生物质能沼气系统

生物质能沼气系统

一、目的及其意义

沼气是各种有机物质在一定的温度、水分、酸碱度和隔绝空气的条件下，经过嫌气性细菌的发酵作用，产生的一种可燃气体。用生活有机垃圾和人畜的排泄物等有机物质作为原料生产沼气做炊事用气取代天然气等不可再生能源。且沼气池的出料可以做肥料和饲料。这样不仅解决了部分能源问题，处理了生活垃圾，还节约了购买肥料饲料的资金，一举三得。

二、沼气系统的构架简介

1、进料口和进料管

进料口位于畜禽舍地面下，由设在地下的进料管与发酵间连通。进料口将厕所、畜禽粪便污水通过进料管流入沼气池发酵间。

进料管内径一般为200-300mm，采取直管斜插于池墙中部或直插与池顶部的方式与发酵间连通，目的是保持进料顺畅、搅拌方便、施工方便。

2、发酵间和储气室

是沼气池的主体，可分为发酵间和储气室。发酵原料在发酵间进行发酵，产生的沼气溢出水面进入上部的削球形储气室储存。因此，要求发酵间不漏水，储气室不漏气。

3、水压间（出料间）

主要功能是为储存沼气、维持正常气压和便于出料而设置的，其容积由沼气池产气量来决定，一般为沼气池24小时所产沼气的一半。水压间与发酵间的连接，随着出料方式的不同而存在两种方式：

①当满足沉降、杀灭寄生虫卵的需要，采取中层出料时，水压间通过安装于其中部的出料管与发酵间连接。

②为便于出料、免除一年一度的大换料，采取底层出料时，水压间通过其下部的出料口与发酵间直接相通。

4、活动盖

设计在池盖的顶部，呈瓶塞状，上大下小。活动盖可以按需要开启或关闭，是一个装配式的部件。其功能主要有：

（1）在进行沼气池的维修和清除沉渣时，打开活动盖可以排除池内残存有害气体，并利于通风、采光，使操作安全。

（2）当遇到导气管堵塞、气压表失灵等特殊情况，造成池内气压过大时，活动盖即被冲开，从而降低池内气压，使池体得到保护。

（3）当池内发酵表面严重结壳，影响产气时，可以打开活动盖，破碎浮渣层，搅动料液。

5、导气管

固定在沼气池拱顶最高处或活动盖上的一根内径1.2cm，长25-30cm左右的铜管、钢管或PVC硬塑管等，下端与储气室相通，上端连接输气管道，将沼气输送至农户，用于炊事与照明。

三、原理图

1.发酵间

2.贮气间

3.进料口

4.出料口、水压间

5.导气管 6 .出料口通道(1)进料口与进料管

进料口与进料管分别设在猪舍地面和地下。厕所、猪舍及收集的人畜粪便，由进料口通过进料管注入沼气池发酵间。

(2)出料口与水压间

出料口与水压间设在与池体相连的日光温室内。其目的是便于蔬菜生产施用沼气肥，同时出料口随时放出二氧化碳进入日光温室内促进蔬菜生长。水压间的下端通过出料通道与发酵间相通。出料口要设置盖板，以防人、畜误入池内。

(3)池底

底呈锅底形状，在池底中心至水压间底部之间，建一U型槽，下返坡度5%，便于底层出料。

(4)工作原理

①未产气时，进料管、发酵间、水压间的料液在同一水平面上。②产气时，经微生物发酵分解而产生的沼气上升到贮气间，由于贮气间密封不漏气，沼气不断积聚，便产生压力。当沼气压力超过大气压力时，便把沼气池内的料液压出，进料管和水压间内水位上升，发酵间水压下降，产生了水位差，由于水压气而使贮气间内的沼气保持一定的压力。③用气时，沼气从导气管输出，水压间的水流回发酵间，即水压间水位下降，发酵间水位上升。依靠水压间水位的自动升降，使贮气间的沼气压力能自动调节，保持燃烧设备火力的稳定。

④产气太少时，如果发酵间产生的沼气跟不上用气需要，则发酵间水位将逐渐与水压间水位相平，最后压差消失，沼气停止输出。

四、沼气资料

当甲烷完全燃烧时，呈蓝白色火焰，燃烧温度可达1400℃，能够产生大量的热。每立方米甲烷气体，完全燃烧时，发热量为8717大卡。每立方米人工沼气的发热量为5000大卡左右。相当于1公斤优质煤或0.7公斤汽油的发热量。沼气是一种优良的气体燃料，不仅能用来烧菜、煮饭、点灯，还可以用作动力燃料，开动内燃机。一立方米的人工沼气，能供3-4口之家三餐饭菜的燃料，能使一盏60支光的沼气灯照明6小时，能使一马力的内燃机

工作2小时，能发电1.25度。

国家发改委有关负责人表示，按中国城市燃气协会调查数据，全国平均每户家庭每月炊事用气约为20方。则每天约为0.67方。一般以4-5口之家，每天用沼气1.2-1.5立方的标准确定。而单位池容积产气量(即产气率)在中温下每天1立方米容积产生4～8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。

五大菌群：

各种发酵性细菌玉米秸发酵时的发酵性细菌

食氢产甲烷菌甲烷八叠球菌

甲烷丝菌

三、户用沼气池的几何尺寸

计算公式:

园柱体容积=3.14R²H

拱顶容积(V)=1/6×3.14f(f²+3R²)

曲率半径(P)=(R²+f²)/2f