河南省IC厭氧反應器

河南省IC厭氧反應器

大的某啤酒釀造中心，生產(chǎn)規(guī)模已達到年產(chǎn)啤酒150萬t水平。該啤酒廠*堅持以實現(xiàn)經(jīng)濟效益與環(huán)境效益的雙贏為經(jīng)營理念，按照循環(huán)經(jīng)濟“減量化、再利用、資源化”三大原則，采取了一系列切實可行的各項節(jié)能降耗、保護環(huán)境的措施。

該啤酒廠的生產(chǎn)廢水主要來源為麥芽車間、釀造車間及包裝車間等，這些生產(chǎn)廢水中含有大量高強度的有機污染物，如浸麥廢水、麥汁殘余物、糖化醪殘留物、麥汁和凝固物沉渣、酵母殘留物和凝固物沉渣、硅藻土酵母蛋白質(zhì)沉淀物、啤酒及微細有機殘留物等。

廢水COD一般在2200-2800mg/L，廢水量每日有1.2-1.5萬m³，建廠初期污水處理工藝采用的活性污泥法好氧生物處理技術(shù)，占地多，處理污水有限，并在污水處理過程中會產(chǎn)生硫化氫及沼氣影響周邊環(huán)境。

該廠擴建為年產(chǎn)啤酒能力150萬t，同時改建了污水處理站，采用第三代UASB污水厭氧生物處理技術(shù)，是一種具有容積負荷高、占地少、投資省等突出優(yōu)點的污水處理技術(shù)。

該啤酒廠在污水厭氧生物處理中采用IC內(nèi)循環(huán)式厭氧反應技術(shù)，除了污水處理達標排放之外還產(chǎn)生相當多的沼氣（甲烷含量在75%左右）。沼氣中的甲烷排放至大氣中會造成大氣污染，其溫室效應是二氧化碳的21倍。如何回收利用沼氣“節(jié)能減排”，使啤酒廠經(jīng)濟良性循環(huán)是首要考慮的

在沼氣回收利用工藝中，首先是對沼氣進行凈化處理，然后進行發(fā)電，再把余熱進一步利用于制冷。由于沼氣中含有大量的甲烷（經(jīng)檢測達到81%），熱值已接近天然氣，所以采用高品位的能源先去產(chǎn)生有高附加值的電能，再將發(fā)電中所產(chǎn)生的低品位能源中溫煙氣（400℃左右）及熱水（100℃左右）去制冷，用于啤酒生產(chǎn)。該啤酒廠沼氣回收利用工藝將能源梯級利用，熱效益可達70%。

沼回收利用工藝

圖1、沼氣回收利用工藝流程圖

生產(chǎn)啤酒的污水經(jīng)過IC反應器后產(chǎn)生沼氣每日可達1-1.2萬m³，沼氣中甲烷含量在75%-80%，每立方沼氣熱值為26.8-28.6MJ。

由于沼氣中含有害雜質(zhì)（如硫化氫、固形物、水分等），因此必須要進行凈化處理，并經(jīng)過升壓以滿足發(fā)電設(shè)備的要求，發(fā)電裝置采用燃氣內(nèi)燃機帶動發(fā)電設(shè)備，電能以400V在常去內(nèi)電網(wǎng)并網(wǎng)使用，沼氣在內(nèi)燃機內(nèi)燃燒做功帶動發(fā)電設(shè)備。內(nèi)燃機排出400℃以上的中溫煙氣及缸套等冷卻水這些低品位熱量（約占總熱量能的50%-55%）。將這些低品位的熱量引至吸收式裝置中制取冷水（7-10℃）用以麥芽車間（或其他生產(chǎn)車間）用冷。目前這套裝置已投入正常運行，發(fā)電和制冷工作正常。

該啤酒廠在沼氣回收利用項目中，采用了一系列國內(nèi)外較*的、科技含量高的技術(shù)設(shè)備和新工藝；在沼氣凈化處理脫硫工序中采用了*的荷蘭帕克生物脫硫工藝，吸收硫化氫的堿液經(jīng)過生物菌的作用再生循環(huán)使用；內(nèi)燃機組采用*的美國卡特比勒電控和稀薄燃燒技術(shù)，保持內(nèi)燃機高效率和長周期運行；在低品位能源利用中采用了國內(nèi)*的長沙遠大溴化鋰吸收式非電制冷技術(shù) ，達到能源充分利用的效果；在抽吸沼氣中采用正壓式抽取技術(shù)，確保沼氣輸送系統(tǒng)的安全和可靠。這些*技術(shù)和裝備，為沼氣回收利用并順利投產(chǎn)使用奠定了基礎(chǔ)。

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沼氣回收利用的主要組成系統(tǒng)

(1) 沼氣脫硫系統(tǒng)

主要設(shè)備有洗滌塔 、生物反應器 、沉淀器 、循環(huán)泵 、羅茨風機等。脫硫系統(tǒng)能脫除沼氣中硫化物并轉(zhuǎn)變成可回收利用的單質(zhì)硫 , 處理后能達到內(nèi)燃發(fā)動機及溴化鋰吸收式制冷裝置的要求。

(2) 沼氣凈化系統(tǒng)

主要設(shè)備有羅茨風機、冷凝器、過濾器、制冷裝置、氣水分離器和空冷器等。凈化系統(tǒng)能使沼氣除去大部分水分，氣體中殘留固形物和壓力均能滿足內(nèi)燃發(fā)動機的要求。

(3) 沼氣儲存和緊急燃燒系統(tǒng)

主要設(shè)備有穩(wěn)壓柜、管道阻火器和緊急切斷閥、沼氣燃燒器等。該系統(tǒng)能收集沼氣、穩(wěn)定沼氣壓力并起到發(fā)電機組用沼氣時負荷調(diào)節(jié)和緩沖作用；沼氣燃燒器用于緊急狀況下或發(fā)電設(shè)備故障時的沼氣直接燃燒。

(4) 內(nèi)燃機及發(fā)電系統(tǒng)

主要設(shè)備有內(nèi)燃機、發(fā)電機、無刷勵磁裝置、渦輪增壓器、空氣過濾器、阻火器、緊急切斷閥、油循環(huán)裝置、缸套冷卻水循環(huán)裝置等。內(nèi)燃機及發(fā)電系統(tǒng)通過稀薄燃燒技術(shù)和電子自動調(diào)節(jié)技術(shù)使得沼氣在內(nèi)燃機內(nèi)部充分燃燒做功，并帶動無刷勵磁發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電。

(5) 發(fā)電機控制并網(wǎng)系統(tǒng)

主要設(shè)備有主控制柜、2臺發(fā)電機分控制柜、低壓母聯(lián)柜及低壓輸送開關(guān)柜等。發(fā)電機控制并網(wǎng)系統(tǒng)可采用手動或自動按設(shè)定程序啟動運行或停機，手動或自動并車上網(wǎng)，并按電網(wǎng)要求自動調(diào)節(jié)發(fā)電機電壓、頻率、負荷。

(6) 熱交換系統(tǒng)

主要設(shè)備有缸套熱水熱交換器、中后冷卻水熱交換器、循環(huán)水泵、冷卻水泵和冷卻塔等。熱交換系統(tǒng)能將缸套熱水(105℃)的熱量傳遞給循環(huán)水并輸送到溴化鋰吸收式制冷裝置制冷；并將中后冷卻水(55℃)的熱量傳遞到冷卻塔冷卻水中得到降溫并保持穩(wěn)定。

(7) 制冷系統(tǒng)

主要設(shè)備有煙管、煙氣三通閥、熱水三通閥、熱交換器、溴化鋰吸收式制冷裝置、循環(huán)水泵、冷媒循環(huán)泵、冷媒儲罐等。制冷系統(tǒng)首先將煙氣、缸套熱水引入溴化鋰制冷裝置通過熱交換和溴化鋰工作特性，將煙氣和缸套熱水的熱能通過真空狀態(tài)下溴化鋰溶液的吸收、冷凝濃縮、節(jié)流降壓和蒸發(fā)產(chǎn)生制冷效應。降溫到7~10℃的冷媒由儲存罐收集并通過冷媒泵輸送到麥芽車間等用冷單位。