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凱氏定氮儀,沼气行业重获生机 分析仪器大有可为

更新时间:2019/12/5 9:19:57 人氣:

在煤氣和天然氣大規模應用之前,沼氣曾經是我國農村地區的常用能源。人畜糞便、稭稈、雜草等有機物在厭氧環境下經過微生物發酵分解就可以産生可燃的甲烷混合氣體——沼氣。因爲原料易獲得和從前農村生活燃料短缺,沼氣出現過好幾次發展高潮。即使現在沼氣已經淡出了人們的視線,但實際上它仍然牢牢紮根在農村。據統計,2016年我國農村沼氣用戶達4300多萬戶,年總産氣量150多億立方米,惠及1億以上人口。隨著技術的發展,除了家庭式的戶用沼氣,處理農業、工業廢棄物的大中型沼氣工程已經成爲沼氣應用的主力,沼氣行業也隨之興起。作爲一種清潔能源,能就地取材的沼氣可以補足天然氣供應的缺口,同時也可以解決農村廢棄物處理和有機肥生産問題。規模化農村沼氣,推行綜合生産利用可再生能源的特大型沼氣工程已經成爲沼氣行業的發展方向並得到了政府的大力支持。王凱軍教授提到,目前全國畜禽糞便和垃圾分類後的廚余垃圾每年可生産的沼氣以千億方計,對比汙水處理行業,發展沼氣帶來的利潤將非常可觀。凱氏定氮儀在巨大的機遇背後是艱難的挑戰。首先是沼氣行業的核心——厭氧發酵技術發展停滯。雖然在材料處理技術、沼氣池建設等方面有所進步,但厭氧發酵所用的CSTR反應器在近百年的時間裏幾乎毫無改進。其次是原材料收集處理問題。無論是稭稈還是畜禽糞便分布都很分散,大規模沼氣生産的原料收集、存儲、運輸等環節帶來的是巨大的成本。與這些問題相比,沼氣本身的成分問題現在已經有了很好的解決方法。沼氣是氣體混合物,其成分取決于生産原料,原料不同,厭氧發酵産生的氣體也會有區別。沼氣在應用時也需要根據不同的用途對其中的一些成分作出處理。一般來說,沼氣的主要成分是甲烷和二氧化碳,此外還有水蒸氣、硫化氫、氮氣、氫氣和氧氣等痕量氣體。硫化氫是一種具有腐蝕性的有毒氣體,因此去除硫化氫是使用沼氣的常規操作。而爲了增加沼氣的熱值,則需要去除一部分二氧化碳或者將沼氣與其他烴類氣體混合。因此檢測沼氣的成分是沼氣應用不可缺少的環節。目前沼氣成分分析檢測技術已經較爲成熟。檢測沼氣成分的主要方法有氣相色譜GC分析方法、奧氏氣體分析方法、紅外檢測方法和熱催化元件檢測方法。氣相色譜GC分析方法利用色譜柱分離沼氣的各種成分,然後采用FIDTCD傳感器分別分析檢測甲烷、二氧化碳和氧氣的體積濃度,是實驗室分析的常用方法。現場分析則主要使用紅外檢測方法,利用甲烷和二氧化碳紅外吸收率的不同得到CH4CO2濃度。




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