沼气发电机热电联产（chǎn）。这是发达国家大中（zhōng）型沼气工程普遍采用的沼气利用（yòng）方式。为避免沼气中杂质对发动机的不良影响，沼气需进行脱水和脱除硫化物、卤代烃、硅氧烷等杂（zá）质气体的（de）处理。

沼（zhǎo）气（qì）中的硫主要以H2S形（xíng）式存在，所（suǒ）含有机硫较（jiào）少。脱除硫（liú）化氢的方法（fǎ）很（hěn）多，一般可分（fèn）为干法（fǎ）脱硫、湿法脱硫和生物脱硫（liú）。

干（gàn）法脱（tuō）硫通常用（yòng）于（yú）低含硫气体处理，特（tè）别是用于气体精细脱硫。大部分干法脱硫工艺由于（yú）需（xū）要更换脱硫剂而不能继续操作，还（hái）有（yǒu）一些干法如锰（měng）矿法、氧化锌法、氧化铁、活性炭等，脱硫（liú）剂（jì）不能再生或（huò）再生次数（shù）很少，脱（tuō）硫饱（bǎo）和后要废弃，这样一方面会造（zào）成环境问题，另一方面会增加脱硫成（chéng）本。

湿法（fǎ）脱硫是利（lì）用特定的溶剂与气体逆（nì）流接（jiē）触而脱除（chú）其中的（de）H2S，溶剂通过再生后（hòu）重（chóng）新进行（háng）吸收，根据（jù）吸收机（jī）理的不同（tóng），又（yòu）分为化学（xué）吸（xī）收法、物理吸（xī）收法、物理化学吸收法（fǎ）以及湿式氧化法。湿（shī）式氧（yǎng）化法脱硫效率高，单（dān）质硫可回收，流程较简单，大多数脱硫剂可以再生（shēng），运行成本低等；同时（shí）该法流程复（fù）杂、投资大、适（shì）用于气体处理量大，H2S含量高的场合。

生物脱硫系（xì）统（tǒng）以各（gè）种微生物的容纳力为基础，利用微生物（wù）的生命活动将（jiāng）有机污染（rǎn）转化（huà）为对人体健康和生态环境无害的化合物、生物法常用于污水处理工程中产生（shēng）的硫化（huà）物（wù）。生物脱硫（liú）技术包（bāo）括生物过滤（lǜ）法、生（shēng）物吸附法和（hé）生（shēng）物滴滤法，三种系（xì）统均属（shǔ）开放系统（tǒng），其（qí）微生物种（zhǒng）群随环境改变而变化。在生物脱硫过程中（zhōng），氧化态（tài）的含硫污（wū）染物（wù）必须先经（jīng）生物还原作（zuò）用生成硫化（huà）物或H2S，然后再经（jīng）生物（wù）氧化过程生（shēng）成单质硫（liú），才能去除。

生物（wù）净化工艺与（yǔ）上述传统工艺相比具有（yǒu）运行成本低、反应条件温（wēn）和、能耗少和有效减少环境污染等优点，但脱硫微生物都（dōu）是需要氧型的，氧（yǎng）气或空气的（de）加入可能会导致沼气中氧含量上升影响沼气的（de）安全性，因此采用生物脱（tuō）硫是要时刻（kè）监控反应器中的氧含（hán）量（liàng）。

表1. 常见的（de）几种脱硫方法及其特点

沼气生产中（zhōng）不（bú）可（kě）避免（miǎn）地会混入空（kōng）气，特别是垃圾（jī）沼（zhǎo）气。氧的（de）脱除是沼气（qì）加工的必经步骤，沼气中的氧（yǎng）必须脱至（zhì）一定（dìng）范围内，才（cái）能确保整个工艺过程（chéng）的安全性。若生物沼气生产GNG或天（tiān）然气，则需（xū）将其中所含的氧（yǎng）气含量降至0.5%以下。

沼气（qì）脱氧工艺一般有如下几种：

方法1：利用气源中（zhōng）的原有（yǒu）气体和（hé）氧气反应；

方法（fǎ）2：通入氢气与（yǔ）氧反（fǎn）应，生成较易除去的（de）水；

方法3：混合气中的氧（yǎng）直接（jiē）与催（cuī）化剂发生氧化反应，使催化剂活性组分转化成高价氧化物；

方法4：通（tōng）过（guò）膜分（fèn）离（lí）或（huò）低（dī）温变压吸附（fù）法(PSA)去除。

方法（fǎ）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（yǎng）深度，而方法4成本较高。因（yīn）此（cǐ），利用沼气（qì）中主要组分甲烷与氧气在催化剂作用下（xià）反应（yīng），是较为经济有效的脱氧方法。

未经处（chù）理的沼气通常含有（yǒu）饱和水蒸（zhēng）气。其绝对含量（liàng）与（yǔ）温度有关，如35℃时沼气水含量约为5%。沼气脱水技术主要（yào）分为物（wù）理分离和化学（xué）干燥两类，这些（xiē）方法也可（kě）以同时（shí）去除沼气中的（de）泡（pào）沫和粉尘。

冷凝法（fǎ）是去除沼气中水蒸气（qì）最简单的物（wù）理方（fāng）法（fǎ），但（dàn）由于水会在热交（jiāo）换器上结冰，这种方法只能将露（lù）点温度降（jiàng）低至0.5℃，要得到更低的露点温度，需（xū）将沼气进行压缩，且露点温度越低，所（suǒ）需压力越（yuè）高（gāo）。冷凝法包（bāo）括除（chú）雾器（qì）、旋风分离器（qì）、湿气（qì）捕集阱等。化学（xué）干燥法通常在较高的压力下（xià）进行，最常用的吸附剂为氧化（huà）铝或沸（fèi）石，此（cǐ）外还（hái）可用三甘醇或可吸（xī）湿盐类作为干燥（zào）剂。

由于沼（zhǎo）气中甲烷含量较（jiào）低，其高位发热（rè）值只有（yǒu）23.9MJ/m³(甲烷含量60%)，而纯甲烷高（gāo）位发热（rè）值（zhí）为39.78MJ/m³。作（zuò）为车（chē）用燃料或（huò）者管道天然气燃料其高位（wèi）发热值要求大于31.4MJ/m³，则要求沼气中（zhōng）甲烷浓度至少（shǎo）提高（gāo）到88%以上，即要脱除多余CO2。沼气脱碳技术多源于天然气、合成氨变换气脱（tuō）碳技术，包括物理溶液吸收法、化学吸收法（fǎ）、变压吸附法（fǎ）、膜分离法、低温深（shēn）冷法（fǎ）等。表2给出了常用的沼气脱碳方法及其特点。

表2. 常见（jiàn）的几种脱（tuō）碳方法及其特点（diǎn）

除了水（shuǐ）、硫化氢、氧、二氧（yǎng）化碳外，其他（tā）杂质气（qì）体通常含量（liàng）较少（shǎo），且可以（yǐ）在已（yǐ）有的净化或提纯单元（yuán）中去除（chú）。如硅氧烷和（hé）卤代烃主（zhǔ）要存在（zài）于垃圾（jī）填埋场沼气（qì）或混合原料发酵沼气，均可（kě）通（tōng）过活（huó）性（xìng）炭吸附去除，少量的氨也（yě）可被活性炭吸附，或者在二氧化（huà）碳脱除（chú）单（dān）元（yuán）(如加压水洗法（fǎ）)去（qù）除。

沼气（qì）并入天然气管网，或（huò）用于车用（yòng）燃料、燃料电池等，其气（qì）质一般有着严（yán）格的要求。因此，需要通过必要的沼气净化提纯技术，使沼气成为甲烷含量高，热值和杂质等条件（jiàn）符（fú）合管道、压缩或液化天然气（qì）标准要（yào）求（qiú）(车用天然气相关标准见（jiàn）表3)的高品质生（shēng）物天然气。而（ér）要达（dá）到标（biāo）准所（suǒ）规定的气体质量，沼气气体组分（fèn）检测必（bì）不可少。下面（miàn）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（fèn）检测在沼（zhǎo）气（qì）提纯中的应用。

表3. 车用天然气相关标准

项目总投资12100万（wàn）元，总占（zhàn）地面积55亩（mǔ）(36666.85㎡)，建筑物面积21605㎡(利用现（xiàn）有（yǒu）建筑)，构筑物16692m³(主要包含厌氧消化（huà）罐、贮气（qì）柜以及其它地（dì）面硬化贮存场等)。主要产品为：生物天然气401万（wàn）Nm³、固态（tài）有机肥（féi）1万t、有（yǒu）机叶面肥1.5万（wàn）t、液（yè）体二氧化碳（tàn）0.42万t。项目主体工程组（zǔ）成（chéng）见表4。

表4. 项目主（zhǔ）体工程组成一览表

其中，沼气（qì）经脱（tuō）硫、脱碳后再经压缩机压缩（suō）成（chéng）压缩天然气CNG)，根据订单情况，选择性进（jìn）行（háng）降温成液态（tài）天然气（qì）(LNG)，后暂（zàn）存于钢瓶或撬车内，以备出售外运。

2、净化提纯主要工艺

1）脱（tuō）硫工艺

发酵过程（chéng）产生的气体经过干燥（zào）柜重力除水和高能离子（zǐ）除（chú）臭设备（bèi）除水、除臭后进入双膜贮气（qì）囊暂（zàn）存。由于沼气原气（qì）中含有一定量的H2S气体，需经过“无定型（xíng）羟基氧化铁”脱硫工序将H2S气体脱除净化。气（qì）体（tǐ）从干法脱硫塔（tǎ）的（de）底部进入，顶部排出，气体在干法脱硫（liú）塔内（nèi）与干法脱硫剂接触，使得H2S被脱除。

2）沼气脱碳

脱（tuō）硫（liú）后的（de）沼（zhǎo）气（qì）经过（guò）气柜（guì）稳压后，经高效（xiào）过（guò）滤器去除饱和水（shuǐ）蒸（zhēng）气和微尘（chén）粒后，进入膜分离装置，使得CH4、CO2混合气体彼此分离，分（fèn）离后最终沼气中CO2浓度在3%以下，分（fèn）离出的CO2几（jǐ）乎不含CH4。

项目（mù）CO2提纯装置采（cǎi）用膜分离装置，其（qí）工作原理（lǐ）为（wéi）：压缩沼（zhǎo）气在沿中空纤维管(即SEPURAN膜)内腔流动时，各（gè）种气体（tǐ）的分压在中空纤维丝管（guǎn）的高压侧（cè）(原料侧)与低（dī）压侧(渗透侧)所形成的分压差作（zuò）用下，溶解系数和扩散（sàn）系（xì）数大的气体(如（rú）CO2、H2S)优先（xiān）透过（guò）管壁，其（qí）余气体(CH4)相对受到阻隔，从而达到分离的目的。

3、工艺（yì）监测解决方案

项目采用了（le）锐意自（zì）控（kòng）便1台便携（xié）式红外沼气分析仪Gasboard-3200L和1台防（fáng）爆（bào）型红外气（qì）体分（fèn）析仪（yí）Gasboard-3500，用于发酵罐出口、脱硫设备（bèi）出口和脱硫（liú）装置（zhì）出（chū）口等各个监测点CH4、CO2、H2S、O2浓度的（de）实时与在线监（jiān）测。

表（biǎo）5. 气体监测方案（àn）

1）发酵（jiào）罐出口监（jiān）测，测（cè）量（liàng）CH4、CO2和（hé）O2含（hán）量，帮助业（yè）主掌握发（fā）酵罐（guàn）厌氧发（fā）酵状况，从（cóng）而（ér）能（néng）够及时（shí）、准确（què）地调节（jiē）发酵罐进出料（liào）时（shí）间，保（bǎo）障（zhàng）厌氧消化高（gāo）效、稳定运行，提高沼气工（gōng）程（chéng）产气效率（lǜ）。

2）脱（tuō）硫设备出（chū）口监测，测量H2S含量，帮助业主直观（guān）地了解脱硫效率，有依据的进行脱硫工艺优化，同时（shí）有效降低有毒气体H2S排放污（wū）染。

3）提纯装置出口（kǒu）监（jiān）测，测量CH4、H2S、CO2和（hé）O2含量，帮助（zhù）业（yè）主（zhǔ）准确（què）了（le）解净化提纯效率，为生物天（tiān）然气销售以及环保排放（fàng）监测提供参考（kǎo）数（shù）据。
沼（zhǎo）气净（jìng）化提纯技术工艺较多，用（yòng）户可以（yǐ）根据自身资金成本和能源化利用目标（biāo）进行选择。但使沼气净化提纯（chún）成为（wéi）甲烷含量高，热值和杂质等条件符（fú）合（hé）管道（dào）、压（yā）缩或（huò）液（yè）化天然气标准要求的高（gāo）品质（zhì）生物天然气，其工艺过程的气体成（chéng）分（fèn）监（jiān）测必不可（kě）少。
文（wén）章（zhāng）转载自@沼气圈