一、基礎工況參數（馬鈴薯淀粉厭氧沼氣專屬）

1. 氣量換算

日處理粗沼氣：15000Nm3/d = 625Nm3/h

2. 粗沼氣組分（IC/UASB 厭氧產沼氣典型值）

CH?：55%～62%

CO?：36%～43%（高 CO?，淀粉廢水沼氣核心特征）

H?S：300～1200ppm（淀粉蛋白分解硫含量偏高）

飽和水蒸氣、微量淀粉粉塵、微量硅氧烷

3. 提純輸出標準（GB 17820 生物天然氣）

成品 CH?≥95%，CO?≤3%，H?S≤20mg/m3

水露點≤-40℃，甲烷總回收率≥90%

4. 適用工藝選型對比（625Nm3/h 規模）

表格

對比項兩級膜分離（推薦淀粉廠）VPSA 變壓吸附

純度95%～97%97%～99%

甲烷回收率90%～94%93%～97%

單位電耗0.30～0.36kWh/Nm3 成品0.38～0.45kWh/Nm3 成品

設備結構撬裝模塊化、無頻繁運動閥組多塔切換、閥門多、吸附劑定期更換

占地小，集裝箱集成占地面積大

運維成本低，膜壽命 5～8 年，僅更換濾芯高，分子篩 3～5 年更換，閥門檢修多

適配淀粉高濕高塵沼氣預處理匹配度高，抗進氣波動對粉塵、水汽更敏感

結論：馬鈴薯淀粉廠優先選用【兩級聚酰亞胺膜分離脫碳系統】，投資更低、運維簡單、適應淀粉沼氣高雜質工況；若需管網高標準高純度可選 VPSA。

二、完整成套設備五大系統（15000Nm3/d 粗沼氣）

系統 1：前端預處理凈化系統（保護膜核心，淀粉廠必強化）

針對淀粉沼氣粉塵高、H?S 高、水汽重做加強配置

一級除塵冷卻汽水分離器 去除沼渣粉塵、冷凝 80% 游離水，配套自動排污

生物脫硫 + 二級干法精脫硫塔

生物脫硫主脫 H?S 至 50ppm 內（運行成本極低，適配高硫沼氣）

氧化鐵干法精脫硫，出口 H?S＜10ppm，杜絕膜腐蝕中毒

活性炭吸附塔 脫微量硅氧烷、蛋白揮發油霧，防止膜絲堵塞

精密過濾機組（三級） 5μm→1μm→0.01μm 保安過濾器，攔截細微固體顆粒

冷凍式干燥機（一級脫水） 降溫至 4℃預脫水，降低后端壓縮負荷

系統 2：增壓壓縮單元（膜法專用壓力 1.0～1.2MPa）

防爆螺桿沼氣壓縮機 2 臺（1 用 1 備，單臺 650Nm3/h）

配套緩沖罐、油氣分離、安全閥、壓力聯鎖保護

變頻控制，適配厭氧產氣晝夜波動

系統 3：深度干燥系統（保護膜核心）

分子篩吸附式深度干燥塔，成品氣露點穩定≤-40℃，杜絕高壓下水凝破壞膜涂層

系統 4：核心脫碳分離單元（兩級 PI 中空纖維膜）

一級膜組件：截留 CH?至 88%～92%，滲透側富 CO?尾氣放空 / 回收

二級膜串聯精脫碳：成品甲烷穩定 95%～97%

膜材質：耐腐聚酰亞胺 PI 中空纖維膜，抗微量硫化物、水汽

配套滲透氣負壓風機，提升分離效率、降低壓縮能耗

模塊化撬裝，單套膜組可后期擴容疊加

系統 5：成品后處理 + 自控安全系統

成品穩壓緩沖罐、在線熱值 / CH?/CO?/H?S 在線分析儀

加臭裝置（管網外供配套）

PLC 全自動控制柜 + 遠程云監控：產氣流量、壓力、露點、純度實時監測，故障自動聯鎖停機

防爆燃氣檢測、通風、緊急放空、阻火、消防配套

三、設備總配置清單（膜法整套，15000Nm3/d 粗沼氣）

預處理凈化撬裝：冷卻分離器、生物脫硫塔、干法脫硫塔、活性炭塔、三級精密過濾、冷干機

防爆變頻螺桿壓縮機組（一用一備）

分子篩深度干燥系統

兩級聚酰亞胺膜脫碳主機撬

成品緩沖、在線氣體分析、加臭系統

全自動 PLC 遠程控制系統、儀表閥門、防爆電氣

配套管路、支架、撬裝底座、保溫防腐

可選配套：25MPa CNG 壓縮儲氣瓶組、CO?回收提純裝置

四、投資與運行成本參考（2026 市場行情）

1. 設備總投資（膜法全套，不含土建、CNG 后端）

整套撬裝提純脫碳設備：900～1100 萬元 單位粗沼氣投資：600～730 元 / Nm3/d 若選用 VPSA 工藝：總投資 1050～1250 萬元

2. 日運行消耗（產出約 7800～8400Nm3/d 生物天然氣）

電耗：日均 2400～2900kWh，電價 0.7 元 /kWh，日電費 1680～2030 元

耗材：濾芯、脫硫劑、活性炭，日均 350～500 元

人工：1 名值守運維人員，日均 300 元

年度膜更換分攤：日均 420～550 元 日均綜合運行成本：2750～3380 元

五、工藝流程全鏈路（淀粉廠完整閉環）

馬鈴薯淀粉高 COD 廢水 → IC 厭氧反應器 → 粗沼氣（15000Nm3/d） → 除塵冷卻 → 生物 + 干法兩級脫硫 → 活性炭除油硅氧烷 → 精密過濾 → 螺桿壓縮升壓至 1.1MPa → 分子篩深度干燥 → 一級膜脫碳 → 二級膜精脫碳 → 成品生物天然氣（CH?≥95%）→ 管網 / CNG / 廠區鍋爐發電 → 膜滲透富 CO?尾氣（放空或回收液態 CO?）

六、淀粉沼氣設備專屬設計優勢

強化脫硫除油模塊：針對馬鈴薯蛋白分解高硫、微量油脂揮發，避免膜不可逆污染，延長膜壽命至 7 年以上

寬負荷變頻適配：淀粉車間停產 / 開工產氣波動大

撬裝集裝箱一體化：設備集成 2～3 個標準集裝箱，現場僅對接氣源、水電，土建投資減少 60%，安裝周期 15 天內

低甲烷損耗兩級膜工藝：對比單級膜，甲烷回收率提升 6～8 個百分點，大幅增加天然氣產量

全防爆設計：淀粉車間粉塵防爆區域，整機 Ex d II BT4 防爆電氣，符合食品加工廠區安全規范

七、可選增值配套

CNG 深度壓縮機組（25MPa）：供廠區物流車、外售加氣

CO?回收液化裝置：食品級液體二氧化碳外銷，增加副產品收益

沼氣恒溫緩沖氣柜：平衡厭氧產氣波動，穩定提純系統負荷

碳匯監測計量系統：適配生物天然氣碳減排申報