太阳能沼气系统设计方案.doc

《太阳能沼气系统设计方案.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《太阳能沼气系统设计方案.doc（18页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、太阳能沼气系统设计方案太阳能沼气是我院太阳能沼气工程研究课题组研制出的最新专利产品(专利号：200720169521.5 来我院考察者请看专利证书原件)，由太阳能集热装置和沼气发生器两部分组成，采用干式发酵技术，具有产气速度快、产气量大、使用维护方便等优点。一、太阳能集热装置主要由太阳能集热器、导热管组成。太阳能集热器是一种集热装置，根据需要可拼装组合成不同采光面积的集热系统，它的主要用途是用来收集热量后与其配套装置进行热交换，集热器是主要的吸热部件，通过大量采光，把吸收的太阳能转变成热能，经过导热管输送到沼气罐，提高罐内温度，从而达到一年四季均可使用的最佳效果。二、沼气发生器沼气发生器是由有

2、机纤维布和无机复合材料精制而成，设有出气孔、进出料口等，壁厚2-6cm，拉伸强度14.0mpa,弯曲强度28.4mpa,抗压强度49.5mpa；有很强的机械强度和延伸率，大大超过了传统地下沼气池的强度。型号分别有4m3、6m3 、8m3、10m3、12m3等多种规格，可满足不同地区、不同家庭的需求，采用干式发酵技术，产气快，产气量大，彻底改变了传统地下沼气池建设成本高、占地面积大、建设周期长、冬季不产气等诸多难题，装一次料可连续产气150180天，像液化气一样方便，既干净又环保，寿命可达20年左右。沼气发酵工艺是指在厌氧条件下，通过沼气发酵微生物的活动，处理有机废物、废水等并制取沼气的技术与装

3、备，也称为厌氧消化工艺。 近20年来，由于开发可再生生物质能源及环境保护的需要，在科学研究的推动下，沼气发酵工艺得到迅速发展。由于发酵原料和发酵条件的不同，所采用的发酵工艺也多种多样。 一、工艺类型 对沼气发酵的工艺分类，从不同角度，有不同的分类方法。大型沼气工程，着重强调工程的运行温度、工程运行的最终目标以及所选用的处理原料，从这三个方面分类。 1、按发酵温度分（常温“变温”发酵型、中温（35）发酵型、高温（54）发酵型） 2、按工程目的分（能源生态型、能源环保型） 3、按处理原料分（处理食品工业有机废水工程型、处理畜禽粪污工程型、处理其他工业有机废水工程型） 根据沼气工程的目的和周边环境条

4、件的不同，大中型沼气工程可分为能源生态模式和能源环保模式两种类型。 所谓能源生态模式，即沼气工程周边的农田、鱼塘、植物塘等能够完全消纳经沼气 发酵后的沼渣、沼气液，使沼气工程成为生态农业园区的纽带。如畜禽粪便沼气工程，首先要将养殖业与种植业合理配置，这样既不需要后处理的高额花费，又可促进生态农业建设，所以说能源生态模式是一促理想的工艺模式。 所谓能源环保模式，即沼气工程周边环境无法消纳沼气发酵后的沼涑、沼液，必须将沼渣制成商品肥料，将沼液经后处理达标排放。该 模式既不能使资源得到充分利用，而且工程和运行费用较高，应尽量避免使用。 二、工艺流程 一个完整的大中型沼气发酵工程，无论其规模大小，都包

5、括了如下的工艺流程：原料（废水）的收集、预处理、消化器（沼气池）、出料的后处理和沼气的净化与储存等。 如： |沼气消化储存用户 有机废物调节池预处理厌氧消化器后处理排放 | 剩余污泥 （可用作肥料） （一）原料收集 充足稳定的原料供应是厌氧消化工艺的基础；不少沼气工程因原料来源的变化被迫停止运转或报废。原料的收集方式又直接影响原料的质量，如一个猪场采用自动化冲洗其污水TS浓度一般只有1.5%3.5%，若采用乔粪板刮出，则原料浓度可达5%6%，如手工清运浓度可达20%左右。因此，在畜禽场或工厂设计时就应当根据当地条件合理安排废物的收集方式和集中地点，以便就近进行沼气发酵处理。 收集到的原料一般要

6、进入调节池储存，因为原料收集时间往往比较集中，面消化器的进料常需在一天均匀分配。所以调节池的大小一般要能储存24小时废物量。在温暖季节，调节池常可兼有酸化作用，这对提高原料可消化性和加速厌氧消化都有好处。若调节池内原料滞留期过长，会因好氧呼吸作用或沼气发酵的进行而损失沼气产量。 （二）原料预处理 原料常混杂有生产作业中的各种杂物，为便于用泵输送及防止发酵过程中出现故障，或为了减少原料中的悬浮固体含量，有的在进入消化器前还要进行升温或降温等，因而要对原料进行预处理。 在预处理时，牛和猪粪中的长草、鸡粪中的鸡毛都应去除，否则极易引起管道堵塞。上海星火农场采用搅龙除草机去除牛粪中的长草，可以收到较好

7、的效果，再配用切割泵进一步切短残留的较长纤维和杂草可有效地防止管路堵塞。鸡粪中含有较多贝壳粉和砂砾等，必须进行沉淀清除，否则会很快大量沉积于消化器底部，不仅难以排除，而且会影响沼气池容积。 酒精和丙酮丁醇废醪因加热蒸馏，排出温度高达100，因此需要降温后才能进入消化器，有条件时还可采用各种固液分离机械将固体残渣分出用作饲料，有较好经济效益。有些高强度的无机酸碱废水在进料前还应进行中和，最好采用酸性和碱性废水混合处理，如将酸性的味精废水和碱性的造纸废水加以混合可收到良好效果。 目前采用的固液分离方式有格栅机、搅龙除草机、卧螺式离心机、水力筛、板柜压滤机、带式压滤机和螺旋挤压式固济分离机。其中，螺

8、旋挤压式固液分离机主要用于SS含量高，且宜分离的污水，如新鲜猪粪污水；卧螺式离心机用于酒精厂废醪效果较好；搅龙除草机主要用于纤维较长的废水的预处理；板柜压滤机和带式压滤机主要用于加凝絮剂后凝絮效果的废水，用于好氧污泥的处理效果特别好；水力筛一般均采用不锈钢制成，用于杂物较多、纤维长中等的污水，如猪粪污水、鸡粪污水等，且其分离效果好，安装方便，易于管理，在南方应用面较广。 （三）厌氧消化器 厌氧消化器是大中型沼气工程的核心设备。微生物的繁殖，有机物的分解转化，沼气的生成都是在消化器里进行的，因此，消化器的结构和运行情况是一个沼气工程设计的重点。首先要根据发酵原料或处理污水的性质以及发酵条件选择适

9、宜的工艺类型和消化器结构。 目前，应用较多的工艺类型及消化器的结构有常规型消化器，如在农村大量使用的家用水压水式沼气池和酒厂使用的隧道式沼气池。第二类为污泥滞留型消化器，使用较多的的有适用于处理可溶性废水的UASB及适用于处理高悬浮固体的 USR，另外，内循环厌氧消化器 (IC)是目前效率较高的工艺类型，主要用于处理中低浓度、SS含量低、 pH 偏中性的污水。第三类为附着膜型消化器，目前使用的主要是填料过滤器，适用于可溶性有机废水处理，有启动快、运行容易的优点。各类消化器的详细特性将在下一节介绍。 （四）出料的后处理 出料的后处理为大型沼气工程所不可缺少的构成部分。过去有些工程未考虑出料的后处

10、理问题，造成出料的二次污染，使有些沼气工程的周围环境不堪入目，白白浪费了可作为“绿色食品”生产用肥料的物质资源。 出料后处理的方式多种多样，采用能源生态模式，最简便的方法是直接用作肥料施入农田或鱼塘，但施用有季节性，不能保证连续的后处理，应设置适当大小的贮液池，以调节产肥与用肥的矛盾。如采用能源环保模式，则是将出料进行沉淀后再将沉渣进行固液分离，固体残渣用作肥料或配合适量化肥做成适用于各种作物或花果的复合肥料，很受市场欢迎，并有较好经注明效益。清液部分可经曝气池、氧化塘、人工湿地处理设备进行深度处理，经处理后的出水，可用于灌溉或达标后排入水体，但花费较大。 （五）沼气的净化、储存和输配 沼气发

11、酵时会有水分蒸发进入沼气，由于微生物对蛋白质的分解或硫酸盐的还原作用也会有一定量硫化氢(H2S)气体生成并进和沼气。水的冷凝会造成管路堵塞，有时气体流量计中也充满了水。H2S是一种腐蚀性很强的气体，它可引起管道及仪表的快速腐蚀。H2S本身及燃烧时生成的SO2 、H2SO3、H2SO4对人都有毒害作用。 大型沼气工程，特别是用来进集中供气的工程必须设法脱除沼气中的水和 H2S。中温35运行的沼气池，沼气中的含水量为40克/立方米，冷却到20时，沼气中的含水量只有19克/立方米，也就是说每立方米沼气在从35降温到20的过程中会有21克冷凝水。脱水通常采用脱水装置进行。沼气中的 H2S含量在112克

12、/立方米之间，蛋白质或硫酸盐含量高的原料，发酵时沼气中的 H2S含量就较高。根据城市煤气标准，煤气中H2S含量不得超过20毫克/立方米。硫化氢的脱除通常采用脱硫塔，内装脱硫剂进行脱硫。因脱硫剂使用一定时间后需要再生或更换，所以脱硫塔最少要有两个轮流使用。 沼气的输配是指将沼气输送分配至各用气户（点），输送距离可达数千米。输送管道通常采用金属管，近年来工程也采用高奈聚乙烯塑料管、PE管、 PPR管等作为输气千管。用塑料管输气避免了金属管的易锈蚀等问题。气体输送所需的压力通常依靠沼气产生池或储气柜所提供的压力即可满足，远距离输送可采用增压措施。 要是还想了解更多的关于这方面的知识，可以到这儿逛一逛

13、，肯定有您所需要的：太阳能沼气工程由重庆市农科院农业工程研究所研发,该工程由太阳能能集热循环装置和软体沼气发生器及温室增温系统三部分组成。采用新型水压袋调节压力,具有产气速度快、产气量大、使用维护方便等优点，同时能够保证沼气发生器在较低的温度下正常产气。 一、太阳能集热装置 主要由太阳能集热器、换热系统等组成。太阳能集热器是一种集热装置，主要用途是用来收集热量后与其配套装置进行热交换，把吸收的太阳能转变成热能，通过换热系统将热量输送到沼气发生器，提高发生器内温度，从而达到一年四季均可使用的最佳效果。 产品性能及与传统沼气池对比表二、软体沼气发生器 软体沼气发生器彩用高端聚氯乙烯（PVC）树脂软

14、片材料，并加入十余种抗老化、阻燃和增强性能的添加剂，经高频智能热合设备焊接加工而成。具有抗老化、抗撕裂、抗低温冲击催化、耐酸碱、气密性好、保温性能好等特点。 产品结构图三、温室增温系统 该系统由沼气热水箱和温室换热系统组成。沼气热水箱将水加热后，热水经换热系统换热后提高温室温度，达到温室增温目的，节能减排。 特点 “太阳能-厕所-沼气池-温室”新型四位一体，能源循环更高效合理。 建造成本低，使用寿命长。可使用10年以上。 建造周期短：一般2-3天可建成。 产气率高：比传统沼气池的产气率提高2-3倍。 进、出料方便：通过自制人力手泵，出料方便，同时解决了料液结壳问题。 保温增温效果好：集成太阳能

15、利用技术，保证沼气发生器在较低的温度下可以正常产气。 安全系数高：自动稳压、配有安全阀（自动排气减压）、气压表，安全可靠。 密封性能好：气密性好，不渗水、不漏气、维修保养方便。 应用范围广：本工程能为育苗温室增温提供热源， 同时可用于农村用户取暖、照明、洗浴等，也可作为禽畜养殖场的污水、粪便污泥等的处理设备。沼气工程简介沼气是一种由人畜粪便和植物秸杆等经过一系列厌氧发酵后产生的无毒、无味、可燃烧的混合甲烷气体，供给人们做饭、取暖、照明之用，是可以代替电、煤、天然气、石油的绿色能源。而沼气工程是一种洁净可再生的新能源开发技术，它充分利用了物质循环再生的原理，由于在物质、能量多级充分利用和转化方面

16、有独特的纽带作用，大大促进了农村以农牧结合为中心的多种经营，已成为我们当今农村生态工程建设中最重要和最基础性的组成部分。一、沼气形成过程二、沼气原料来源1、农作物秸秆年产量约7亿吨，可用作能源的资源量约为2.8-3.5亿吨，目前主要被焚烧还田或替代薪柴使用。2、养殖业畜禽粪便年产量约十亿吨。由于现在我国养殖业已完成从农户分散养殖到大城市集中养殖的过渡，畜禽粪便收集较方便。3、逐年增长的城镇可发酵垃圾。三、沼气工程优点以农村户用沼气建设为主的农村清洁能源建设，促进了农民生产生活方式的提升，为农民节支增收找到了一条路子，成为发展农村循环经济的纽带和新农村建设的重要内容。主要体现在：一是改变了农民生

17、产生活方式，生活上用高效清洁的沼气替代了低效污染的秸秆、薪柴和煤炭，用沼气灶具、沼气饭煲替代了传统柴灶煤炉，彻底改变了烟火熏燎、乌烟瘴气的生活方式；生产上用高效沼肥替代了化学肥料，用沼液浸种和沼液喷雾替代了药剂浸种和农药治虫，用沼液替代了饲料添加剂，保障了农产品安全；二是改变了农村环境卫生条件，通过“一池三改”，将厨房贴上瓷砖和安装沼气灶具改成了整洁卫生的新型厨房，把敞口粪坑改成了水冲式厕所，把蚊蝇满圈的圈舍改成了粪水自流入池的洁净圈舍，把泥泞的道路、院坝硬化成了水泥地面，彻底改变了农村昔日“砍柴煮饭烟熏眼，粪水蚊蝇满庭院”的状况；三是改变了农民精神面貌，“沼气灯、沼气灶，沼渣、沼液做肥料，家

18、务劳动强度小，农民生活步步高”，小沼气使农民精神面貌焕然一新；四是提高了农民健康生活水平，沼气池厌氧发酵过程，有效杀灭人畜粪便中的有害病菌和寄虫卵并抑制其传播，从而提高了人和动物的健康生活水平；五是保障了退耕还林和封山育林成效，改善了生态环境，一口8立方米的沼气池，年生产沼气约350500立方米，基本能满足45口之家的炊事用能，可替代薪柴约25003000公斤，保护林地约3.55亩，从而有效巩固了退耕还林和封山育林成果，提高了森林覆盖率；六是提高了农民生存意识。农民建池后，逐步认识到解决农村点、面污染对保护环境和自身健康的重要性，增强了森林植被的保护意识、农产品安全生产意识和环境保护意识；七是

19、节支增效，增加农民收入，一口8立方米的沼气池，可为农户节约燃料费650元，节约电费100元，节约化肥费用150元，沼液养殖节约150元，年可为农户节支约1050元；八是循环经济模式初具雏形，“猪沼粮、猪沼菜、猪沼果、猪沼渔、猪沼猪”等综合利用循环经济模式正逐步推广和发展。四、沼气工程模式从1983年开始，我国政府就把沼气工程列入国民经济的“农村能源”发展计划。但在实践中，人们不满足于将沼气工程仅作为获取能源的手段，还开展了利用沼气液和底渣的实验，结果发现还可当做饲料、肥料、食用菌培养基。此外，在促进畜禽养殖场废弃物的集中处理方面功效卓著。这是一个小型农业生态工程示意图，农作物的秸杆、牲畜家禽和

20、人的粪便入沼气池发酵产生沼气，供人用作生活能源，沼渣沼液可用作农作物的有机肥料，还可用作食用菌培养基，菌渣用作牲畜家禽的饲料，牲畜家禽为人提供优质的蛋、奶、肉等动物食品。该工程以沼气工程为中心达到了物质利用的良性循环，缓解了农村“三料”（饲料、燃料、肥料）的缺乏问题，减少了由于能源缺乏导致的对森林资源的砍伐和破坏，也减少了生产生活造成的环境污染，而且增加了农民的经济收入，达到了生态、社会、经济效益的显著提高。五、沼气工程规划近年来，我国农村沼气建设日渐规模。据农业部统计，2004年，我国户用沼气池新增280多万户，累计1541万户，综合利用960.71万户，此外还建成规模性畜禽养殖场大型沼气示

21、范工程1560多处。但从整体上看，发展空间巨大。据了解，我国农村有57.5的农户适宜发展沼气，约14600万户，但到2004年底，我国仅有农村户用沼气1541万户，占适宜农户总数的10.6。到2010年，适宜农户农村户用沼气普及率也仅为18.7。我国大中城市周围有1.5万家大中型养殖场适宜发展大中型沼气工程，但目前仅有1560处，占适宜发展总数的10.4，发展农村沼气的任务非常艰巨。为加快我国农村沼气建设，国家制订了“2015年新能源和可再生能源产业发展规划”，指出我国生物质能转换技术发展方向是改进和完善大中型沼气工程技术和生物质气化供气技术。以厌氧消化为核心技术、以废弃物资源化利用为目的大中

22、型沼气工程已成为处理、利用禽畜粪便和工业有机废水最为有效的手段之一。计划到2015年，处理工业有机废水的大中型沼气工程达到2500座，形成年生产沼气能力40亿立方米，年处理工业有机废水37500万立方米。农业废弃物沼气工程累计建成4100个，形成年生产沼气能力4.5亿立方米，年处理粪便量1.23亿吨，从而解决全国集约化养殖场的污染治理问题，使粪便得到资源化利用。秸秆气化技术有待进一步改进，近阶段仍将着眼于200个气化集中供气示范工程的建设。在形成成熟可靠技术后，再进一步推广应用。到2015年，累计建成4500个气化站，总产气量达到20亿立方米。沼气工程的生产与使用仅一管道相连，智能化控制简便易

23、行，实行量表记数收费，可专人专职承包管理经营，避免了农民家家投料、户户清池的麻烦，工作易于推展，更便于政府有关部门的指导协调等工作。2、沼气工程采用太阳能恒温窖室技术，产气率高，气量大，一年四季可稳定生产；集体用户，用气强度高，用量不限，可用于炊事照明取暖等。因而用户不必担心做饭烧水照明等用了上顿没下顿。3、沼气工程可以就近建在养殖种植场所附近，沼料配用方便易得，既解决了沼气生产的原料问题，又解决了种养场所的粪便弃物的处理问题，此为一举双赢。另外，太阳能设备产生的热水可用于集体洗浴工程。由于太阳能设备一年四季均可低费用运转，而沼气工程的增温对洗浴用水影响不大，所以，选择在沼气工程项目地点及农民生活园区周边建设一两处集体浴室进行附属经营这样就又解决了农民的洗浴问题。如此一项工程三种用途，集垃圾利用、沼气供应、洗浴经营于一体，可谓一举三得.中国沼气