新能源技术结课论文

有关新农村在沼气利用上的新途径

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新能源技术结课论文

热电联产沼气工程在农业上的应用

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生姓名 级 别 绩 李海月 08电气1班 电子与信息工程系

2011 年 5 月 16 日

有关新农村在沼气利用上的新途径

热电联产沼气工程在农业上的应用

摘要:随着国际能源局势的日益严峻,寻找新的能源利用途径越发重要和紧迫,在众多新形式能源利用中,沼气的热电联产是集环保与效益的一种可行性极好的方式,尤其针对我国农业现状,可在一定程度上减轻能源与环境负担，又可增加农业上的收益，间接缓解了发展过程中的“三农”问题。

关键词:沼气,热电联产。

一、前言

沼气，顾名思义就是沼泽里的气体。人们经常看到，在沼泽地、污水沟或粪池里，有气泡冒出来，如果我们划着火柴，可把它点燃，这就是自然界天然发生的沼气。沼气，是各种有机物质，在隔绝空气（还原条件），并必在适宜的温度、湿度下，经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体。

沼气的主要成分是甲烷。沼气由50％～80％甲烷(CH4)、20％～40％二氧化碳(CO4)、0％～5％氮气(N2)、小于1％的氢气(H2)、小于0．4％的氧气(O2)与0.1％～3％硫化氢(H2S)等气体组成。由于沼气含有少量硫化氢，所以略带臭味。其特性与天然气相似。空气中如含有8.6～20.8％（按体积计）的沼气时,就会形成爆炸性的混合气体。

沼气的主要成分甲烷是一种理想的气体燃料，它无色无味，与适量空气混合后即能燃烧。每立方米纯甲烷的发热最为34000焦耳，每立方米沼气的发热量约为20800～23600焦耳，即1立方米沼气完全燃烧后，能产生相当于0.7千克无烟煤提供的热量。与其它燃气相比，其抗爆性能较好，是一种很好的清洁燃料。沼气除直接燃烧用于炊事、烘干农副产品、供暖、照明和气焊等外，还可作内燃机的燃料以及生产甲醇、福尔马林、四氯化碳等化工原料。经沼气装置发酵后排出的料液和沉渣，含有较丰富的营养物质，可用作肥料和饲料。

世界上第一个沼气发生器（又称自动净化器）是由法国L.穆拉于1860年将简易沉淀池改进而成的。1925年在德国、1926年在美国分别建造了备有加热设施及集气装置的消化池，这是现代大、中型沼气发生装置的原型。第二次世界大战后，沼气发酵技术曾在西欧一些国家得到发展，但由于廉价的石油大量涌入市场而受到影响后随着世界性能源危机的出现，沼气又重新引起人们重视。随着新的沼气发酵工艺流程──高速率厌氧IC工艺产生，它突破了传统的工艺流程，使单位池容积产气量(即产气率)在中温下由每天1立方米容积产生0.7～

1.5立方米沼气，提高到10～12立方米沼气，滞留时间由15天或更长的时间缩短到几天甚至几个小时。

本文新设计的高速率厌氧IC工艺生产装置产气率已经超越外国的技术。目前，该高速率厌氧IC工艺生产装置已在国内十二家工厂使用。沼气的主要原料是生物质，养殖场、食品厂、酿酒企业、污水处理厂、垃圾处理厂等企业均有大量的沼气资源可以利用。生物质能是来源于太阳能的一种可再生能源，具有资源

有关新农村在沼气利用上的新途径

丰富、含碳量低的特点，来自生物质能的沼气是一种高热值、洁净的宝贵资源。沼气的综合利用有助于减轻温室效应和生态良性循环，可替代部分石油、煤炭等能源。目前我国已建成的大中型沼气工程有1000多处，年产沼气量约26000万立方米。

2006年国家发改委制定了《可再生能源法》及相关实施办法，明确提出鼓励使用沼气、太阳能等“绿色电力”。利用沼气发电上网，电力部门优先收购，并且每度电给予0.25元政府补贴；同时利用余热回收装置回收发动机尾气热量，实现热电联供，发展循环经济，沼气综合利用效率可达70％以上。利用沼气发电，发展循环经济，一举两得！一是减少环境污染，有利于环保，减少温室气体排放；二是沼气发电可以缓解电力供求矛盾，降低生产成本，为企业增加效益，提高企业竞争力。

图1-1高效益沼气发电及余热综合利用示意图

本项目应用沼气技术对该养殖场的畜禽粪便进行资源化开发和多层次利用，既制取了优质气体燃料，又可开发再生饲料和优质有机肥料，同时治理了污染，净化了环境。通过沼气这个纽带，多层次循环利用有机物资源，把养殖业、种植业和加工业各项生产中的能量转换和物质循环有机地结合起来，提高了能源和资源的利用率，形成协调、转化、再生、增殖的良性循环。

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二、技术方法

1、工艺流程

热电肥联产沼气工程流程框图,如图2-1-1。

图2-1-1 猪粪热电肥联产沼气工程工艺流程

2 、沼气工程主要建设内容

本工程包括预处理系统、厌氧发酵与沼气贮存系统、沼液贮存、沼气净化系统、沼气发电及余热利用系统等。

2.1 预处理系统: 匀浆池一座: 100m3

2.2 厌氧发酵与沼气贮存系统: 产气贮气一体化厌氧发酵罐一座: 1000m3（厌氧罐）＋300m3（贮气柜）

2.3 沼液贮存: 沼液贮池一座: 700m3

2.4 沼气净化系统: 罐内脱硫系统一套

2.5 沼气发电及余热利用系统: 沼气发电机组一台：80kW，余热回收增温系统一套

3 、工艺特点

3.1 厌氧进料浓度

采用目前国内外最先进的热电肥联产沼气技术，要求厌氧进料的浓度较高，TS浓度不能低于于8%。鲜猪粪浓度一般TS在20％左右，污水调配匀浆后TS浓度为 10%。

3.2 酵温度与停留时间

考虑到能量的平衡和目前国内沼气发电机组的发电效率与余热回收利用效率，本沼气工程厌氧发酵温度采用中温35～38℃，这样发电机组回收热量能够使厌氧物料达到设计温度。为了提升厌氧发酵的卫生效果，有利于对人畜共患病菌的消毒和灭活杂草种子，本工程厌氧发酵HRT为25天。

3.3 厌氧发酵工艺

3.3.1厌氧反应器的工艺

3.3.2 厌氧反应器的结构形式

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本工程采用产气贮气一体化厌氧罐，厌氧罐罐体采用lipp结构，罐顶采用了双层膜结构代替密封顶，同时又作为贮气柜使用。既节约了材料，节省了占地面积，又缩短了施工周期。采用罐体热交换方式利用发电机组余热增温，高分子挤塑保温材料进行强化保温。新型、高效、实用的一体化沼气工程具有可靠性、安全性、低成本和适应寒冷地区冬季正常运行的优势。

罐顶双层膜式贮气柜由两层膜组成。外膜用于保护和调控贮气压力，材料抗紫外线抗老化。内膜用于贮存沼气并使沼气能够稳量稳压输出，材料抗腐蚀。

3.3.3 搅拌

完全混合厌氧反应器（CS TR）需有搅拌装置，猪粪含有高浓度有机污染物和高浓度固态悬浮物，本工程厌氧罐总容积为1000m3，容积较小。根据猪粪的组成特点及厌氧罐的规模，选用侧搅拌机。侧搅拌机具有安装维修方便，操作简单，搅拌效果好等特点。但侧搅拌机搅拌空间有限，因此不适宜规模较大的罐体，或者粘度较大顶部易结壳的物料。

3.4 沼气净化

采用沼气工程的脱硫技术，采用罐内脱硫工艺（图2-3-1）。罐内脱硫原理是在适宜的温度、湿度、pH和微氧条件下，通过脱硫细菌的代谢作用将H2S转化为单质硫或亚硫酸。生物脱硫既经济，又无污染，是化学脱硫的理想替代技术。

2H2S + 3O2 → 2H2SO3

2H2S + O2 → 2S + 2H2O

为较好的控制罐内脱硫环境， …… 此处隐藏：2981字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……