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，生產規模已達到年產啤酒150萬t水平。該啤酒廠*堅持以實現經濟效益與環境效益的雙贏為經營理念，按照循環經濟“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能降耗、保護環境的措施。

該啤酒廠的生產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，占地多，處理污水有限，并在污水處理過程中會產生硫化氫及沼氣影響周邊環境。

該廠擴建為年產啤酒能力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，是一種具有容積負荷高、占地少、投資省等突出優點的污水處理技術。

該啤酒廠在污水厭氧生物處理中采用IC內循環式厭氧反應技術，除了污水處理達標排放之外還產生相當多的沼氣（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“節能減排”，使啤酒廠經濟良性循環是首要考慮的

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生有高附加值的電能，再將發電中所產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。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

生產啤酒的污水經過IC反應器后產生沼氣每日可達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（如硫化氫、固形物、水分等），因此必須要進行凈化處理，并經過升壓以滿足發電設備的要求，發電裝置采用燃氣內燃機帶動發電設備，電能以400V在常去內電網并網使用，沼氣在內燃機內燃燒做功帶動發電設備。內燃機排出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（或其他生產車間）用冷。目前這套裝置已投入正常運行，發電和制冷工作正常。

該啤酒廠在沼氣回收利用項目中，采用了一系列國內外較*的、科技含量高的技術設備和新工藝；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過生物菌的作用再生循環使用；內燃機組采用*的美國卡特比勒電控和稀薄燃燒技術，保持內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*的長沙遠大溴化鋰吸收式非電制冷技術 ，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，確保沼氣輸送系統的安全和可靠。這些*技術和裝備，為沼氣回收利用并順利投產使用奠定了基礎。

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沼氣回收利用的主要組成系統

(1) 沼氣脫硫系統

主要設備有洗滌塔 、生物反應器 、沉淀器 、循環泵 、羅茨風機等。脫硫系統能脫除沼氣中硫化物并轉變成可回收利用的單質硫 , 處理后能達到內燃發動機及溴化鋰吸收式制冷裝置的要求。

(2) 沼氣凈化系統

主要設備有羅茨風機、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燃發動機的要求。

(3) 沼氣儲存和緊急燃燒系統

主要設備有穩壓柜、管道阻火器和緊急切斷閥、沼氣燃燒器等。該系統能收集沼氣、穩定沼氣壓力并起到發電機組用沼氣時負荷調節和緩沖作用；沼氣燃燒器用于緊急狀況下或發電設備故障時的沼氣直接燃燒。

(4) 內燃機及發電系統

主要設備有內燃機、發電機、無刷勵磁裝置、渦輪增壓器、空氣過濾器、阻火器、緊急切斷閥、油循環裝置、缸套冷卻水循環裝置等。內燃機及發電系統通過稀薄燃燒技術和電子自動調節技術使得沼氣在內燃機內部充分燃燒做功，并帶動無刷勵磁發電機旋轉發電。

(5) 發電機控制并網系統

主要設備有主控制柜、2臺發電機分控制柜、低壓母聯柜及低壓輸送開關柜等。發電機控制并網系統可采用手動或自動按設定程序啟動運行或停機，手動或自動并車上網，并按電網要求自動調節發電機電壓、頻率、負荷。

(6) 熱交換系統

主要設備有缸套熱水熱交換器、中后冷卻水熱交換器、循環水泵、冷卻水泵和冷卻塔等。熱交換系統能將缸套熱水(105℃)的熱量傳遞給循環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定。

(7) 制冷系統

主要設備有煙管、煙氣三通閥、熱水三通閥、熱交換器、溴化鋰吸收式制冷裝置、循環水泵、冷媒循環泵、冷媒儲罐等。制冷系統首先將煙氣、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下溴化鋰溶液的吸收、冷凝濃縮、節流降壓和蒸發產生制冷效應。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。