农村沼气发电的研究.doc

农村沼气发电的研究 作者：琛汝琛 黄聪 发布时间：2010.11.02 来源：中国科学院广州能源研究所 ? 近年来，各地在综合利用沼气的基础上，因地制宜地办起了沼气发电站，补充了部分农村用电电源，取得了一定成绩，应引起我们重视。 一、发展农村沼气发电的意义 沼气是有机废物在一定温度、酸碱度和密闭等条件下，经微生物厌氧发酵而产生的一种以甲烷为主的可燃气体。它通常含甲烷(CH4)55～70％，是一种良好的气体燃料，可以完全代替汽油或柴油进行开机发电。 农村大办沼气发电，意义重大，好处很多。①能有效地解决农村普遍缺电的困难。②可以扩大肥源，提高肥效，促进农业生产和养猪事业的发展。③改善环境卫生，减少疾病传染，提高人民健康水平。④可以促进乡镇企业的发展，增加集体收入，同时，减轻了大电网负担，可以支援工业。⑤有了电，可以丰富社员群众的文化生活。如果大办沼气发电和家庭沼气结合起来，其效益将更加显著。对发展农业和养猪事业，建设社会主义新农村，提高社员群众的物质生活文化生活水平，保护森林，保持水土，改良气候，加速农业现代化等，将起到积极的作用，具有十分现实的和深远的意义。 二、农村沼气发电的应用 1、沼气发电的型式 沼气发电的型式，按沼气机所用燃料分，有单燃机(即电火花点火式)和双燃机(即液体燃料引燃式)两种。单燃机是用沼气单一燃料，要有一个点火系统，不需高压喷油系统，采用煤气机或汽油机最简单，在空气进口处加上一个沼气与空气混合器即可，完全用沼气代替煤气或汽油作燃料，便能正常运行。如果用柴油机改装，则不用高压喷油系统，加上一个点火系统和一个沼气与空气混合器便成，其效率比前两者高。双燃机是用沼气和柴油两种燃料，以沼气为主，少量柴油用来引燃。这种机器主要是和用柴油机压燃的特点，一般用柴油机改装，只在空气进口处，加上沼气与空气混合器即成，不用作其他改装。 单燃机和双燃机各有其优缺点。双燃机改装非常简单，使用亦很方便，但需要一定柴油用量。沼气不足时，可以单烧柴油。我们进行过测定，农村使用的双燃机，对照纯烧柴油，其节油率达80％左右。这种机器用手扶拖拉机头来改装很方便，还可以发挥一机多能的作用，白天照常耕田或运输，晚上用来发电。由于这种机的柴油用量，可随沼气的多少而进行调节，故在生产应用中不受沼气充足与否的影响。总而言之，这种机器的改装简单容易，使用方便，投资小，效益大，有利于农村推广。单燃机的改装，虽然要外加点火系统，但可省去价格较贵的喷油系统。由分电器、点火线圈、火花塞和蓄电池组成的，它不用柴油，只烧沼气，在沼气充足的条件下，固定使用这种机器是合适的。如果保留高压喷油系统，在油泵齿轮轴外端接出分电器和点火线圈，火花寒和喷油嘴可以互换，用火花塞，可单烧沼气，换回喷油嘴，又可单烧柴油。另外，我们也可以在气缸盖上喷油嘴附近，选一位置另钻一孔，专用来装火花塞，再按上面改装方法，保留高压喷油系统，同时加装点火系统。这样，既可以进行单烧，也可以进行双燃。 从发酵池的结构形式分，有水压式沼气池和气袋式沼气池两种。水压式沼气池即现在常见的家庭用沼气池，它有一个水压箱，沼气贮存在发酵池内，有一定压力，一般控制最高气压在150cm水柱左右，伴随用气过程，气压会发生变化。利用沼气有压力，作普通燃料直接引向沼气炉燃烧，很方便而且效果好。但是，作为内燃机燃料，则不理想，在非进气过程，因为沼气有压力，继续关气至混合器，使得气缸吸入的混合气浓度不稳定，以至发生爆炸，同时会有少量沼气从进气口逸出，污染空气，不卫生。由于沼气贮存于发酵池内且有压力，因此，发酵池结构要求较高，建池费用相应较大，池越大，顶盖强度要求则越大，这个问题也就越突出。因为池内发酵液面高度受池内气压影响，随气压变化，故发酵池有效容积的实际利用率较低。气袋式沼气池没有水压箱，沼气贮存于塑料薄膜制的气袋内，产气贮气系统都不变地处于低压(一般控制在2～5cm水柱压力)，因而，不致有混合气浓度不稳定和逸出沼气造成了污染浪费等现象，同时，池内液面高度也保持不变，故池的有效容积利用率较高，池的受力和防渗要求不高，所以建池费用较低。综上分析可见，沼气发电用气袋式沼气池更有利，它具有建池费用低，池有效容积利用率高，较经济，较卫生和占地面积较小等优点。 2、气袋式沼气发电站的建设 气袋式沼气发电站大致可分为发酵产气、贮气输气和发电三个部分。发酵产气部分主要是发酵池的建议。贮气输气部分由气袋、输气管道、气阀和安全装置等组成，由于系统低压，气袋可用塑料薄膜焊制，容易制造且费用低。国外一般系用金属或塑料板做成浮动气罩进行贮气。我们也会进行过试验，结果，金属浮动气罩的费用比同体积的塑料薄膜气袋高20倍以上，还有材料不易解决和安装麻烦等问题。若用聚乙烯薄膜做气袋，则破袋回收，仍能拿回约为原价50％的收旧费，这样就更加经