
发酵罐
发酵罐是在密闭的状态下工作的，它是沼气厂的核心。每天都有发酵原料被 泵送到发酵罐 (发酵罐进料)。为使气体的生产量提高，控制定量的进料 就十分重要。 这样沼气产生的4个阶段就能建立一个平衡。 发酵罐必需是有气密性和液密性。除此外，还要考虑到实验样品采样和清除 罐底沉积。
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智康工艺 – 干式发酵法
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两段, 两级, 间歇式干式发酵法 – 智康工艺示意图
渗滤器带排水 用工艺水进行喷淋 物料堆积
换热器
自来水
多余的水
沼气 甲烷反应器 填充料
WT 联合贮存罐
渗滤液 工艺水
渗滤液导流
结论:
WT
换热器
-
分开的调节水解和甲烷化反应: • 为不同的菌种制造相应的生长繁殖条件 • 水解反应只在渗滤器中进行, 可以不接种
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间歇式干式发酵法
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间歇式干式发酵法 -智康工艺
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干式发酵法比较
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• • • • • •
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沼气主要是产生在第一级发酵 第一级发酵需要很大的罐 没有后期发酵罐 较小的渗滤速度 滞留时间长 (4 到 6 周) 接种需要用 20-60% 的沼渣 需要对渗滤液，渗滤器的墙体和底板进行加热 无搅拌器
周边市政设施:
• • 交通的开发 供电网， 天然气管网，自来水管道，污水管道以及 电信通讯的连接
•
周围附近邻居的反应
•
设计方面的规定(国家部门)
项目开发中重要的任务
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规则 3: 选择最佳的能源的利用方式
沼气利用的方式
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沼气利用的方式
原地使用
异地使用*
- 热(冷)电联产 - 供热 (锅炉) - 净化后作为车辆燃料 (加油站)
脂肪酸 Butters鋟 re, 酒精 Alkohole, 其他有机 andere org. 化合物
Propions鋟 re,
微生物 的增加 繁殖 Bakterien水，二氧化 masse 碳，乙酸
Bakterienmasse
Methan, CO2
H2, CO2, Essigs鋟 re
Verbindungen
• 倾泄物料? 直通? 需要换车? 附加的机械?
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• 临时堆积物料的数量
带翻斗卸料的生活垃圾装运卡车 卡车带挂车拖拽曲线
物料堆放区
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新建的用于卡车卸料堆放区
卡车卸下的玉米秸秆堆放区
生物有机垃圾倾泄区
堆放生活垃圾的深坑
发酵原料的预处理
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发酵原料的预处理要满足发酵法工艺的要求，包含下列几点:
• 分拣和杂质分离
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物料接收区
预处理
生物反应过程 /发酵
沼渣处理 沼气的利用
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沼气设备的组成
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• 发酵物料接收区 • 发酵物料堆积 • 物料的预处理 • 发酵罐进料
• 甲烷化反应 (发酵罐)
• 二级发酵罐 • 沼渣存储罐
• 沼气系统
• 发电 • 辅助设施 (门，围墙，灯)
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沼气厂样例 Bockelwitz- Marschwitz
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Pre-Treatment
移动式底板进料机械
接收固体的物料和垃圾 主要是均质 的垃圾 (比如秸秆)
湿式发酵法工艺
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运用湿式发酵法工艺处理农业废弃物的扁平形状的钢筋混凝土的发酵罐
湿式发酵法工艺
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立式搅拌的高发酵罐
湿式发酵法工艺
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or 沼气 ( 出售)
电 (出售)
热 (出售)
进料 •餐厨垃圾 •农田垃圾 •粪水 •淤泥
沼气的成份
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- Methan 甲烷 50 bis 75 Vol-% - Kohlendioxid 二氧化碳 25 bis 50 Vol-% - Stickstoff 氮气 - Sauerstoff 氧气 - Wasserstoff
硫化氢 氢气
0 bis 7 Vol-% 0 bis 2 Vol-% 0 bis 1 Vol-% 0 bis 1 Vol-% 2 bis 7 Vol-%
沼气厂全年热能需要及供应曲线图
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沼气厂热能供应
附近的热网对 热能的需要
沼气的净化处理和并网
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沼气的净化处理 (压力 水清洗)
沼气厂 并网设备
尾气处理 Abgasnachbehandlung (RTO)
(Methanverlust < 0,2% gemäß EEG bzw. Gasnetzzugangsverordnung)
Lignin
纤维 素
Proteine (Keratine)
角蛋白
Schlecht Zellulose M溥 ig
一般
Fette 脂 肪 謑e
Hemizellulosen
半纤维 素
好
Gut Zucker St鋜ke
糖 淀粉
很好
Sehr gut
Proteine (Mucine)
蛋白质 (粘蛋白)
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沼气设施的组成
甲烷化反应在高效的反应器中进行: • 沼气的生产可以调节控制 • 沼气中的甲烷含量明显的高
与BTU共同开发
-
德国专利号: 10 2004 053 615.5 Patent
美国专利号: 7854840
智康工艺 – 干式发酵法
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选择针对于不同的垃圾的正确的工艺方法:
居民生活垃圾: - 源头分离的生物垃圾 - 混合垃圾中的有机成份
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沼气工艺与技术
沼气工艺
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名词解释
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- FM
- TS - oTS - CSB - FOS - BG
未经处理的新鲜物料 (原物料)
物料干重 (在105°C温度下烘干24 小时以上称量) 干重质量中的有机物含量 (在550°C) 可发酵成份 化学需氧量 (水样中有機物被強氧化劑氧化時所消耗的氧的总量) 可挥发性有机酸 (乙酸到戊酸) 沼气
车辆的燃料
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净化后作为车辆燃料 (加油站)
优点:
到2015年没有能源税
到2018年天然气的缴税优惠 可以使用价格低廉的有机生物垃圾进行发酵
缺点: 需要进行沼气的净化和加压
Quelle: Kraft und Stoff Dannenberg GmbH & Co. KG
需要附属设施投资(气体净化设备, 压力罐, 加油站)
绿化植物: - 草 - 树木和灌木枝
农业废弃物: - 饲养动物的粪便 - 稻草秸秆
一级
单一物料发酵
两级
混合物料发酵
工艺的选择要根据发酵原料
智康的沼气工艺
•
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对于物料选择正确的方法
松散的垃圾 比如，餐厨垃圾 简单的垃圾 比如，牛粪水
结构固定可以堆积的垃圾
2-级, 2-段 干式发酵工艺，智康 工艺
2-级湿式发酵工艺 采用中央搅拌的高发酵罐
1- 或 2-级湿式发酵工艺，采用钢 筋混凝土结构的发酵罐
沼气产生于第一和第二级(后期)发酵，产气量大致相等。 比较大的第二级发酵罐 中等的渗滤速度 中等的滞留时间 (3-4 周) 与沼渣混合进行接种 无搅拌设备
G I C O N
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第一级较小的渗滤器 较小的甲烷反应器 渗滤速度快 甲烷的生成主要在甲烷反应器中, 水解主要在第一级过程中进行 较短的滞留时间 (2-3 周) 没有搅拌设备 较高的建设投资 一级反应 旋转的部件以及搅拌器，对物料进行翻动和输送 较大的部件磨损 不需要与沼渣进行接种 滞留时间 3 到 4 周
散发极少的臭味 肥料 (作为副产品出售， 可以在任何地方应用)
沼渣贮存罐
湿式发酵法工艺
比如: 污泥 + 食品垃圾
火炬
电和热
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物料接 收单元 (贮存 罐)
flare
水解反应
电和热
接收/ 缓存
发酵罐&换热
后期发酵罐 &贮气柜
Wood chips
decanter
渣液分离机
分离后的沼 液
Solid digestate
甲烷化
Methanbildung
(Acidogenese)
(Acetogenese)
(Methanogenese)
有机垃 圾 碳水化 合物 脂肪 蛋白质
Organische Abfallstoffe Kohlenhydrate Fette 丙酸 Eiwei遝
Bakterienmasse
H2, CO2, Essigs鋟 re
目前在德国存在的9个生物甲烷加油站提供纯度为100%的生物甲烷
不同的发酵工艺
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工艺特点 发酵罐进料含水量 温度 运行方式 1
工艺方法 湿式发酵工艺 <15% 含固率 中温发酵 36- 39°C 不间断 干式发酵工艺 >20% 含固率 高温发酵 54- 58°C 间断 (批量处理)
运行方式 2
进料
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330
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湿式发酵法工艺
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可再生的能源经济作物为发酵原料
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湿式发酵法工艺
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正确的方法:
绿化废弃物垃圾: - 草 干式或湿式发酵法 农业产品及副产品: - 农业废弃物 (比如动物的粪便) - 粪水 - 能源作物
糊状的垃圾 ，淤泥 和食品加工厂的废渣: - 油，脂肪 - 餐厨垃圾
松散的垃圾 - 超市的蔬菜垃圾 - 带包装的食品
湿式发酵法工艺
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接收 & 预处理
固定式搅拌机 农业废弃物的接收池同时带预处理功能 临时的贮存 (当天物料贮存) 混合和匀质化
湿式发酵法工艺
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预处理
处理松散的蔬菜市场垃圾和有包装的食品垃圾
必要的预处理: - 破碎并且分离塑料和金属
湿式发酵法工艺