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沼气的发展状况及护理

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发布日期:2018-04-05 浏览次数:513
核心提示:本文主要介绍了沼气在国内国外的发展状况、农村使用沼气常见问题以及护理相关要点。沼气是一项前景十分广阔的新能源,近些年,我国沼气事业得到了非常迅速的发展,沼气池的数量已到达1000多万个。

沼气,顾名思义是沼泽湿地里的气体,反应物主要为人畜粪便、秸秆、污水等有机物,沼气的化学成分包含甲烷,二氧化碳,硫化氢,水分等,因此人们自发现沼气的存在后,对于沼气的开发利用就越来越多,沼气可用来发电,也可用作燃料。

发展状况

国际现状

目前,世界各国已经开始将沼气用作燃料和用于照明。用沼气代替汽油、柴油,发动机器的效果也很好。将它作为农村的能源,具有许多优点。例如,修建一个平均每人l-1.5平方米的发酵池,就可以基本解决一年四季的燃柴和照明问题;人、畜的粪便以及各种作物秸秆、杂草等,通过发酵后,既产生了沼气,还可作为肥料,而且由于腐熟程度高使肥效更高,粪便等沼气原料经过发酵后,绝大部分寄生虫卵被杀死,可以改善农村卫生条件,减少疾病的传染。现在,沼气的应用正在各国广大农村推广,沼气能源的开发利用的普及等方面,已经取得了较好的成绩。

世界上一些发达国家,也正在进行利用微生物厌氧消化农场废物、生产甲烷的较大规模试验。英国建立了甲烷的自动化工厂。在厌氧消化器中有三个基本过程:

第一阶段的水解把不溶解的有机化合物和聚合物,通过酶法转化为可溶解的有机物;

第二阶段再将上一步转化成的产物如碳水化合物、蛋白质、脂肪类、醇等发酵为有机酸;

第三阶段由有机酸发酵产生甲烷。

据估计,在英国,利用人和动物的各种有机废物,通过微生物厌氧消化所产生的甲烷,可以替代整个英国25%的煤气消耗量。苏格兰已设计出一种小型甲烷发动机,可供村庄、农场或家庭使用。美国一牧场兴建了一座工厂,主体是一个宽30米、长213米的密封池组成的中烷发酵结构,它的任务是把牧场厩肥和其他有机废物,由微生物转变成甲烷、二氧化碳和干燥肥料。这座工厂每天可处理1650吨厩肥,每日可为牧场提供11.3万立方米的甲烷,足够1万户家庭使用。目前美国已拥有24处利用微生物发酵的能量转化工程。从世界范围看,利用各种微生物协同作用生产甲烷的研究和应用,正处于方兴未艾的阶段。

国内现状

近年来,中国沼气事业获得了迅速的发展,沼气池总数已达到1000多万个。在四川、浙江、江苏、广东、上海等省市农村,有些地方除用沼气煮饭、点灯外,还办起了小型沼气发电站,利用沼气能源作动力进行脱粒、加工食料、饲料和制茶等,闯出了用“土”办法解决农村电力问题的新路子。专家们认为,21世纪沼气在农村之所以能够成为主要能源之一,是因为它具有不可比拟的特点,特别是在中国的广大农村,这些特点就更为显著了。首先,沼气能源在中国农村分布广泛,潜力很大,凡是有生物的地方都有可能获得制取沼气的原料,所以沼气是一种取之不尽,用之不竭的再生能源。其次,可以就地取材,节省开支。沼气电站建在农村,发酵原料一般不必外求。兴办一个小型沼气动力站和发电站,设备和技术都比较简单,管理和维修也很方便,大多数农村都能办到。据调查对比,小型沼气电站每千瓦投资只要400元左右,仅为小型水力电站的1/2-1/3,比风力、潮汐和太阳能发电低得多。小型沼气电站的建设周期短,只要几个月时问就能投产使用,基本上不受自然条件变化的影响。采用沼气与柴油混合燃烧,还可以节省17%的柴油。中国地广人多,生物能资源丰富。研究表明,在21世纪无论在农村还是城镇,都可以根据本地的实际情况,就地利用粪便、秸秆、杂草、废渣、废料等生产的沼气来发电。

我国作为能源消费大国,新能源的开发利用对国民经济的可持续发展具有重要的意义,随着农村社会经济的迅速发展,农村能源消耗也日益增大,在此背景下,沼气资源作为一项极具应用前景的新能源,其开发利用是解决能源紧张形势下农村能源供应问题的有效举措,其发展日益受到国家的重视。2000年以后,中央财政不断加大对农村沼气建设的资金投入,其中,“十一五”以来,中央累计投入农村沼气建设资金212亿元。

在中央政策引导及资金投入的支持下,中国沼气产业的规模呈现逐年递增的趋势,尤其是户用沼气池的数量增加明显,已经成为沼气产业的主力。中国农村户用沼气池近几年来逐年增加,2000年底,农村户用沼气池达到848万户,2006年底已达到2200万户,2007年底为2650万户,2008年底为2800万户,2009年底为3500万户,2010年底已经超过4000万户,可以看出,户用沼气池数量一直呈现递增的发展趋势,并以平均每年约17%的速度增长。

2012年12月25日至26日,全国农村沼气工作会议在四川成都召开。农业部副部长张桃林说,多年来,在中央投资带动下,经过各地共同努力,我国农村沼气发展进入了大发展、快发展的新阶段。截止到2011年底,全国户用沼气达到3996万户,占乡村总户数的23%,受益人口达1.5亿多人;中央支持建成了2.4万处小型沼气工程和3690多处大中型沼气工程,多元化发展的新格局初步形成;全国乡村服务网点达到9万个、县级服务站800多个,服务沼气用户3000万户左右,覆盖率达到75%。

据农业部规划,“十二五”期间中央投资优先支持向农户集中供气的大中型沼气项目,要在保证“户用沼气”供应的情况下,扩大“沼气用户”,调整沼气发展的布局,通过试点工程的示范带动商业沼气的发展;2015年,农村户用沼气用户达到5000-5500万户。

农村常见问题

农户在使用沼气或沼气池运行管理过程中,最常见的问题概括来讲,有这样三个方面:

一是用户缺乏沼气池运行管理的知识,无法保证正常、持续地用上并用好沼气;

二是用户对灶具等沼气配套设备的自查、保养、维修能力较弱;

三是一些农户对沼气给生活带来的变化和好处认识不足。

常见问题的具体表现和排除方法

1、发酵料液偏酸或偏碱。沼气池正常产气,要求的料液酸碱度在ph=6~8之间,均可产气,以ph=6.8~7.5产气量最高。辨别的最简单方法是用眼睛去观察,当发现沼气池中的料液有点儿泛蓝色即表明料液偏酸了;如果是料液上泛起一层白色的蒙就说明料液偏碱了。a.当发现料液偏酸时,就取3~4公斤石灰兑上4~5桶清水,先充分搅匀后再直接从进料口倒入池中并搅拌,使石灰澄清液与池中的料液充分接触。b.当料液偏碱时,就用事先铡成2~3公分长的青杂草浇上猪或牛的尿液并在池外堆沤处理2~3天,再从进料口投入池中并搅拌均匀,使新加入的青杂草与池中料液充分接触,使其尽快恢复正常。

2、长期以猪粪作沼气池的发酵原料,气压高却点不着火或燃烧时间短。传统的养猪习惯以粮食喂猪为主,猪粪中的碳氮比的含量为C:N=13:1,而在其它条件都具备的情况下,碳氮比的含量C:N=25~30:1才能保证正常产气,所以会出现点不着等情况。A.利用每年春秋两季大出料的时机给沼气池中加入1方牛粪。B.在平常的入料过程中加入适量的富碳原料,如:麸皮、秕壳、碎秸秆等农作物的残余物。


3、发酵原料充足或料液发酵正常,但产气量不足。出现这种问题的原因是:发酵料液在池中形成沉淀或料液表面形成结壳。解决办法是:坚持经常性地搅拌沼气池发酵料液。

4、沼气池及输气管路等出现漏气。沼气出现漏气有多种情况:a.输气管路等不漏气,但气压不上升且人为加压后又较快降压1个以上,沼气池发酵间漏气。剔除表面密封剂,重新粉刷2~4遍后,重新刷密封剂。b.水封圈有气泡或密封胶泥局部变黑,密封盖漏气。重新封盖,水封圈加满水,长期保证水封圈有水。c.安装沼气的房间能闻到臭鸡蛋味或硫磺味,输气管路、开关漏气或净化器‘U’型壶的密封盖破裂。用洗衣粉水查找漏气部位,更换损坏的零部件。d.只在做饭或点灯时能闻到臭鸡蛋味,脱硫剂失效。更换净化器中的脱硫剂。

可行建议

1、加强对沼气用户的专业知识、技能培训,特别是应尽快培养一批业余的农民沼气技术员;

2、要利用农村集会和喇叭、广播、电视等多种方式、方法,对沼气推广、应用的意义和作用,沼气池的修建过程和补助政策等进行广泛、深入的宣传;

3、对沼气用户来讲,要保证正常用气,坚持长期养畜是基础。沼气池就像小工厂,没有畜禽粪便等原料,就不能生产出沼气、沼肥等新产品;

4、“三分建池,七分管护”,说明使用好沼气池重在管理,坚持经常搅拌是关键;

5、要坚持对沼气户的寻访,及时发现不产气沼气池,并排除故障。

6、把每天居民卫生间产生的人类粪便,下水道集中处理产生沼气建设沼气管道给居民使用就象液化气管道一样。

7、沼气液化态提炼技术,沼气是一种混合气体,主要成分是甲烷(CH4)和二氧化碳(C02)。甲烷占60%一70%,二氧化碳占30%一40%,还有可燃气体氢、一氧化碳、硫化氢、氧和氮气体。只要使用气体分离技术把二氧化碳变成干冰做其他工业用途,使用零点压缩成液化形态并不需要多高的成本,提炼可燃气体压缩成液化状态。制造成钢瓶形式取代液化气供应居民使用。

8、综合节约成本可以建设城市小区居民卫生间下水道产生粪便的沼气处理站,一方面制作成钢瓶形式,另一方面建设沼气输送管道,就象液化气管道一样节约城市液化气需要西气东送的大量成本资金。在周围建设绿色农业产生基地,产生沼液可以做成无土栽培农业种植原料,沼渣直接加工成有机化肥。

沼气储存

双膜储气柜

双膜储气柜可以用于各种中性气体存储如沼气、空气、二氧化碳、氧气等。主要由底膜(一体化气柜除外)、内膜、外膜、恒压控制柜、安全保护器及一些控制设备和辅助材料组成。底膜主要用于基础密封,以实现传统基础设施无法达到的防腐、防渗透;内膜与底膜或发酵罐口相连接,形成一个完全独立密闭的空间以用于储存各类适用气体。外膜使内膜适用气体恒压输出并对内膜起到保护作用,外膜与内膜及底膜的边缘或发酵罐口连接。作为气柜的外壳保护内膜,恒定柜内压强。

原理

底膜、内膜、外膜共同形成两个空间。内膜空间作为储气空间储存各种气体,外膜与内膜夹层的空间作为调压空间。当储存的气体增加时内膜曲张,控制设备排出外膜的调压空气腾出一定的容量。当内膜储存的气体较少时控制设备向调压层注入空气,平衡柜内的压强,稳定外膜刚度。(即用一个软体球形作为储气柜,储存的气体容积变少控制设备就自动充空气填补,储存气体增多安全保护器就释放空气以平衡压力。为不让气体混合,储存的气体与空气之间使用内膜隔离开。

护理三要点

第一,防止空池,防止池壁过于干燥,做好池壁的保潮养护。建造的沼气池一般为混凝土浇筑,而水泥是一种多孔性的建筑材料,如果沼气池在夏季空池,遭遇高温干燥的环境,很容易使水泥毛细孔开放,破坏池壁结构,很容易导致漏气。因此,夏季沼气池要杜绝空池,即使沼气池停用时,也需在沼气池内注满水,起到保护池壁的作用,防止池壁干裂。

第二,进出料口防止过多雨水流入。夏季雨水较多,要做好进出料口的雨季防范工作,多数建造在棚室外面,加之进料口和出料口密封性不是很好,一旦进入池内的雨水过多,会影响正常发酵浓度,会减缓带慢沼气的产生速率,影响到沼气池的正常使用。

第三,夏季温度高,发酵速度快,沼气产量大,要时刻注意压力表,及时排气,防止池压过大发生安全事故。压力变大超过指针12以上,要及时放气,以免管道鼓裂、气压表损坏。夏季产气快,每天将所产沼气用完;倘若长时间不在家或没有用气,要在压力表安全瓶上端接一段输气管通往室外,使多余的沼气可以跑掉,绝对不能使多余的沼气留在室里,造成安全隐患。

随着科学技术的不断发展,我国对于沼气的利用越来越成熟,农村沼气池的建立已不是一件稀罕事,很多人民群众也享受到了沼气带来的方便,未来我国沼气相关领域的发展仍会大步前进,造福人民。

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