小型沼气发电机

小型沼气发电机（精选八篇）

小型沼气发电机 篇1

关键词：沼气发电,混合器,fluent

近年来我国农村沼气建设得到高度发展, 预计到2015年底, 全国农村沼气池总量将达6000万户以上, 农村20%农户将使用沼气, 适宜地区沼气普及率达35%。随着大中型沼气工程的普遍建设, 利用沼气内燃机组进行发电得到重视, 但不适宜在农村户用沼气中应用, 而我国户用小型沼气发电普遍采用汽油、柴油内燃发电机进行改进而来, 混合器普遍直接使用天然气混合器, 出现混合器不匹配, 效率降低等现象。对此, 我们对混合器的进行了特性分析并利用fluent软件进行试验研究。

1 小型混合器结构分析

混合器是将经过减压器输出的沼气和空气混合形成一定空燃比的可燃气体装置, 沼气-空气混合气浓度对其动力性、经济性影响较大, 混合气过浓, 火焰传播速度低, 内燃机功率小, 燃烧不完全, 燃料消耗增加。相反, 混合气浓度过低, 则火焰无法传播, 内燃机运转不稳定, 甚至停车熄火, 因此混合器性能的高低直接关系到户用沼气发电机组的效率。

目前在燃气内燃机上面应用的混合器主要有两种, 即文丘里式混合器和比例式混合器, 两种混合器的工作特性和原理也有所不同。利用文丘里原理制成的混合器, 流体经过截面产生一定真空使流速增大, 截面越小其流速也越大, 静压力越小。文丘里式混合器主要由芯子和壳体两部分组成, 芯子喉径处产生真空度以调节减压燃气流量与空气均匀混合, 该种混合器结构简单, 设计参数会直接影响到发动机的性能, 混合器喉径越大, 真空度越小, 调节不灵敏;比例式混合器是利用进气管真空度信号, 同时控制空气和燃气的进气流通截面积, 进而控制燃气与空气按照一定的比例进行混合, 实现对混合气空燃比的控制。比较而言, 比例式混合器结构简单, 易于调节的特性, 更适用于户用沼气发电装置中。

2 比例式混合器特性及主要参数的确定

由于沼气的着火温度较高, 燃烧速度较慢, 当沼气混合气进入内燃机时容易产生后燃等不正常燃烧现象, 对混合器要求较高, 需保证足够的空燃比调整范围。因此, 沼气和空气进入内燃机前需要进行充分的混合, 确保混合气在内燃机内快速燃烧, 同时确定混合器空气管路直径与沼气管路直径等主要参数, 可采用以下方法来计算:

内燃发电机额定功率为P,

气体的流速V根据伯努利方程得:

式中5) 中, pin为沼气压力 (pa) ;p0经过空气滤清器后的压力;pmix混合气压力;ζ1沼气管路中的气体流动阻力;ζ2空气管路中的气体流动阻力系数;ρgas、ρair沼气空气的密度。

上式中压力差、管路的阻力系数和空燃比等参数可以预估得到, 将这些参数代入式中, 可计算出dgas、dair。

3 对混合器进行仿真试验研究

一般简单的小型沼气-空气混合器主要有图 (a) 、 (b) 、 (c) 所示几种结构

(a) 沼气与空气同向进入 (b) 沼气与空气对向进入 (c) 沼气与空气交叉混合进入

利用fluent软件, 在gam bit中对三种不同混合器进行建模, 设置空气与沼气为速度入口, 混合器出口为压力出口, 采用组分运输和混合模型, 三者在相同初始条件下进行仿真得到以下速度矢量图:

由以上图形可知, (a) 中沼气与空气同向进入, 在沼气入口处产生一定的旋流, 没有得到充分混合, 一般不采用这种混合器方式; (b) 混合器采用沼气与空气对向进入, 这种方式有助于气体的混合, 但是进气存在一定的抵制作用, 也不利于控制空燃比; (c) 混合器能够较好的将沼气与空气混合, 且容易控制调整空燃比。所以小型简单混合器一般采用 (c) 这种进气方式。

4 结论

在近几年来在我国农村沼气的建设得到了高度发展, 预计在2015年底, 全国农村地区的沼气池总量将达会6000万户以上, 农村20%农户将使用沼气, 适宜地区沼气普及率达35%。随着大中型沼气工程的普遍建设, 利用沼气内燃机组进行发电得到很大的重视, 但并不适宜在农村沼气中应用, 而我国户用小型沼气发电普遍采用汽油、柴油内燃发电机进行改进而来, 混合器普遍直接使用天然气混合器, 出现混合器不匹配, 效率降低等现象。对此, 我们对混合器的进行了特性分析并利

经过对改燃沼气小型发电机组的混合器进行了运行特性分析与尺寸设计, 并通过fluent软件对混合气在不同进气方式的混合器中速度矢量图进行分析, 为探寻改进与设计小型沼气发电机组的混合器提供了思路和方法, 为提高机组效率提供了方向。

参考文献

[1]张龙保.内燃机学[M].2005.

[2]邬小坤.小型汽油发电机改燃沼气燃烧特性研究[D].2011.

[3]李景明, 孙玉芳.大中型畜禽养殖场沼气工程发展的障碍因素分析[A].中国农业工程学会第七次会员代表大会论文集[C].2004.

沼气发电报批工作程序 篇2

申 报 程 序

一、立项

1、项目系非国有投资即可报省级发改委（厅）《申请开展项目前期工作报告》（附项目简介），取得省级发改委（厅）《同意开展项目前期工作函》(即平常所说的路条)；

2、项目系国有投资则报《项目可行性研究报告》（需具有相应咨询资质的单位撰写），（需组织专家评审会评审通过后）取得发改委（厅）《立项批复》；

二、环评

1、向市以上环保局填报《环境保护申报表》，得到环保局《建设项目环境影响评价要求通知》，按通知要求编写《环境影响报告书（或表）》（需委托具有相应环境影响评价咨询资质的单位编写）。

2、完成《环境影响报告书（或表）》后，向当地具有环境影响评估资质的评估机构申请评估，《环境影响报告书（或表）》和评估中心意见一并报政府环境保护局（厅）批准；

三、根据相关规定编写《固定资产投资项目节能评估报告表》，且通过评审；

四、国土

向当地国土部门办理建设用地申请（征购、租赁或共建的相关程序）；

五、规划

向市规划部门填写《项目选址申请》；

所需附件：

1、申请报告；

2、有效的1/500实测现状地形图及管网、光盘；

3、土地权属证明；

4、开发资证书；

5、发改委（厅）对项目的批准文件；

6、地质灾害危险性评报告；

7、视当地要求的其它文件。

六、电网

1、向当地国家电网机构报电力上网接入系统《申请报告》。并委托具有相关资质的单位编写《接入系统可行性研究报告》。

2、国家电网机构组织专家对《接入系统可行性》审核，取得方案同意批复；

七、委托同时具有环境工程咨询资质和电力咨询资质的单位编写《项目审核报告》；

八、向发改委（厅）提交《项目申请报告》申请审核。项目系国有投资还需《初步设计方案》申请立项；

必需附件：环境保护局关于环境影响批复文件；

节能评估报告表批复文件；

国土部门土地属权相关文件；

规划局关于项目选址批复文件；

国家电网同意上网的批复文件。

九、1、在《项目审核报告》获的批准后，委托同时具有环境工程设计资质和相应电力设计资质的设计院进行项目设计；

2、委托具有相关资质的设计单位进行接入系统设计，接入系统设计完成后，因为接入系统在项目场地之外，所以需将设计方案申请《环境影响评估》和规划局报批申请手续（这个程序是按新建项目环评和报建相同）。如有问题还需与设计单位调整设计方案，直至得到通过；

十、设计完成后向当地规划局报《项目工程建设申请》（附设计平面图）；

十一、向当地消防管理部门报《项目建设消防申请》（附设计图）；

十二、如项目系国有投资则应组织项目工程招标（包括工程监理）；

十三、项目建设期；

十四、建设完工调试正常后向相关部门（各地所属部门不同）报《竣工验收报告》申请验收。验收内容为 i.ii.iii.iv.v.vi.环保验收； 消防验收； 防雷验收 规划建设验收；

国家电网对所投入的设备技术验收； 质量技术部门系统质量验收。

十五、验收合格后报相关电网和物价手续，主要内容为：

a)向属地电监会申请办理《电力业务许可证》（注：现在电监会手续已取消，可省）

b)与当地电网签订调度协议；

c)向发改委物价处（有些地方还是单独物价局）申请上网电价； d)向当地国家电网《签订购售电合同》； e)根据当地政府部门要求完成相应的手续；

十五、燃气发电厂投入商业运行；

十六、商业运行后按国家相关政策办理相关免税、减税手续。

以上程序各地由于机构设置不同，会有一些区别，但整体基本一样。程序中后步的工作一般需要前面的批文为依据。

康达新能源设备股份有限公司

沼气发电工程沼气净化技术研究 篇3

沼气发电技术是一种沼气终端利用技术, 包括沼气生产与储存、沼气净化、沼气并网发电等多项关键技术内容。有机废物通过厌氧发酵过程产生沼气, 通过沼气脱水、脱硫等一系列净化过程后, 进入发电机组完成发电过程。因沼气中含有的硫化氢和饱和水蒸气遇冷后形成亚硫酸, 容易对管道及发电机的金属部件产生腐蚀, 特别是对铜质及铝质部件腐蚀更为严重, 还会造成大气环境的污染, 故需要进行脱水和脱硫净化。

随着国家对PM2.5等环境指标的不断重视, 以及对农业生物质能产业的大力推动, 以农业废弃物为主体处理对象的大型沼气工程已得到了迅猛的发展, 而沼气使用领域的不断增加, 也提高了对沼气质量的要求。目前相对于国外发达国家, 我国的沼气净化技术尚处于起步阶段, 所兴建的大型沼气发电工程的沼气净化工艺也处于研发阶段, 没有一个统一的技术标准, 并未真正实现净化的要求。因此, 加强对沼气净化的研究显得极为重要和紧迫。

1 沼气的组成及其对燃烧的影响分析

1.1 沼气的组成

沼气由多种气体组合而成, 其成分根据发酵原料和处理工艺的不同发生变化[2], 其组成成分为:甲烷55%~65%, 二氧化碳35%~45%, 此外还含有少量的一氧化碳、氢气、硫化氢、氧气、氮气、氨气等气体[3,4]。

1.2 沼气成分对其燃烧特性的影响分析

由于沼气是一种混合气体, 其主要成分甲烷和二氧化碳的含量是一个变量, 致使沼气的着火温度也不是一个固定数值。该数值取决于沼气中甲烷气在空气中的浓度、混合程度以及压力等各项参数。同时, 由于沼气中含有大量的二氧化碳, 使得沼气的着火温度高于甲烷和其他可燃气体的着火温度[5]。当沼气与空气混合后, 只有在一定的混合浓度范围内才可以点燃, 沼气过多或过少都不能点燃。通常情况下, 甲烷在空气中的浓度在5%~15%时, 遇火就会爆炸[6]。

2 沼气干燥工艺分析

由于大型沼气工程厌氧发酵多采用中温或高温工艺, 致使发酵罐产生的沼气伴有大量的饱和水分。这些水分和沼气中存在的硫化氢反应生成硫酸, 腐蚀管道和设备, 同时水分的存在会影响检测设备的准确性, 降低沼气燃烧的热值。因此, 在沼气产生之后, 首先要将沼气中的饱和水分去除。

2.1 冷凝干燥法

冷凝法是根据不同温度下沼气中具有不同饱和水蒸汽的含量, 利用压力变化引起温度的变化, 使水蒸气从沼气中冷凝出来的一种方法。该方法常用的有两种流程:

A.节流膨胀冷却脱水法。该法一般用于高压燃气, 经过节流膨胀或低温分离, 使部分水冷凝下来。这种方法简单、经济, 但除水效果欠佳。

B.加压后冷却法。该法对于高、中温沼气脱除部分蒸汽可进行初步冷却[7]。但冷凝法采用热交换器的表层冷却, 通常比露点低0.5℃~1℃, 为了取得更低的露点, 达到最佳干燥效果, 必须在冷凝之前对气体进行压缩, 然后再释放到需要的压力[8]。

2.2 固体吸附干燥法

该方法是指在吸附剂固体表面力作用下吸收沼气水分, 实现干燥的方法, 常用的吸附剂有硅胶、活性氧化铝和分子筛等[7], 各种干燥剂的特点见表1[9]。根据表面力的性质分为化学吸附 (脱水后不可再生) 和物理吸附 (脱水后可再生) [10]。该法能获得露点极低的燃气, 对燃气温度、压力、流量变化不敏感, 且设备简单, 便于操作, 较少出现腐蚀及起泡等现象。为达到连续操作的目的通常使用两套装置, 当一个工作的时候, 另外一个可以再生。干燥剂的再生可以通过两种途径, 一种是可以用一部分 (3%~8%) 的高压干燥气体再生干燥剂, 这部分气体可以重新回流至压缩机入口。另外一种是在常压下, 用空气和真空泵再生干燥剂, 但此法会把空气混入沼气中, 一般不使用。

2.3 液体溶剂吸收法

富含水蒸汽的沼汽经过吸水性极强的脱水剂时, 水分可被脱水剂吸收, 从而脱除沼气中的水分。常用的脱水剂有氯化钙、氯化锂、二甘醇和三甘醇等。

氯化钙的吸水性是通过无水氯化钙与水结合生成水合物, 如Ca Cl2·6H2O, 但该水合物不稳定, 极易脱水变成无水盐, 且与H2S接触又会发生沉淀, 目前已被逐渐淘汰。氯化锂是一种吸水性极强的无机盐, 氯化锂溶液表面的水蒸气压力很低, 因此具有很强烈的吸收水蒸气能力[11]。甘醇类脱水剂主要包括二甘醇和三甘醇, 其吸水性能都较强, 二甘醇的“露点降”为17℃~33℃, 三甘醇的露降点更大, 为28℃~47℃。二甘醇在脱水过程中有雾沫夹带, 三甘醇较少, 但有液烃存在时易起泡, 需添加消泡剂。三甘醇易达到98%以上再生, 二甘醇再生则不易超过95%。因此, 三甘醇使用最多, 但初期投资较高[8]。

3 沼气脱硫工艺分析

沼气发酵时由于微生物对蛋白质的分解或硫酸盐的还原作用会有一定量的H2S气体生成并进入沼气[12]。H2S气体可以和大部分金属反应, 腐蚀金属设备、管道和发电机等, 所以必须加以去除。

3.1 氧化铁干式脱硫工艺

氧化铁脱硫剂多为条状多孔结构固体, 当含有H2S的沼气通过氧化铁脱硫剂时, 会在氧化铁表面发生化学置换反应, 生成硫化铁。当脱硫剂工作一定时间后, 其活性会逐渐下降, 脱硫效果逐渐变差。当脱硫剂中硫未达到30%时, 脱硫剂可进行再生, 若脱硫剂硫容超过30%时, 就要更新脱硫剂。脱硫剂再生原理是使硫化铁与空气接触, 经反应生成单体硫和氧化铁, 再生的氧化铁可继续使用, 重新参加脱硫反应[13]。

3.2 生物氧化脱硫工艺

生物脱硫是利用发酵液中的各种微生物, 如脱氮硫杆菌、氧化硫硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌、排硫硫杆菌、丝状硫细菌、氏硫菌属、辨硫菌属、发硫菌属等, 在微氧条件下将H2S氧化成单质S和H2SO2, 沼气中的S可以通过微生物被去除[14]。生物法脱硫需要严格控制氧含量, 如氧过量, 硫化物会被氧化为硫酸盐从而影响脱硫的效率。

3.3 碱性液体吸收工艺

由于碱性液体能吸收酸性气体, 故可采用碱性液体吸收硫化氢, 达到脱硫的效果。常用的溶剂有氢氧化钠和碳酸氢钠溶剂。此外, 还有萘醌氧化脱硫技术、HAPS氧化脱硫技术和PDS脱硫技术等方法, 都可应用到沼气去除H2S。

3.4 活性炭吸附工艺

活性炭作为一种常用的脱硫剂, 适用于H2S含量小于0.3%的气体[15], 故可用来脱除沼气中的微量H2S。在常温下, 活性炭可加速H2S氧化为硫的催化作用并使之被吸附, 吸附在活性炭上的硫, 可用质量分数为12%~14%的硫化铵溶液萃取活性炭上的游离硫而得到回收。活性炭法具有反应速度快, 接触时间短, 处理气体量大等优点[16]。

4 结论

随着国家在政策的大力扶持以及对能源环境的高度重视, 我国沼气工程建设的重点已从原有农村小沼气逐渐过渡到集约化的大型沼气工程, 并以此为纽带, 形成养殖业、种植业和加工业为产业链的能源的综合循环利用。产生的沼气通过输入天然气网、热电联产或用作汽车燃料取代原有的沼气直接燃烧利用模式。在这些沼气利用模式之前的关键工艺就是沼气净化工艺, 包括沼气干燥脱水、沼气脱硫, 甚至沼气脱碳提纯工艺的选择也在沼气产品的形式及性能中起到了关键性作用, 必须加以重视。

参考文献

如何实现小型汽油发动机改烧沼气 篇4

1 影响发动机性能的因素

1.1 空气燃料比

烧汽油的空气燃料比为14.9∶1, 而烧沼气的空气燃料比为17.25∶1。汽油发动机的化油器是针对汽油燃烧所需要的空气量来设计的, 因此发动机燃烧沼气时需要加大空气燃料比。

1.2 压缩比

在内燃机理论中, 任何理想循环的经济性指标都可以用热效率来评定。活塞压缩终了之后, 火花塞放电点火, 可燃混合气迅速燃烧并放出大量热量, 这个过程很短, 气体所处的容积没有多大变化, 故可视为等容加热过程。评定循环的动力性指标是理想循环的平均压力, 而平均压力也是随着压缩比的增加而增加。从内燃机的理想循环的研究可知, 随着压缩比的增大, 内燃机的平均压力和热效率也随之增大, 即发动机的动力性和经济性随着压缩比的增大而得到改善。压缩比的提高不仅使压缩终了的混合气温度和压力增高, 有利于混合燃烧, 缩短燃烧时间, 使燃烧的最高压力和最高温度接近上极限, 更重要的是它增加了膨胀比使发动机有效功率增大、燃料消耗率降低。压缩比的提高还使混合气的可用范围加大, 对于沼气发动机的燃烧有利。压缩比提高后, 使压缩终了的温度和压力得到提高, 有利于在燃烧室形成着火中心, 保证沼气的正常着火燃烧。

1.3 燃烧室形状

沼气中大量存在的二氧化碳对燃烧有强烈的抑制作用, 造成沼气的燃烧速度很慢。这样使得活塞式内燃机燃用沼气时, 急燃期燃烧沼气量少, 后燃期燃烧的量增多, 整个燃烧期加长, 甚至有部分燃料在排气过程中燃烧。沼气燃烧的另一个特点是着火温度高, 因此在沼气发动机中产生末端气体自燃的情况少, 沼气具有很好的抗爆性。综上可知, 沼气燃烧速度慢, 是造成沼气发动机燃烧持续期长、燃烧效率低、后燃严重的根本原因。加强气流扰动是实现可燃混合气快速燃烧十分有效的措施。内燃机气缸内的气流包括宏观流动和湍流中的微动。宏观流动通常有涡流和挤流两种形式。提高进气涡流强度可以缩短燃烧持续时间, 减少平均指示压力变动率, 改善经济性和排放性能。但过高的进气涡流强度会使容积效率降低、平均有效压力减小, 尤其对高速全负荷性能影响较大。挤流是在压缩过程接近终了时, 由活塞顶面的挤压作用而使部分气体作径向内流的气流运动, 它与燃烧室形状有关。

1.4 点火提前角

由内燃机原理可知, 在燃烧过程中混和燃气的温度由初始温度上升至着火温度所需要的时间称之为着火延迟。不同的燃料, 其着火延迟时间也不同。对于火花点火式发动机来说, 着火延迟可通过控制点火提前角来弥补。火花点火沼气发动机提前角提前, 可使其燃烧时间加长, 后燃减少, 从而降低排气温度。但如果点火提前角过大, 会使压缩过程中消耗的功增大, 使经济性下降, 而且爆燃倾向增大。严格来说, 火花点火发动机在任一工况下都有一个最佳点火提前角。决定最佳点火提前角的主要因素是发动机的转速和可燃混合气的燃烧速率。当可燃混和气燃烧速率不变时, 随发动机转速的上升, 最佳点火提前角增大;反之, 随发动机转速下降, 最佳点火提前角减小。当发动机转速不变时, 随可燃混和气燃烧速率的加快, 最佳点火提前角减小;反之, 随可燃混和气燃烧速率的减慢, 最佳点火提前角增大。火花点火沼气发动机可以在一个较宽的点火提前角范围内稳定运行, 在实际应用中往往针对某一常用工况调整最佳点火提前角。

2 汽油发动机改烧沼气的改造

2.1 加装沼气空气混合器

因沼气燃烧所需要的空气量比汽油大, 也就是说空燃比较大, 因此为实现汽油机燃烧沼气, 则需要增加沼气空气混合器。拆除原汽油机的化油器, 将沼气空气混合器安装在汽油发动机的空气滤清器和进气管之间。沼气空气混合装置采用进气管内混合的方式, 加大空气进气管直径以增大空气进入量, 满足空气沼气比的要求。这种方式的优点是混合时间长、混合气均匀。

2.2 改变发动机压缩比

气缸总容积与燃烧室容积的改变都会引起压缩比的变化。影响发动机压缩比的因素很多, 下面对影响发动机压缩比的因素进行简要分析。①涡流室容积。如果气缸盖燃烧室镶块上的涡流室容积变大, 会使发动机压缩比变小。②轴承间隙大小。主轴承、连杆轴承和活塞销与连杆衬套的配合间隙变大, 活塞在气缸内上行时达不到要求的上止点, 从而使压缩比变小。③气门下陷量大小。气门下陷量变大, 从而使燃烧室的容积变大, 同样会使压缩比变小。④气缸垫厚度。气缸垫厚度变小, 就会使燃烧室的容积变小, 从而使压缩比变大。⑤活塞顶面相对机体上平面的凸出量。曲轴回转半径、主轴瓦中心对机体上平面的偏差、连杆大小端中心线的距离偏差、活塞销孔中心线对活塞顶平面的距离偏差、机体上平面铣磨后的变化等, 都对活塞顶面相对机体上平面的凸出量造成变化。

提高压缩比比较可行的办法是减小气缸垫的厚度, 铣缸盖或者在气门顶部焊上铁填充燃烧室, 也可以考虑在燃烧室焊上铁填充, 还可以铣缸体上平面, 使活塞顶相对机体上平面的凸出量增大。实际改装时, 应根据发动机的结构采取合适的方法来改变发动机的压缩比。

2.3 改变发动机燃烧室形状

将汽油发动机的燃烧室改为浅ω型燃烧室或风扇型燃烧室, 这两种燃烧室可以产生强度很大的紊流和尺度很小的微涡团, 可以提高沼气空气混合气的燃烧速度, 缩短燃烧周期。

2.4 改变发动机点火提前角

在汽油机飞轮上打有上止点标志和点火时刻记号标志。调整点火提前角时可在触点串联上干电池和小檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻灯泡, 顺着汽油机运转方向转动起动轮。当飞轮外缘上点火记号与曲轴箱隔板上的刻度对准时, 断电器触点对应开始分开, 此时小灯泡熄灭, 点火提前角正确。松开断电器底板螺钉转动断电器底板, 可以使点火提前角改变, 顺着凸轮转动方向转动, 点火提前角减小, 反之则增大。

参考文献

[1]张全国.沼气技术及其应用[M].北京:化学工业出版社, 2005.

[2]刘乔明, 汤东, 窄长学, 等.沼气发动机概述[J].江苏大学学报:自然科学版, 2003, 24 (4) :37-40.

[3]冉国伟, 张汝坤, 冯爱国.沼气发电技术现状分析及发展方向的探讨[J].农机化研究, 2006 (3) :189-191.

沼气发电的环境影响评价分析 篇5

沼气发电技术是集环保和节能于一体的能源综合利用新技术, 主要是利用工农业或城市生活中的大量有机废弃物 (例如城市垃圾和污水、酒糟液、禽畜粪等) , 经厌氧发酵处理产生的沼气, 驱动沼气发电机组发电, 并可充分将发电机组的余热用于沼气生产。本文以辽宁昊晟沼气发电项目为例, 简要论述了沼气发电工程环境影响评价分析的要素, 并针对沼气发电工程对所在地区环境的影响, 提出了相应的处理措施。

1 沼气发电项目环境影响评价主要内容

沼气发电项目是对畜牧养殖过程中所产生的排泄物进行后续治理的项目, 其主要流程为对制沼、收集沼气、净化沼气和发电利用, 整个实施过程中基本不会对环境有二次污染, 也不会对生态环境造成影响。项目的环境影响评价主要涉及项目的污染源调查、厂址区域环境现状及拟采用的环境保护标准等方面的内容。

1.1 电厂的主要污染源和污染物

沼气发电厂主要的污染物分为, 水、大气、固废和噪声污染。

废水主要来源于沼气生产过程中, 厌氧反应器排放的沼液为主要废水来源。由于奶牛场的粪便本身带有恶臭气味, 是沼气发电厂的主要空气污染。沼渣作为沼气发酵后的废弃物, 成为该沼气发电厂的固体废弃物。目前, 沼气发电过程中产生的沼液和沼渣不能随意排放, 但是都可以作为有机肥料来使用。噪声污染主要来源于厂区的各种泵及冷却塔, 最主要噪声来源为沼气发电机组运行时产生的噪声污染。

1.2 厂址区域环境现状

1) 空气质量状况

根据拟建项目所在地的环境空气功能区划分, 执行《环境空气质量标准》 (GB3095-2012) 中的二级标准。拟建项目所在地区大气环境为二类区, 其环境空气污染物二氧化硫 (SO2) 、二氧化氮 (NO2) 、总悬浮颗粒 (TSP) 和可吸入颗粒物 (PM10) 日均浓度均未超标, 该地区空气环境质量良好。

2) 水环境质量状况

项目所在地的地表水水环境质量标准执行《地表水环境质量标准》 (GB3838-2002) 中的Ⅳ类标准 (为一般农业用水) 。地表水主要污染物有:CODcr、氨氮等, 存在一定程度的富营养化问题。地下水水质满足《地下水环境质量标准》 (GB14848-93) 中的Ⅲ类水质标准要求, 水质较好。

3) 噪声环境质量状况

项目施工与运行期间, 可能产生噪音仅是在如下几个阶段:

(1) 气井施工时, 在大型打井设备在工作;

(2) 发电机运行时, 机器发出的声音。

从噪声角度出发, 施工过程中以收集井成形阶段会产生噪音, 但这一阶段是短暂的, 因此施工期间对周边环境的影响可以满足《建筑施工噪音控制规范》要求。

项目运行期间, 仅有发电机会发出声音, 但发电机组是封闭在集装箱式的厂房内工作, 因此透出的声音小于50d B, 噪声预测值完全可以达到《工业企业厂界噪声标准》 (GB12348-2008) 中Ⅱ类标准 (昼间60d B) 要求。

项目所在地环境噪声执行《声环境质量标准》 (GB3096-2008) 3类标准。该区域噪声环境质量良好。

1.3 拟采用的环境保护标准

参考当地的环境功能区划, 本期工程拟执行的环境质量标准和污染物排放标准, 最终执行标准以环评时环保部门的批复为准。

2 污染防治措施

沼气发电项目环境污染的防治措施主要包括废水治理、废气处理、废渣处理及噪声处理等方面的内容。

1) 废水治理

本工程项目本身就是一个养殖污水、废渣处理工程, 厌氧反应器中反应发酵后排放的沼液进入沼肥储存池贮存, 最后作为肥料加以利用, 因而基本无废水外排。少量清洗设备、场地和操作人员的生活污水全部排入冲洗水贮存池, 进入后续沼气处理工艺进行处理。

2) 废气处理

沼气制备工艺中采用生物脱硫法去除沼气中的H2S, 去除效率90%以上, 沼气发电机组排放的废气中, SO2、NOX能够满足国家要求的排放标准。

来自养牛场粪便具有恶臭气味, 是沼气发电厂的主要气体污染。本工程主体工艺是采用厌氧消化过程, 厌氧消化装置均采用密闭发酵, 大大减轻了气味。同时在预处理车间设置除臭系统一套, 减少臭气的排放, 净化环境。

在厂区总体布置上, 统筹规划, 合理布局, 把原料混合池、污水储存池、废物堆放区主要的臭气产生源放在沼气发电厂的下风向区域, 物料的进出料方式尽量采取封闭或半封闭式, 在站区加强平面和垂直绿化, 以吸收气味使恶臭气体达到排放标准。

3) 废渣处理

沼渣是良好的生物有机肥料, 综合利用不存在问题。需要注意的是在运输过程中控制跑、冒、滴、漏等问题避免对环境造成二次污染。

4) 噪声处理

噪音主要来源于沼气制备过程和发电过程中设备的机械噪声以及冷却塔噪声。设计中可从三个方面减少噪声对周围环境的影响:一是抑制声源, 选用低噪声设备;二是发电机房设隔、吸噪音的设施;三是厂区综合布置, 静闹分开, 周围建立绿化隔离带吸收噪音等。

3 结论

沼气发电项目属于环境友好型建设项目, 建成后基本无废液、固废等的排放, 废气、噪声采取工程措施后实现达标排放。项目主要是对区内养殖场的牲畜粪便等有机生物质的资源化开发利用, 属于可再生能源热电联产和有机肥生产利用项目, 是可持续发展项目, 环境友好型项目。项目建成后, 将从本质上改变了原有的牲畜粪便的处理方式, 由原来的环境污染型处理方式转换为环境友好的综合开发利用方式, 具有良好的经济效益和生态环境效益。

参考文献

[1]温晴, 熊小丽, 李志艺, 等.江苏省农业沼气项目规划环境影响评价指标体系研究[J].中国沼气, 2011, 29 (1) :40-43.

[2]李荣刚, 夏田中.畜禽养殖场沼气项目环境影响评价[J].农家致富, 2007 (10) :46-47.

[3]孙淼.江苏省规模化养殖场沼气工程效益实证分析[D].南京农业大学, 2011.

适用于农户的微型沼气发电系统 篇6

目前成熟的国产沼气发电机组的功率规格, 主要集中在24～600kW这个区段。本文介绍的微型沼气发电系统是指单机容量在0.6kW以下的沼气发电机组。此规格的沼气发电机组符合农户的实际电力需求, 可以满足偏远山区、牧区、海岛等输电困难地区人们的用电需要。

1 微型沼气发电系统的组成

微型沼气发电系统主要由脱硫器、除尘器、稳压筒、阻火器、沼气发电机组等组成 (参见图1) 。

压力计

↑

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图1 微型沼气发电系统示意图

沼气中含有大量的硫化氢气体, 除了对人身安全造成威胁外, 还会在空气中及潮湿环境条件下对管道、发动机气缸以及其它金属设备、仪器仪表造成强烈腐蚀。硫化氢燃烧生成的二氧化硫, 遇水生成硫酸分子, 会使沼气发动机轴承和一些配合表面腐蚀, 使发动机的润滑油变质, 从而加快发动机磨损。因此, 沼气必须先经过脱硫器进行脱硫处理, 脱硫器中采用的脱硫剂是氧化铁。其脱硫原理是:硫化氢与活性氧化铁接触, 生成三硫化二铁, 然后含有硫化物的脱硫剂与空气中的氧接触, 当有水存在时, 铁的硫化物又转化为氧化铁和单体硫。这种脱硫再生过程可循环进行多次, 直至氧化铁脱硫剂表面的大部分孔隙被硫或其它杂质覆盖而失去活性为止。

沼气经过脱硫后, 还常夹杂着固体杂质和水汽, 易堵塞管道和附件, 沼气中的水蒸气易冷却成冷凝水, 缩小管道有效流通面积。因此沼气的净化处理除了脱硫以外, 还有脱水和除尘处理。

由于沼气的流动是脉动的, 不利于沼气发动机的平稳运行, 所以还要在沼气发动机的混合器前加装稳压装置, 从而保证发动机进口的气流接近于稳定气流。

为了防止进气管回火引起爆炸, 还应在沼气供应管路上安置阻火器。

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沼气发电机组由汽油发电机组改装而成, 主要是增加沼气-空气混合装置。沼气-空气混合装置安装在汽油发电机组的空气滤清器和进气管之间。沼气-空气混合装置采用进气管内混合的方式, 加大空气进气管直径以增大空气进入量, 满足空气沼气比的要求。对点火提前角和火花间隙进行调整, 以适应沼气燃烧的需要。同时应尽量提高压缩比, 使发动机压缩终了时的温度和压力提高, 有利于混合气燃烧, 缩短燃烧时间。理论上压缩比是恒量, 然而实际压缩比与发动机配气相位、速度及负荷大小有关。沼气中甲烷含量高, 有很好的抗爆性, 所以压缩比可以大幅度提高, 这对提高沼气发动机的热效率十分有利。

2 微型沼气发电系统主要技术参数

发动机类型:单缸, 四冲程, 顶置气门, 强制风冷

发动机气缸直径:52mm

发动机气缸冲程:38mm

发动机排量:82mL

发动机额定转速:3000r/min

发动机点火方式:无触点晶体管 (TCI)

发动机点火提前角:19°

发电机额定频率:50Hz

发电机额定电压:220V

发电机额定功率:0.5kW

外型尺寸:490mm×385mm×445mm

整机质量:25kg

3 使用效果

为了测试发电机组的输出功率, 制作了一个由10个0.1kW的负载灯泡和电压表、电流表等组成的测功器。经测试, 系统连续运行性能良好, 运行过程中关键参数如表1所示。可以看出发电机组运行平稳, 转速基本维持在3000r/min, 电压的输出范围在210～225V, 发电机组的最大输出功率达到了0.462kW。随着输出功率的增加, 机组的发电效率增加明显, 在最大输出功率时沼气消耗率为0.844m3/ (kW·h) 。

4 存在的问题与下一步研究方向

沼气的成分以及各成分的比例不固定, 随着季节、地理位置以及发酵原料等因素的差别而有所不同。在沼气成分变化的条件下, 如何精确地控制空燃比、确定点火提前角等参数是保证发电机组高效运行的关键, 需要深入研究。

对比同等功率的风力发电设备, 此微型沼气发电系统性能价格比不具备优势, 如何进一步降低成本需要进一步的研究。

微型沼气发电系统可配套农村地区现有的6～8m3沼气池, 该系统一次性投资费用约2600～2800元, 每发1kW·h电所消耗的燃料费约0.36元, 预计可在2.5年内收回投资。

沼气发电工程本身是提供清洁能源、解决环境问题的工程, 有助于减少温室气体的排放, 可减少对周围环境的污染, 为农村地区能源利用开辟新途径。随着可再生能源越来越受到人们的重视, 以及国家相关政策的落实, 微型沼气发电系统必将有一个良好的发展前景。

参考文献

[1]张全国.沼气技术及其应用[M].北京:化学工业出版社, 2005.

沼气发电工程中的自动控制 篇7

关键词：沼气工程,PLC,自动控制

沼气工程是指以粪便、秸秆等废弃物为原料, 以能源生产为目标的系统工程。我国沼气工程始建于20世纪60年代, 经近半个世纪的发展, 沼气工程从最初的单纯追求能源生产拓展为以废弃物厌氧发酵为手段、以能源生产为目标, 最终实现沼气、沼液、沼渣综合利用的生态环保工程[1]。

1 自动化仪表及控制系统的设计

根据沼气工程的实际情况和工艺要求, 自控设计采用由中央控制室微机控制和现场控制组成的二级控制系统。该系统集计算机技术、控制技术和通讯技术于一体, 通过计算机通讯将中央监控机和现场控制连接起来, 实现集中监控管理和分散控制。从而可以克服集中控制系统危险度集中、可靠性差等缺陷, 实现信息、调度、管理上的集中以及功能和控制危险的分散。当中央控制室微机出现故障时, 现场控制能独立、稳定地工作, 从根本上提高了系统的可靠性。

1.1 系统组成

1.1.1 系统硬件结构

自动控制系统由监控计算机 (上位PC机) 、可编程序控制器 (PLC) 、中央控制柜、电气控制柜、现场执行机构 (泵、螺旋推进器、风机、电动阀等) 、监测显示仪表、显示屏及电源等组成。

系统有6台电气控制柜并排放置, 柜内母线相连。两台配电柜负责电源分配和保护, 电机控制功能由4台电机控制柜完成。监控管理计算机、中央控制柜置于中央控制室, PLC安装在中央控制柜内。

1.1.2 自控系统监控点分布。

温度检测。温度测量传感器设置于以下场所:消化罐, 热水罐, 乙二醇罐。测量信号集中在中央控制室的PC显示屏上显示, 温度超限后输出报警信号, 提醒操作人员进行相应的操作。

监测与控制。液位传感器设置在以下场所:消化罐, 热水罐, 乙二醇罐, 原水池, 冷凝器, 固液分离器等。测量的低水位和高水位用于相关设备的启停。流量传感器设置在进出料的管线上, 对进出料的过程进行控制。压力传感器都配置在泵的出口, PLC根据压力的大小用变频器控制泵的转速。

1.1.3 输入输出点

可编程序控制器的I/O模块的馈线来自电气控制柜、中央控制柜、阀门的行程开关、检测仪表、行程限位开关。在电气控制柜中, 对PLC的输入均为无源触点, PLC通过中央控制柜中的直流24V中间继电器输出单元向电气控制柜输出控制信号, 控制对应的设备。各输入、输出相对独立, 使控制系统长期安全运行。反映工艺设备的开关量信号主要有:

运行信号。由主回路中的交流接触器的开、合状态决定, 由相应的常开或常闭辅助触点给出。

位置信号。电动阀门的开、关到位信号, 升、降到位信号。这类到位信号都是通过电气控制柜上的中间继电器的吸合与断开来反映的, 中间继电器的一副常开或常闭触点将信号传至PLC输入端, 同时另一副触点串连在控制回路中, 起到开关动作的目的。

1.1.4 可编程序控制器PLC

PLC以继电器逻辑控制为基础, 具有逻辑控制、计时、计数、数值计算等功能。其性能稳定、运行可靠、抗干扰能力强、控制灵活、编程容易、体积小、重量轻、功耗低、安装简单、性能价格比高, 特别适用于污水处理等主要以开关量控制为主的过程中。本工程项目选用德国西门子公司S7-300可编程序控制器, 配以输入输出模块、模数转换模块, 通讯端口, 完成本系统的控制任务。

1.1.5 监控管理计算机及其它

监控管理计算机利用通讯采集各工艺过程的工艺参数及主要设备的运行状态信息, 通过简单的键盘操作, 完成组态, 可进行在线修改和控制参数的设置, 给可编程控制器系统 (PLC) 下达指令, 模拟显示屏可直观显示动态流程图以及动态参数。报警系统将现场设备各种故障在中心控制室进行声光报警。

1.2 软件设计

沼气工程主要电气设备采用计算机自动控制和就地控制箱现场控制相结合的控制方式。在现场电气控制柜上设有手动、自动转换开关。转换开关置于手动位置时, 操作人员可以执行手动操作, 此时不接受自动程序送来的操作指令。只有当转换开关置于自动位置时, 才可由PLC按照预先编制的程序进行自动控制。

1.2.1 各工段的控制说明

本装置运行可以分为七个不同的运行路线, 包括:进料, 消化, 混合, 固液分离, 沼气处理, 热电联用, 热回收。有几个控制容许, 保证在不使用或紧急情况下设备系统停机。附加的PID控制广泛地应用于平衡流动, 维持稳定运行。尽管已经设置了通常的设定点, 每个控制环在开始和装置运行时还需要特别调整。每个操作路线描述如下。

进料。进料系统由博格进料输送单元组成, 它将固体材料注入再循环闭路。进料路线完全自动化, 通过使用程序控制器实现, 对于给定的过程通过开始, 正常运行, 停机进行系统编排。进料量依赖于指定的工作液位和系统保留时间, 而水注入速度依赖于所期望的固体含量和原料中实际固含量。

消化器保温, 液位, 沼气量监控。消化器液位由测定消化器的水压而确定。沼气量由测定液位和膜位移确定。消化器温度由两个乙二醇辐射加热区维持, 一个在地面, 一个在墙上。乙二醇流动独立控制, 以满足每个区域设定温度点需要。

混合。消化器混合由两个混合器完成。混合器根据消化器流体性质需要间歇运行, 以保持均匀性和防止悬浮层生成。混合在进料阶段进行, 在消化器进行沉淀分离时应当减少。

固液分离。固液分离由螺旋压力分离机实现, 必须保持供料罐液位以提供优化分离机运行所需的压头。分离机应当每天运行一次, 大约8小时, 或者根据需要降低消化器内容物至适当液位。

沼气处理。消化器沼气通过带有冷却效应的地下管道输出, 通过冷却方式干燥水饱和的沼气。冷凝液收集在容器中, 自动泵至高位罐。鼓风机压缩沼气至热电联用单元燃料提供系统所需压力。在鼓风机后, 沼气通过洗涤器降低沼气的H2S水平以适应热电联用单元要求。

1.2.2 组态软件

本工程选用WinCC监控软件。整个监控软件包括以下的组态过程:系统设计→系统参数组态→通讯组态→图形菜单组态→图形编辑→图形动态→文本编辑→报表显示→故障报警组态→历史报表组态→标度变换组态等。整个系统主菜单包括流程图、汇总表、趋势图和设定参数。

经组态编辑制作的主要画面有三幅:

工艺流程图, 设备运行状态模拟显示和监控图。可用鼠标操作。

设备的运行时间设定, 可用键盘和鼠标操作。也可以用鼠标点击屏幕下面的原始参数设置, 则所有的时间按原工艺参数设定。所有的时间经修改后自动保存, 即使断电也不会丢失。有些时间是不可修改的, 一般是根据总周期和已修改的参数进行自动更新。所有时间基本单位是分钟, 而动作时间是以0.1秒为步长单位。

2 小结

本自动化仪表与控制系统按沼气发电工艺要求设计, 达到了自动控制的目的, 而且保证沼气发酵的正常运行。总结起来具有以下特点:

监控计算机、PLC、电气控制柜、仪表的选型注意从先进性、稳定性、可靠性出发, 同时兼顾经济性, 使整套控制系统在保证长期安全运行的基础上, 投资最少。

以PLC为核心, 完成对系统的自动控制, 在软件编制方面严格按工艺时序要求, 全面考虑现场在出现特殊情况下程序能连续运行。

监控管理计算机实时监测整个系统, 工艺流程图生动形象, 再结合模拟显示屏, 操作人员一目了然地了解现场运行状况, 并根据情况随时在线修改参数。

系统具有很强的抗干扰能力, 从计算机电源系统、硬件的选择到电缆的敷设接地等都充分考虑此问题, 因此稳定性好。

参考文献

[1]王钢, 刘伟, 高德玉.黑龙江省沼气工程发展现状[J].应用能源技术, 2008.6.

[2]曹从荣, 王凯军.大中型沼气工程技术设计研究[J].北京绿色奥运环境保护技术与发展, 2006:1-7.

广州市沼气发电现状的调查与思考 篇8

在珠江三角洲等平原区, 由于收入较高, 养殖业逐步退出农民家庭, 沼气也很难推广到农户, 主流沼气模式为大中型集约沼气系统。通过对广州市具有代表性的企业包括兴丰垃圾填埋场、广州珠江啤酒集团厌氧处理系统、番禺水门种猪场、广州华名养殖发展有限公司等的沼气项目发电情况进行实地调研, 针对当前沼气发电中存在的问题, 本文探讨了小型沼气发电机组在生态农业中的市场和应用前景。

1 典型沼气发电项目

1.1 珠江啤酒集团

珠江啤酒集团在污水厌氧生物处理中采用荷兰帕克公司IC内循环式厌氧反应技术, 沼气数量随污水中有机物含量多少而变化, 在夏季啤酒产量较多时每日沼气量约1～1.4万m3, 冬季啤酒产量减少时每日沼气量约0.5～0.8万m3。在沼气净化处理脱硫工序中采用了国际先进的荷兰帕克生物脱硫工艺, 吸收H2S的碱液经过生物菌的作用再生循环使用;内燃机组采用国际先进的美国卡特比勒电控和稀薄燃烧技术;在低品位能源利用中采用了国内先进的长沙远大溴化锂吸收式非电制冷技术;在抽吸沼气中采用正压式抽取技术。在沼气发电项目中设置了2台燃气内燃发电机组, 发电能力为1421kWh。在气量大时可以开2台发电机组全负荷发电, 气量小时则开1台发电机组, 电能以400V在厂区内电网并网使用。沼气在内燃机内燃烧做功带动发电设备, 内燃机排出400℃以上的中温烟气及缸套等冷却水, 低品位热量约占总热量能的50%～55%, 可引至吸收式装置中制取冷水 (7～10℃) 用以麦芽车间 (或其他生产车间) 用冷。

1.2 番禺水门种猪场

广州市番禺化龙镇水门种猪场实际存栏量为8000头, 该猪场兴建了以猪粪尿产生的沼气作原料的200kW燃料电池发电项目, 该项目采用的燃料电池设备由东芝公司下属的O N S I公司提供, 型号为PC25TmC, 该沼气燃料电池由三个单元组成:燃料处理单元、发电单元和电流转换单元。电力输出200kW, 输出电压 (频率) 400V (50Hz) , 480V (60Hz) , 发电效率40%, 余热利用效率/温度:41%/60℃热水, 燃料/消耗量:天然气/43Nm3/h, 有害排放物NOx:低于5ppm, SOx:可忽略不计, 噪音:约60dB (距设备10m处) , 排水:净水 (接近于零) , 应用时供应水:自来水或纯净水 (接近于零) , 氮气4个圆柱型容器存有7N的氮气用于一次启动与停机循环 (保护) , 体积/重量电力模块5.5m×3.0m×3.0m/18.2t, 冷却模块4.1m×1.3m×1.2m/0.7t, 操作自动, 可远程控制。

2 沼气发电中存在的问题

根据我们对广州市沼气发电现状的调查研究发现, 在沼气发电中存在的主要问题有:

2.1 沼气池泄漏

如水门养猪场的软体沼气收集袋与厌氧沼气池之间的密封不好出现泄漏, 另外由于华南地区常会出现台风, 采用软体式沼气收集装置设计时应考虑到其强度问题, 可考虑将软体沼气收集袋填埋在地下, 也有利于沼气使用的安全性。

2.2 产气不稳定

例如珠江啤酒在生产淡季的产量较低, 同时由于执行了严格的生产卫生管理, 废水中有机物浓度不足使得沼气的产量有所下降。而水门养猪场的猪栏消毒水中的抗生素对厌氧微生物的影响, 使得沼气池的沼气的产量不足, 影响了燃料电池的运行。

2.3 管道堵塞

由于预处理酸化池的搅拌器运转不好, 使得粪便、秸秆等物质容易在管道中堵塞, 影响废水提升到厌氧池中。

2.4 沼气发电机组设计功率过大

由于畜禽养殖场沼气池气量不足, 使得沼气发电机空置率较高, 在设计中可采用不同功率的配置来提高效率。

在沼气发电机组方面, 目前较成熟的国产沼气发电机组的功率规格, 主要集中在100～500kW这个区段。从沼气发电机组的性价比来看, 在有可以利用的动力原的情况下, 单机功率大有利于提高燃料发电效率, 从而降低发电机组单位功率成本, 获得较理想的性价比。但从沼气工程的产量以及从用电负荷性质来看, 10～50kW左右的发电机组具有很大的潜在市场, 例如一个万头养猪场沼气工程, 日产沼气80m3, 其沼电可为驱动污水处理污水泵、养猪场通风机、照明等提供内部用电, 类似的沼气工程对小功率沼气发电机组需求量正在逐渐增加。

3 沼气发电与生态农业的发展

实行节能减排, 发展循环经济, 是解决当前“三农”问题, 实现农业可持续发展, 建设和谐新农村的重要措施之一。据广州市番禺区畜牧局负责人介绍, 目前番禺区生猪年出栏35万头, 年出栏500头以上的猪场有81个, 其中已建沼气池的有6个;年出栏量在万头以上的猪场8个, 其中已建沼气池的有3个;此外, 该区奶牛存栏量为2600头/年, 家禽年出栏量为400万只鸡/年, 1500万只鸭/年, 由此可见产生的大量畜禽粪便需要处理和利用, 沼气池的建设和小型沼气发电机的应用大有可为。

以广州市志富牲畜饲养有限公司为例, 该公司位于番禺榄核镇, 计划建成万头出栏量的猪场, 此外该公司还有200亩鱼塘, 在猪场、鱼塘附近是规模化种植的能源甘蔗。该公司的能源消耗包括: (1) 增氧机 (1.5kW) , 2台/塘, 共有11个鱼塘; (2) 饲料搅拌与加工:2台饲料搅拌机7.5kW/台; (3) 猪舍保温:冬天占30%; (4) 生活用电。沼气池可以猪粪和甘蔗叶进行原料配比, 若采用用10～50 kW的小型沼气发电机组, 产生的沼电可供应鱼塘充氧设备、饲料搅拌机使用, 此外厌氧发酵产生的沼渣、沼液可用于附近能源甘蔗地种植的肥料用。沼气发电可将大中型畜禽养殖业和种植业有机联系起来, 不但能减轻畜禽粪便对环境的污染, 而且有利于减少化肥农药开支, 实现农业增效, 有利于经济作物的种植, 对珠三角地区的生态农业发展具有重要意义。

近年来, 广东省各级政府加大了农村生态建设的力度, 以结合发展沼气池为纽带的生态农业, 逐渐推动沼气事业的稳步发展。目前全省有条件开展沼气建设的农户数为144.4万户, 全省年出栏500头以上的养猪场有6581个, 而到2007年底只有338个大中型沼气池。可见广东农村沼气开发具有巨大潜力, 在全省规模养殖场积极推广大中型沼气工程, 利用UASB、USR、AF、全混塞流式等沼气发酵工艺, 解决畜禽粪便污水污染, 降低COD、BOD含量, 实现达标排放和减轻对研农业造成的污染;在小型养殖小区可把多个养殖户联合起来, 发展养殖小区联户沼气建设, 集中处理小区内的养殖污水粪便。在有条件的养殖场开展沼气发电可解决生产用能, 鼓励沼气下游产品的研发工作, 开发养殖场猪粪、沼渣为原料的商品有机肥, 可进一步提高沼气建设的经济效益、社会效益和生态效益。

4 沼气发电的意义

根据联合国粮食及农业组织的报告, 全球温室效应气体的排放, 有两成是来自动物饲养业, 据科学家研究甲烷是造成地球暖化的速度比CO2快20倍, 动物排泄物产生的甲烷比交通工具产生的甲烷多23倍。同好氧法处理废水相比, 厌氧法具有对营养物需求量少, 产生的污泥量少, 运行费用低, 有机物负荷较高等优点, 因此在畜禽养殖场粪便污水的处理中, 利用10～50k W小型发电机组将沼气燃烧发电, 可避免CH4燃烧或直接排放对环境的污染。

此外, 沼气发电可以申请CDM项目, 得到可观的减排费, 具有非常良好的经济效益。例如河南内乡牧源养殖公司甲烷回收利用是国内第一个申请到国际CDM项目的畜禽养殖企业, 2008年10月26日通过了联合国核查组的核查验收, 这也是全世界使用养殖场整合方法学ACM0010的第一个注册成功的养殖场CDM项目, 已建成的沼气发电项目的综合效益将达3000万元。产生的沼气年可发电628万kWh, 节省电费支出508.93万元, 并减排二氧化碳11万t, 每年将得到二氧化碳减排组织的奖金130万美元。

5 展望

按照中央应对在2008年金融危机进行拉动内需和《农业部关于进一步加快2008年新增农业投资项目建设进度的紧急通知》精神, 各地加快了新增30亿农村沼气项目建设, 确保完成中央投资的建设任务。对沼气利用的配套研究目前显得尤为迫切, 对产甲烷工艺、沼气发电的脱硫净化装置、沼气发电机组配套等关键技术进行研究, 开发出高性价比的国产小型沼气发电机组, 为沼气发电提供国产配套设备支持, 加快沼气配套设备研发, 对节能环保具有重要意义。同时国外沼气发展经验表明, 政策激励对促进沼气迅速发展很重要, 因此加强小型沼气发电的相关政策制定, 对拉动内需和本地企业的节能、环保技术的深度发展也具有促进作用。■

摘要：对广州市内具代表性的企业及大中型畜禽养殖场利用沼气发电的情况进行实地调研, 对目前沼气发电中存在问题进行总结, 并对小型沼气发电机组在生态农业中的发展前景进行了展望。

关键词：沼气发电,生态农业,小型沼气发电机

参考文献

[1]余昆朋.城市生活垃圾厌氧消化技术进展[J].环境卫生工程, 2003, 11 (1) :l6-20

[2]瞿志印, 徐旭晖.广东农村沼气发展的障碍与对策[J].南方农村, 2008 (3) :49～52