车用沼气纯化装置试验研究

【摘要】： 课题以沼气纯化为背景,针对规模150m3的辅热集箱式沼气工程设计出一套车用沼气纯化装置,对其所产沼气进行过滤、提纯性能测试与研究,并得出相关数据及结论。沼气经过纯化装置后甲烷含量可达93%以上,为沼气作为车用燃料替代车用天然气燃料的研究提供技术参考。本文主要研究了国内外沼气纯化工艺技术现状及进展,并针对150m3规模辅热集箱沼气工程所产的沼气气质,研究了车用沼气纯化工艺及其纯化装置,分析了车用沼气纯化装置的技术经济可行性。 通过试验研究,本文得出如下结论: 1、以养猪粪便为原料的150m3规模辅热集箱式沼气工程生产的沼气组成为甲烷(CH4)含量60.8%、二氧化碳含量(CO2)31.6%、一氧化碳(CO)1.02%、氢气(H2)3.24%、水分34mg/m3及其它气体。 2、该沼气经过车用沼气纯化装置处理后,甲烷(CH4)含量可提高到93.1%,一氧化碳(CO)1.02%、氢气(H2)3.24%。达到车用燃气标准。 3、在车用沼气纯化装置脱硫化氢单元的研究分析中表明,选择合适的脱硫剂颗粒直径、环境温度、流速等条件,硫化氢可以完全被除去。由于硫化氢(H2S)含量较低,所以甲烷含量没有明显的增高。实验得出所设计脱硫化氢单元在72小时需换料一次,脱硫剂失效后可加热再生,循环使用,工作时可采用两个脱硫器替换使用来保证脱硫的顺利进行。 4、沼气经过车用沼气纯化装置的除二氧化碳单元后,甲烷(CH4)含量由原来的60.8%提高到89.6%,在0-6.5小时内脱碳效果在99%以上,即在一个换料周期6.5小时内,经过脱碳后的沼气二氧化碳(CO2)含量小于0.1%。换料时可关闭阀门,即时换料。 5、沼气经过车用沼气纯化装置除水干燥单元后,气体含量为甲烷(CH4)93.1%,一氧化碳(CO)1.02%,氢气(H2)3.24%。可以达到车用燃气标准,实验得出所设计除水干燥单元在32小时需换料一次,干燥剂失效后可除水再生,循环使用,工作时可采用两个干燥器替换使用来保证干燥过程的顺利进行。 6、整个车用沼气纯化装置处理效果明显,经过技术经济评价分析,其项目净现值为1243元,静态投资回收期为5.9年,具有显著的经济效益、社会效益及生态效益,特别是在缓解我国能源危机方面有着重大的意义。 【关键词】：沼气 纯化 车用沼气纯化装置 脱硫化氢 除二氧化碳 干燥
【学位授予单位】：河南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 致谢4-8
• 摘要8-9
• 1 绪论9-11
• 1.1 课题研究背景9-10
• 1.2 课题研究目的及意义10-11
• 1.3 研究内容及方法11
• 1.4 创新点11
• 2 沼气的来源及特性11-21
• 2.1 沼气的来源11-12
• 2.2 沼气的组分12-13
• 2.3 沼气的物理特性13-15
• 2.3.1 沼气的密度、相对密度14
• 2.3.2 沼气的湿含量14-15
• 2.4 沼气的燃烧特性15-20
• 2.4.1 沼气的燃烧特点15-16
• 2.4.2 沼气的着火及其理论空气需要量16-17
• 2.4.3 沼气的实际空气需要量及其过量空气系数17
• 2.4.4 沼气的燃烧产物17-18
• 2.4.5 沼气的热值18-19
• 2.4.6 沼气的燃烧温度及燃烧火焰传播速度19
• 2.4.7 沼气中各单一可燃气体的燃烧性能参数及沼气的的主要特性参数19-20
• 2.5 车用沼气的技术特性20-21
• 3 沼气纯化技术现状21-28
• 3.1 国内沼气纯化技术现状21-22
• 3.2 国外沼气纯化技术现状22
• 3.3 沼气脱硫技术概述22-25
• 3.3.1 氧化铁脱硫法23
• 3.3.2 碳酸钠吸收法23-24
• 3.3.3 生物氧化法24
• 3.3.4 活性炭法24-25
• 3.3.5 通过膜分离方法25
• 3.4 沼气除二氧化碳技术研究概述25-26
• 3.4.1 热钾碱法25-26
• 3.4.2 氨水法26
• 3.4.3 变压吸附法(PSA)26
• 3.4.4 膜分离法26
• 3.5 沼气干燥技术概述26-28
• 3.5.1 冷分离法27
• 3.5.2 液体溶剂吸收法27-28
• 3.5.3 固体物理吸收法28
• 4 车用沼气纯化装置的设计28-37
• 4.1 设计依据与方案优化28-30
• 4.1.1 设计依据的标准28
• 4.1.2 设计原则与目标28-29
• 4.1.3 设计技术路线及优化方案29-30
• 4.2 车用沼气纯化系统装置设计30-36
• 4.2.1 脱硫化氢单元30-32
• 4.2.2 除二氧化碳单元32-34
• 4.2.3 除水干燥单元34-36
• 4.3 车用沼气纯化装置总体设计36-37
• 5 车用沼气纯化装置运行性能试验研究37-55
• 5.1 试验仪器及方法37-44
• 5.1.1 试验仪器37-38
• 5.1.2 试验步骤38
• 5.1.3 试验中测试方法38-44
• 5.2 试验结果分析44-55
• 5.2.1 纯化装置进口处沼气成分及特性分析44-45
• 5.2.2 脱硫试验分析45-49
• 5.2.3 除二氧化碳试验分析49-52
• 5.2.4 干燥试验分析52-55
• 5.3 结论分析55
• 6. 车用沼气纯化装置经济可行性分析55-59
• 6.1 经济效益55-57
• 6.2 社会效益及生态效益57-59
• 7. 总结及展望59-61
• 7.1 总结59
• 7.2 课题研究展望59-61
• 参考文献61-64
• ABSTRACT64-66
• 附图66-69

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