沼气发电机热电联（lián）产。这是发达国家大（dà）中型沼气工程普遍采用的沼（zhǎo）气利用方式。为避免沼（zhǎo）气中杂（zá）质对发动（dòng）机（jī）的不良影响（xiǎng），沼气需进行脱（tuō）水和（hé）脱除硫化物、卤代烃、硅氧烷等杂质（zhì）气体的处理。

沼气中的（de）硫主要以（yǐ）H2S形式存在，所（suǒ）含有机硫较少。脱除硫化氢的方（fāng）法很多，一般可（kě）分（fèn）为干法脱（tuō）硫、湿法脱硫（liú）和（hé）生物脱硫。

干法（fǎ）脱硫通常用于低含（hán）硫气（qì）体（tǐ）处理，特别是（shì）用于气体精细脱硫。大部分干法脱硫工艺由于需要更换脱硫剂而不能（néng）继续操作，还（hái）有（yǒu）一些干（gàn）法（fǎ）如（rú）锰（měng）矿法、氧化锌（xīn）法（fǎ）、氧（yǎng）化铁、活性炭等，脱硫（liú）剂（jì）不能再生（shēng）或（huò）再生次（cì）数很少，脱硫饱和后要废弃（qì），这样一方（fāng）面会造成环境问（wèn）题，另一方面会增加脱硫成（chéng）本。

湿（shī）法（fǎ）脱硫（liú）是利用（yòng）特定的溶（róng）剂（jì）与气体逆流（liú）接触而脱除其中（zhōng）的（de）H2S，溶剂通过再生后重新进行吸收，根据吸收机理（lǐ）的不同，又（yòu）分（fèn）为化（huà）学吸（xī）收法、物理吸（xī）收（shōu）法、物理化学吸收法以及湿式氧化法。湿式氧化法脱硫（liú）效率高，单（dān）质硫可回（huí）收，流程较简单（dān），大多数脱硫剂可以（yǐ）再生，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（hán）量高（gāo）的场合。

生（shēng）物脱硫系统以各种微（wēi）生（shēng）物的容纳（nà）力为基础，利用微生物的生（shēng）命活动将有（yǒu）机污染转化为对（duì）人体健康和生态（tài）环境无害的化合物、生物法常用（yòng）于污水处理（lǐ）工程中产生的硫化物。生物脱硫技术包括生物过滤（lǜ）法、生物吸附法和生物滴滤法（fǎ），三种系统均（jun1）属开放系统，其微生物种群随环境改变而变化。在生物（wù）脱硫过程中，氧化态的含硫（liú）污染物（wù）必须先（xiān）经生物（wù）还原作用生成硫（liú）化物（wù）或（huò）H2S，然后（hòu）再经生物（wù）氧化（huà）过（guò）程生（shēng）成单质硫，才（cái）能去除。

生物（wù）净化工艺与（yǔ）上述传统工艺相比具有（yǒu）运（yùn）行成本（běn）低、反应条件温和、能（néng）耗少和有效减少环境污染等（děng）优点，但脱（tuō）硫微生物（wù）都是需要氧型的，氧（yǎng）气或空气的加入可能会（huì）导致（zhì）沼气中氧含量（liàng）上升影响沼气（qì）的安全性（xìng），因此采用生（shēng）物脱硫是要时刻监控（kòng）反（fǎn）应器（qì）中的氧含（hán）量。

表（biǎo）1. 常见的几种脱硫方法（fǎ）及其特点

沼气生（shēng）产中（zhōng）不可避免地会混入空气，特别是（shì）垃圾沼气。氧的脱除是（shì）沼气加工的必经步骤，沼气中（zhōng）的氧（yǎng）必须脱至一定范围内（nèi），才能（néng）确保整个工艺过程的安全性。若生物（wù）沼气（qì）生产GNG或天然（rán）气，则需将其中所含的氧气含（hán）量（liàng）降至0.5%以下。

沼气脱氧（yǎng）工（gōng）艺一般有如下几（jǐ）种：

方法1：利用气源中（zhōng）的原有气体和氧气反应；

方法2：通入氢气与氧反应，生成（chéng）较易除去（qù）的水；

方法3：混合（hé）气中（zhōng）的氧直接与催化剂发生氧化反应，使催化剂活性组分转（zhuǎn）化成高价氧化（huà）物（wù）；

方（fāng）法（fǎ）4：通过膜分离或低温变压吸附（fù）法(PSA)去除（chú）。

方法2需要氢源，且要确定通入氢（qīng）气量，方法3较难达到合格的脱氧深度，而方（fāng）法（fǎ）4成本较高。因此，利用沼气中主要组分甲（jiǎ）烷与氧气在（zài）催化剂作用下反（fǎn）应，是较为（wéi）经济有效的脱（tuō）氧方法。

未经处理的沼气通常含有饱和水蒸气（qì）。其绝对含量与温（wēn）度有关，如35℃时沼气水（shuǐ）含量约为5%。沼气脱水技（jì）术主要分为物理（lǐ）分离和化学干燥两（liǎng）类，这（zhè）些方法也（yě）可以同时去（qù）除沼气中的（de）泡沫和粉尘。

冷凝法是去除沼气（qì）中水蒸气最简（jiǎn）单（dān）的（de）物理方法，但由于水会（huì）在热交换器上结冰，这种方（fāng）法（fǎ）只能（néng）将露点温度（dù）降低至（zhì）0.5℃，要得到更低的（de）露点温度（dù），需将沼气进行压缩，且（qiě）露点（diǎn）温度越低，所需压（yā）力越高。冷凝法包括除雾器（qì）、旋风分离（lí）器、湿（shī）气捕集阱等。化学（xué）干（gàn）燥法（fǎ）通常在较高的压力下进行，最（zuì）常用的吸附剂为氧化铝或沸石，此外还（hái）可用（yòng）三甘醇或可吸湿盐（yán）类作为（wéi）干燥剂。

由于沼气中甲烷含量较低（dī），其高（gāo）位发（fā）热值只有（yǒu）23.9MJ/m³(甲烷含量60%)，而纯（chún）甲烷（wán）高位发（fā）热值（zhí）为39.78MJ/m³。作为车（chē）用燃料或者管道天然气燃（rán）料其高位发热（rè）值要求（qiú）大于31.4MJ/m³，则要求沼气中甲烷浓度至少（shǎo）提高到88%以上，即要脱（tuō）除（chú）多余CO2。沼气（qì）脱碳技术多源于天然（rán）气、合成氨变换（huàn）气脱碳技术，包括物理溶（róng）液吸收法、化学吸收法、变压吸附法、膜（mó）分离法、低温深冷法等。表2给出了常（cháng）用的沼气脱碳方法及其特点。

表（biǎo）2. 常见（jiàn）的几（jǐ）种脱碳（tàn）方法及其特点

除了（le）水、硫化氢、氧、二氧化碳外，其他杂（zá）质气（qì）体（tǐ）通常（cháng）含量较少，且可以在已有的净化或提纯单元中去（qù）除。如（rú）硅氧烷（wán）和卤代烃主要存在于垃圾填埋场沼气或混（hún）合原（yuán）料（liào）发酵沼气，均可通（tōng）过活性炭吸附去除，少量（liàng）的氨也（yě）可被活性炭吸附，或者在二（èr）氧（yǎng）化碳脱除（chú）单元(如加压水（shuǐ）洗法)去（qù）除。

沼气并（bìng）入天然气管网，或用于车用燃料、燃料电池等，其气质一般有（yǒu）着严（yán）格的要求。因（yīn）此，需要通过必要的沼气净化提纯技术，使沼气（qì）成为甲烷含量高，热值（zhí）和杂质等条件符（fú）合管（guǎn）道、压缩（suō）或液（yè）化天然气标准要（yào）求(车用天然气相关标准（zhǔn）见表（biǎo）3)的高品质生物天然气。而（ér）要达到标准所规定（dìng）的气（qì）体质（zhì）量，沼气气体组分检测必不（bú）可少。下面（miàn）以山东省某大型（xíng）生物（wù）质天然（rán）气提纯项目为例，简要叙述沼气成分检（jiǎn）测在（zài）沼气提（tí）纯中的应用。

表3. 车用天然气相关标准

项目（mù）总投资12100万元，总占地面积55亩(36666.85㎡)，建筑物面积（jī）21605㎡(利用现（xiàn）有建筑)，构筑物16692m³(主要包含厌氧消化罐、贮气柜以及其它地面硬（yìng）化贮存（cún）场（chǎng）等)。主要产品为：生物天然气401万Nm³、固态有（yǒu）机肥1万（wàn）t、有机（jī）叶面肥1.5万t、液体二（èr）氧（yǎng）化（huà）碳（tàn）0.42万t。项目主体工程组成见表4。

表4. 项目主体工程（chéng）组成一览表

其中，沼（zhǎo）气（qì）经（jīng）脱硫、脱（tuō）碳后再经压（yā）缩机压（yā）缩成压（yā）缩天（tiān）然气CNG)，根据订单情况，选择性进（jìn）行（háng）降温成液态（tài）天然气(LNG)，后暂存于钢瓶（píng）或撬车内，以备出售外运。

2、净化提纯主要工（gōng）艺

1）脱硫（liú）工（gōng）艺

发酵过（guò）程产生的气体经过干燥柜（guì）重（chóng）力除水和高能离子除臭设备除水、除臭（chòu）后进（jìn）入双（shuāng）膜贮（zhù）气（qì）囊（náng）暂存。由（yóu）于沼气原气中含有（yǒu）一定量的（de）H2S气体，需经过“无定型羟（qiǎng）基氧化铁”脱硫工序将H2S气体脱除净化。气体从干（gàn）法脱硫塔（tǎ）的底部进入，顶部排（pái）出，气体（tǐ）在干法脱（tuō）硫塔内与干法脱硫剂接触（chù），使得H2S被脱（tuō）除（chú）。

2）沼气脱碳

脱（tuō）硫（liú）后的沼气（qì）经过气柜稳压后，经高效过滤器去除饱和水蒸气和微尘粒后，进（jìn）入膜分离装置，使（shǐ）得CH4、CO2混合气体（tǐ）彼此分离，分离（lí）后最（zuì）终沼气（qì）中（zhōng）CO2浓（nóng）度在3%以下，分离出的CO2几乎（hū）不含CH4。

项目CO2提纯装置采用（yòng）膜分离装置（zhì），其工作（zuò）原理为：压缩沼气在沿中空纤维管（guǎn）(即SEPURAN膜)内腔流动（dòng）时，各种气体的分压在中空纤维丝管的（de）高压侧（cè）(原料侧（cè）)与（yǔ）低压侧(渗透侧)所形成的分压差作用（yòng）下，溶解系（xì）数和扩（kuò）散系数大的气（qì）体(如CO2、H2S)优先透过管（guǎn）壁（bì），其余气体(CH4)相对受到阻隔（gé），从而达到分离的目的（de）。

3、工艺监测解决方案

项目（mù）采用了锐意自控便1台便携式红外沼气分析仪Gasboard-3200L和1台防爆型红（hóng）外气体（tǐ）分（fèn）析仪Gasboard-3500，用于发酵罐出口、脱（tuō）硫（liú）设备出（chū）口和脱硫装置出口等各个监测点CH4、CO2、H2S、O2浓度（dù）的实（shí）时与在线（xiàn）监测。

表5. 气体监测方案（àn）

1）发酵罐出口监测（cè），测量（liàng）CH4、CO2和O2含量，帮助业（yè）主掌握发酵罐厌（yàn）氧发酵（jiào）状况，从而（ér）能够及（jí）时、准确地调节发酵罐进出料时间，保障厌氧消化（huà）高效、稳定运行，提高（gāo）沼气工（gōng）程产气效率。

2）脱硫设备出口监测，测量H2S含量，帮助业主直观地了解脱（tuō）硫（liú）效率，有依据的进行（háng）脱（tuō）硫工（gōng）艺优化（huà），同时有效（xiào）降低有（yǒu）毒气（qì）体H2S排放污染（rǎn）。

3）提纯装（zhuāng）置出口监测，测量（liàng）CH4、H2S、CO2和（hé）O2含量，帮助业主（zhǔ）准确了解净（jìng）化提（tí）纯效率，为生物天然气（qì）销售（shòu）以及环保排放（fàng）监（jiān）测提供参考（kǎo）数据。
沼气净化提纯技术工艺较多，用户可以（yǐ）根据自身（shēn）资金成本和能源化利用目（mù）标进行选择。但使沼气净化（huà）提（tí）纯成为甲烷含（hán）量高，热（rè）值和杂质等（děng）条（tiáo）件符合管道、压缩或液化天然气标准要求的高品质生物天然气，其工（gōng）艺过程的（de）气体成分（fèn）监测必不可少。
文（wén）章转载自@沼气圈