沼气提纯设备运行中常见的故障有哪些？
发布时间：2025-09-15 阅读：325次
沼气提纯设备是将粗沼气（主要成分为甲烷和二氧化碳）经过一系列物理或化学处理，去除其中的杂质（如H₂S、H₂O、CO₂、硅氧烷等），从而获得高纯度生物天然气（Bio-CNG或Bio-LNG）的关键装置。其运行稳定与否直接关系到能源利用效率和经济效益。然而，在长期连续运行过程中，由于原料气成分波动、设备老化、操作不当等原因，常会出现各种故障。以下是沼气提纯设备在运行中常见的几类典型故障及其原因分析与应对措施。
一、脱硫系统故障
脱硫是沼气提纯的第一步，通常采用生物脱硫、干法脱硫或湿法脱硫工艺。常见故障包括：
1、脱硫效率下降
原因：脱硫剂饱和或失效（如氧化铁脱硫剂变黑结块）、喷淋系统堵塞导致湿法脱硫吸收液分布不均、生物脱硫菌群活性降低（pH失衡、温度不适、营养不足）。
影响：后续膜组件或吸附剂易被硫化物毒化，缩短使用寿命。
对策：定期检测出口H₂S浓度，及时更换或再生脱硫剂；清洗喷头，调整pH值与营养供给，维持适宜反应条件。
2、压降增大
原因：脱硫塔内填料堵塞或板结，气体通道受阻。
对策：定期反冲洗或更换填料，优化进气预处理（如除尘除湿）。
二、脱水系统故障
水分对后续压缩、提纯过程有严重影响，尤其是低温液化或高压储存时易形成冰堵。常见问题如下：
1、露点不合格
原因：冷干机制冷效果差（制冷剂泄漏、冷凝器积尘）、吸附式干燥机再生不充分（加热器损坏、时间设定错误）、吸附剂失效（吸水饱和或破碎粉化）。
影响：导致管道腐蚀、阀门卡涩、膜分离性能下降。
对策：定期更换干燥剂，检查制冷系统运行状态，确保再生周期正常。
2、排水器堵塞或失灵
原因：冷凝水中含油污或杂质，自动疏水阀被堵塞。
对策：加装前置过滤器，定期手动排污并清理排水器。
三、CO₂脱除系统故障（以膜分离和变压吸附为例）
（1）膜分离系统
产气量下降或甲烷纯度降低
原因：膜组件污染（H₂S、硅氧烷、颗粒物沉积）、操作压力偏离设计值、温度过高导致膜材料老化。
影响：需增加膜面积或提高压缩功耗，运行成本上升。
对策：加强前处理，定期进行化学清洗；监控操作参数，避免超压超温。
膜破损或泄漏
原因：机械损伤、频繁启停造成应力疲劳、原料气中夹带液体冲击。
对策：安装缓冲罐，控制升压速率；定期检测渗透气组分变化，及时更换损坏膜组。
（2）变压吸附（PSA）系统
吸附剂中毒或粉化
原因：H₂S、硅氧烷等杂质未完全去除，进入吸附塔；气流速度过快导致床层扰动。
影响：吸附容量下降，产品气纯度不稳定。
对策：强化前端净化，定期筛分更换吸附剂。
程控阀门故障
原因：电磁阀失灵、气缸漏气、PLC控制信号异常。
影响：吸附/解吸循环紊乱，系统无法正常切换。
对策：定期维护气动元件，设置阀门反馈监测，实现故障报警。
四、压缩系统故障
沼气提纯后需压缩至CNG标准压力（20-25MPa），压缩机是关键设备。
1、排气温度过高
原因：冷却水流量不足、中间冷却器结垢、润滑油老化。
风险：加速密封件老化，引发火灾爆炸。
对策：定期清洗冷却器，更换润滑油，安装温度联锁保护。
2、振动与异响
原因：基础松动、曲轴连杆磨损、气阀损坏。
对策：定期巡检，进行振动监测，及时检修。
3、级间压力异常
原因：某级活塞环磨损导致泄漏，或进排气阀密封不良。
影响：压缩效率下降，能耗增加。
对策：通过压力曲线分析判断故障级数，针对性维修。
五、控制系统与仪表故障
现代沼气提纯系统高度依赖自动化控制，常见问题包括：
1、传感器失准
如甲烷分析仪漂移、压力变送器零点偏移，导致误判和调节失误。
对策：定期标定仪表，设置冗余测量。
2、PLC/DCS系统通信中断
可能因电源波动、线路干扰或模块损坏引起。
后果：系统停机或失控。
对策：配备UPS电源，做好接地屏蔽，建立远程监控与报警机制。
六、综合运行管理问题
原料气波动大
发酵罐产气不稳定导致气量、成分波动，超出设备处理能力。
建议：设置足够容积的储气柜进行缓冲调节。
冬季运行困难
低温导致管路结冰、润滑油黏度增大、生物脱硫效率下降。
措施：加强保温伴热，选用低温型润滑剂。
综上所述，沼气提纯设备是一个多单元集成的复杂系统，各环节相互关联。要保障其长期稳定运行，必须建立完善的预防性维护制度，加强日常巡检与数据记录，及时发现并处理早期故障征兆。同时，应注重操作人员培训，提升应急处置能力，并结合在线监测技术实现智能化运维，从而最大限度地提高生物天然气的产出率与品质，推动可再生能源的高效利用。
