沼氣生產為何需要適當的過濾?
沼氣生產是一個重要的全球性行業,也是全球增長第三快的可再生能量來源。有機廢物用於替代能源生產中不可持續的化石燃料。可以使用正確和專用的分子過濾來淨化沼氣,減少發動機腐蝕和設備磨損,同時確保運行穩定、利潤,以及遵守規章制度。
在該領域,沼氣過程是至關重要的一環,該過程會釋放出嚴重污染的氣體,可能導致發動機腐蝕和設備磨損,導致不定期停機以進行維護和維修,從而導致產量和利潤損失。幸運的是,對於在深床中使用不同類型過濾介質的沼氣廠,有多種方法可以解決分子過濾問題。
沼氣生產存在哪些風險?
含能沼氣是生物廢物的副產品。當有機廢物在無空氣(厭氧)的腐爛過程中消化時,產生的甲烷(作為能源生產的燃料)可能被酸性硫化氫(H2S)嚴重污染。 H2S燃燒導致二氧化硫排放,對環境造成有害影響。此外,如果高濃度的H2S氣體進入燃燒甲烷的氣體發動機,由於酸性氣體和高溫的結合,發動機內部會出現腐蝕。如果出現發動機腐蝕,需要不定期停機進行維護和維修,同時還會導致設備壽命縮短數年,從而導致產量和利潤損失。
沼氣發動機的另一風險來自矽氧烷和其他揮發性有機化合物(VOC)。這些化合物廣泛用於不可回收和降低的消費品(即,最終進入土地填埋處置場進行處置)。這些設施產生的沼氣可能被矽氧烷污染,需要特殊的分子介質提供適當的淨化效果。矽氧烷燃燒時,會留下固體二氧化矽和矽酸鹽的沉積物。這些物質會導致運動部件磨損,並使發動機部件失去平衡,所有這些因素均會導致效率下降和不定期停機。需要特殊的分子介質,從矽氧烷中適當純化沼氣。
很多厌氧分解池(罐)和沼气发动机都位于有机废物料堆(农场或废物处理厂)附近。为优化能源生产的效率,在高压条件(通常高达0.5bar)下向发动机提供沼气。然后进入燃烧阶段,至此,来自气体的能量变得可用。
沼气或生物甲烷也可以转化为压缩沼气(CBG)或液体沼气(LBG),并用作车辆燃料。
避免相关风险的理想过滤解决方案是什么?
分子过滤 是一种在燃烧前,去除沼气中硫化氢、硅氧烷和VOCs的公认方法。分子过滤将有助于解决沼气污染和应对设备挑战,并确保遵守该行业的严格规则和条例,毫无疑问,有关当局也非常关注空气质量和健康安全标准,而分子过滤方案有助于符合这些空气质量和健康安全标准。
分子过滤器利用一种称为“吸附”的技术。简言之,这意味着分子附着在具有极高表面积的材料上。分子过滤器可以使用活性炭或活性氧化铝作为活性成分,有时也会进行浸渍处理,以吸引目标分子。分子过滤器有时又称“化学过滤器”或“气相过滤器”。
沼气应用中有许多解决分子过滤的方法。活性炭或氧化铝介质作为过滤器深床(≥100mm)部署在各种重型外壳的穿孔金属板之间,并根据浓度和流量要求,采用单级或多级部署方案。
介质的UL易燃性等级是一种重要因素,例如,普通的碳易燃,并且介质允许正确吸附目标气体。
设计和建造用于沼气应用的水平深床(HDB)过滤器时,应对系统压力加以考虑。沼气HDB过滤器必须由较重规格的材料制成,采用圆柱形外壳和碟形端。另外,还必须确保用于仪表的法兰入口和出口连接件及凸台符合公认标准,这点同样十分重要。
对于沼气生产厂,合适的分子过滤解决方案可以确保稳定运行、提高利润水平以及遵守规章制度。
合著者
Karl-Henrik Björkhem,康斐尔分子污染控制部门北欧业务发展经理。Karl-Henrik凭借在可再生能源和环境领域(专注于空气控制和过滤)中超过10年的经验,在腐蚀控制、室内空气质量、分子污染和气味控制等方面一直保持敏锐的洞察力,经常发表一些有价值的真知灼见。