1、在能源危機(jī)與環(huán)境污染的雙重背景下，世界各國都意識到發(fā)展可再生能源是一個必然的選擇。在可再生能源中，沼氣是一種重要的生物質(zhì)能源，沼氣經(jīng)凈化提純后，其中的甲烷濃度達(dá)到90％以上就可得到生物甲烷，實(shí)現(xiàn)天然氣的替代。目前，主要的沼氣提純方法有 PSA法、水洗法、化學(xué)吸收法、有機(jī)溶解吸收法、膜分離法，而且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)上的應(yīng)用。通過幾種提純方法的對比發(fā)現(xiàn)水洗法的優(yōu)勢明顯。本文通過沼氣水洗機(jī)理的研究，發(fā)現(xiàn)了沼氣水洗提純的三大主要影響因素：溫度、氣水

2、比、壓力。通過沼氣常壓霧化水洗試驗(yàn)得到了溫度、氣水比對沼氣提純效果的具體影響，為了得到壓力對沼氣水洗的影響，對沼氣常壓水洗提純系統(tǒng)進(jìn)行了改造，提出了間歇式沼氣壓力水洗提純系統(tǒng)，并設(shè)計了水洗控制系統(tǒng)。
　　沼氣水洗提純原理主要包括兩個方面，一是CH4、CO2在水中的溶解度差異，相同條件下CO2在水中的溶解度是CH4的30倍左右；二是CO2在水中的傳質(zhì)。通過分析得出，溫度、壓力主要是通過溶解度對沼氣水洗效果產(chǎn)生影響，氣水比通過對氣液傳

3、質(zhì)的影響對水洗效果產(chǎn)生影響。同時本文還分析了水的振動、水位高度以及水體的酸堿度對沼氣提純的影響。為了得到溫度、氣水比對沼氣水洗效果的影響，本文開展了沼氣常壓霧化水洗提純試驗(yàn)，通過對比試驗(yàn)，得到了溫度、氣水比對沼氣水洗效果的影響，溫度對沼氣水洗效果的影響十分明顯，在試驗(yàn)中，水溫為3.5℃時，沼氣水洗后其中的CH4濃度升高值為8個百分點(diǎn)，而當(dāng)水溫為22℃以后，水溶解CO2的能力大大下降，CH4濃度升高值僅為4個百分點(diǎn)左右。在一定的溫度下，氣

4、水比有一個最佳值，當(dāng)氣水比在達(dá)到最佳值后繼續(xù)增大時，水洗效果開始降低。
　　由于沼氣常壓霧化水洗提純效果有限，同時也為了得到壓力對沼氣水洗提純的影響，所以對沼氣常壓系統(tǒng)進(jìn)行了改造，提出了間歇式沼氣壓力水洗提純方案及水洗流程；確定了主要設(shè)備的參數(shù)；對壓力管道進(jìn)行了設(shè)計；改進(jìn)了氣霧化器；設(shè)計了水霧化器。根據(jù)沼氣壓力水洗提純系統(tǒng)的工藝流程要求，本文提出了兩種水洗控制方案，并對方案進(jìn)行了對比與選擇，確定了采用單片機(jī)進(jìn)行控制的方案；使用Pr

5、oteus繪制了測控系統(tǒng)硬件原理圖，使用 C語言編寫了控制程序，并對控制系統(tǒng)進(jìn)行了測試，驗(yàn)證了測控方案可行性。針對所設(shè)計的沼氣壓力水洗提純系統(tǒng)，提出了試驗(yàn)所要獲得的參數(shù)；提出了試驗(yàn)方案；并且詳細(xì)羅列了試驗(yàn)步驟。
　　本文對沼氣水洗提純做出了詳細(xì)研究，得到了不同溫度、壓力下CO2、CH4在水中的溶解度；通過沼氣常壓霧化水洗提純試驗(yàn)，得到了溫度、氣水比對沼氣水洗提純效果以及該套系統(tǒng)的工藝參數(shù)，該系統(tǒng)處理量為5~16m3/h，可直接應(yīng)用