沼气发电技术分解

第二节
沼气发电的简单过程
第二章
沼气发电
第三节
• 沼气发电对沼气有什么要求？ • 沼气中杂质含量如 Si 、 HS 等应控制在一定的范 围内，沼气的温度为 10~60 ℃，压力为 0~5kpa ， 具体见沼气的气质要求，一般禽畜粪厌氧处理的 沼气都能满足发电的气质要求，污水处理沼气需 要脱硫等处理，垃圾填埋沼气需要脱水等处理。
大型沼气发电站
第二章 沼气发电
• 为什么要沼气发电，有哪 些优点？ • 沼气发电是集环保与节能 于一体的能源综合利用新 技术。它利用工业农业和 城镇生活中的大量有机废 弃物，经验氧发酵处理产 生的沼气，驱动沼气发电 机组发电，并可充分利用 发电机组的余热用于沼气 生产，是综合热效率大 80%左右，大大高于一般 30-40%的发电效率，用户 的经济效益显著。
第三章 沼气发电的现状 第三节
• 我国沼气发电研发工作有20多年的历史，特别是 “九五”、“十五”期间有一批科研单位、院校 和企业先后从事了沼气发电技术的研究及沼气发 电设备的开发。在这一领域中，逐渐建立起一支 科研能力强、水平高的骨干队伍，并建立了相应 的科研、生产基地，积累了较多的成功经验，为 沼气发电技术的应用研究及沼气发电的设备质量 再上台阶奠定了基础。
第三章 沼气发电的现状 第五节
• 世界上最大沼气发电站在韩国建成投产
• 据韩国媒体报道，韩国日前建成世界最大规模 的利用垃圾沼气的发电站，发电规模为50 兆瓦级， 2008 年 12 月 12 日正式投入运营。
•
这座沼气发电站利用的是韩国首都首尔地区产 生的垃圾。业内人士指出，将垃圾作为可 再生能 源的资源化政策能取得替代能源进口的效益，减 少温室气体，进而对防止地球变暖发 挥作用。
第五章
沼气发电的危害 第一节
• 毒性：属微毒类。允许气体安全地扩散到大气中 或当作燃料使用。有单纯性窒息作用，在高浓度 时因缺氧窒息而引起中毒。空气中达到25～30% 出现头昏、呼吸加速、运动失调。 • 急性毒性：小鼠吸入42%浓度×60分钟，麻醉作 用；兔吸入42%浓度×60分钟，麻醉作用。 • 危险特性：易燃，与空气混合能形成爆炸性混合 物，遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。与五氧化 溴、氯气、次氯酸、三氟化氮、液氧、二氟化氧 及其它强氧化剂接触反应剧烈。
第四章
沼气发电的前景 第五节
• 导致这种情况的根本原因是没有对沼气发动机进 行深入的研究，技术不过关，缺乏足够的生产实 践。致使发动机在运行中产生热负荷高、可靠性 差、起动困难；另外我国研制的全烧沼气发动机 的排气温度过高，气阀易烧坏，使气缸盖等成为 易损件等诸多技术问题。 • 2市场障碍 • 由于我国沼气发动机存在许多问题，先前应用国 产发电机组的沼气发电工程有许多长 期处于停机 状态。
第四章
沼气发电的前景 第五节
• 3政策障碍 • 缺乏相应的激励政策和限制性政策，不能有效地 动员和吸收投资，成为影响其技术发展的一个重 要原因。 • 由于目前沼气发电工程在技术和市场化方面面临 许多问题，这就需要国家在这个领域给予政策方 面的扶持。如果国家给予在税收、贷款方面的优 惠政策、投资补贴和产业保护措施，以及电力部 门在沼气电力并网方面给予支持和帮助，制定优 惠的上网电价，将大大改善沼气发电的经济性和 市场前景，对其进入市场具有很积极的作用。
第四章
沼气发电的前景 第一节
• 总述 • 生物质能是来源于太阳能的一种可再生能源，具 有资源丰富、含碳量低的特点，加之在其生长过 程中吸收大气中的C02，因而用新技术开发利用 生物质能不仅有助于减轻温室效应和生态良性循 环，而且可替代部分石油、煤炭等化石燃料，成 为解决能源与环境问题的重要途径。
第四章
第四章
沼气发电的前景 第五节
• 沼气发电商业化发展的主要障碍 • 80年代是我国沼气发电研究的起始阶段，也是较 为活跃的时期。但近十年的发展比较 缓慢。 • 主要存在以下障碍：1技术障碍 • 我国沼气发动机的开发研究主要集中在内燃机系 列上，一般只是对柴油机和汽油机进行较浅层次 的改装，对发动机的热工性能研究不深，由于产 品质量不过关，在运行使用中出现诸多问题，给 用户带来不便，从而影响其发展进程。
第三章 沼气发电的现状 第七节
• 坦桑尼亚麻渣沼气发电潜力巨大 • 由于坦桑尼亚是世界主要生产剑麻的国家之一， 因此坦桑尼亚麻渣发电的潜力不小。 据坦桑尼亚 剑麻委员会的统计数字，坦桑尼亚现年产剑麻2.7 万吨。按照剑麻生产仅能利用2%原材料的比例， 坦桑尼亚现有麻渣约132万吨，可以转化成为500 兆瓦的发电能力(坦桑尼亚现有发电能力为580兆 瓦) 。
第四章
沼气发电的前景 第四节
• 2)有利于变废为宝，提高沼气工程的综合效益我 们以沼电在酒厂中的的综合效益为例：四川荣县 进行了120 kW沼气发电的生产和示范。用酒糟废 水经厌氧消化产生沼气，发电效率为1.69 kWh／ m3，当年成本为0.0465元／kWh。沼电能够基本 满足该厂的生产用电：山东昌乐酒厂安装2台120 kW的沼气发电机组，170m3酒糟日产沼气 4800m3，发电8640kwh，全年能源节约开支29 万元，工程运行一年即收回全部成本。
第四章
沼气发电的前景 第五节
• 这就使后来发展的绝大多数沼气工程放弃了沼气 发电方式，转而寻求其他的利用途径。少数沼气 发电工程(如天津、杭州等)依靠贷款引进购买较 为成熟的国外发电机组设备来维持运行。我国生 产厂家则由于技术不够成熟而造成买方市场的严 重匮乏，沼气发动机和发电机组无法形成规模化 批量生产，使科研生产单位缺乏相关的研究经费， 没有对其作深入研究开发的积极性，不能提供质 量过关的产品，进一步阻碍产品的市场化进程， 对生产科研单位自身以及沼气发电领域的发展都 不利。
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第三章
沼气发电的现状 第二节
• 国内外沼气发电技术现状 • 沼气技术即厌氧消化技术，主要用于处理畜禽粪 便和高浓度工业有机废水。我国经过几十年的研 发应用，在全国兴建了大中型沼气工程2000多座； 户用农村沼气池1060万户，数量位居世界第一。 不论是厌氧消化工艺技术的积累，还是建造、运 行管理等方面的经验，整体水平已进入国际先进 行列。
沼气发电的前景 第二节
• 随着对环境的日益重视，人们开始利用各种方式 来减少工农业生产对环境的破坏。近十几年来， 在各级政府有关部门和企业的帮助协调下，用于 处理畜禽粪便及各种生产、生活污水的大中型沼 气工程纷纷上马，至1998年底，我国已建成大中 型沼气工程742处，年产沼气量为16393.94万立 方米；垃圾填埋法产生沼气是处理城市垃圾的主 要方式之一，具有简单易行和费用较低的特点， 同时还可回收能源，正受到世界各国的普遍欢迎。 目前，全世界共建成4817座垃圾填埋场，每年可 回收沼气51.42亿立方米。
第五章
沼气发电的危害 第一节
• 沼气中含有一定量的硫化氢，是一种剧毒气体。 而且沼气比较易燃，在与空气混合后易爆炸。沼 气的主要成分甲烷造成的温室效应比二氧化碳还 要大得多，而且甲烷比空气轻，易扩散。扩散后 难集中处理。 • 健康危害 侵入途径：吸入。 健康危害： 甲烷对人基本无毒，但浓度过高时，使空气中氧 含量明显降低，使人窒息。当空气中甲烷达25%30%时，可引起头痛、头晕、乏力、注意力不集 中、呼吸和心跳加速、共济失调。若不及时远离， 可致窒息死亡。皮肤接触液化的甲烷，可致冻伤。
第二章
沼气发电
第四节
• 沼气发电一方气发多少电？ • 一度电运行成本（大修费用，财务费用，设备折旧）多少？ 一台设备一年运行多长时间？ 500KW 发电机组，每月上 网电量多少？一台设备运行多长时间大修？大修一次需多 少时间？ 费用多少？ • 一方气发 1.7KW.hr 左右（沼气中甲烷浓度按照 50% 计 算）。每千瓦时（含大修费，财务费用，折旧费用）运行 费用为 0.04 — 0.05 元。设备一年运行时间 7200hr 以上。 500KW 发电机组每月发电量 25 万千瓦时以上。一台设备 运行三年大修一次，一次费用 7 万元左右。大修大约需 15 — 25 天。
第三章 沼气发电的现状 第六节
• 美国用填充地的垃圾沼气发电
• 美国政府的环境保护署说，在美国，大约有四 百处设有甲烷发电厂，其中一个设在宾夕法尼亚 州的兰卡斯特郡，名称是“佛雷农场填充地”。 这个地方由当地政府管理，环保署认为这个填充 地是一个模范，因为它把甲烷输送到一个民营发 电厂，为大约四千个家庭提供足够的电力。
沼气发电机组
第一章
沼气的产生
第二节
沼气发电机
• 沼气是由生物能源转换而 来。植物在生长过程中， 吸收太阳能贮藏在体内。 植物死亡后，在微生物的 作用下，有机质发酵分解， 产生蕴藏着大量能量的沼 气。当沼气燃烧时，这种 能量就转变为光和热而被 利用。 • 人工制取沼气的方法叫做 厌氧消化，这是在隔绝空 气的条件下，利用甲烷细 菌使有机物发酵而分解。
第一章
沼气的产生
第三节
沼气发电机组，垃圾填埋场
• 20世纪初期，就已作为城市下 水的处理方法而得到发展应用。 沼气的利用对处理粪便、垃圾 有积极作用，可变废为宝，因 此它是一项有价值的环保技术。 开发沼气资源也是解决农村燃 料问题的重要途径之一。 • 产生沼气的原料为有机物，如 人畜粪便、杂草、秸秆、树叶、 垃圾等。含有机物在2％以上的 工农业生产废渣和废水，如酿 造废渣、食品加工废渣以及污 水处理厂的剩余污泥和沉淀污 泥等，也都可以做原料。
沼气发电技术
中国科技大学 —— 朱艳华
总述
一. 二. 三. 四. 五. 六. 沼气的产生 沼气的发电机原理及沼气发电 沼气发电的现状 沼气发电的前景 沼气发电的危害 沼气发电相关政策
第一章
沼气的产生
第一节
• 什么是沼气，换句话说沼气的 成分有哪些 • 沼气是甲烷、二氧化碳和氮气 等的混合气体，具有较高的热 值，可用做烧饭、点灯，也可 以驱动内燃机和发电机。1立方 米沼气约相当于1．2千克煤或 0．7千克汽油，可供3吨卡车行 驶2．8千米，相当于60瓦～ 100瓦灯光的沼气灯照明6小时。 沼气燃烧后的产物是二氧化碳 和水，不污染空气，不危害农 作物和人体健康。
。
第三章
沼气发电的现状 第四节
• 沼气发电部国外现状 • 沼气发电在发达国家已受到广泛重视和积极推广， 如美国的能源农场、德国的可再生能源促进法的 颁布、日本的阳光工程、荷兰的绿色能源等。生 物质能发电并网在西欧如德国、丹麦、奥地利、 芬兰、法国、瑞典等一些国家的能源总量中所占 的比例为10左右，并一直在持续增加。
第三章 沼气发电的现状 第一节
• 沼气发电总述 • 能源是国民经济发展和社会活动的基础，随着全 面建设小康社会步伐的加快，中国对能源生产和 消费也提出了更高的要求。可再生能源是中国实 现可持续发展的重要能源，沼气发电是可再生能 源的主要利用方式，合理有效利用这一新型能源， 技术与产业化水平是关键。
第二章 沼气的发电机原理及沼气发电 第一节
• 沼气发电机的原理 • 其工作原理就是通过垂直植入 垃圾堆体里若干根抽气井，不 间断将沼气抽出，经过收集管 网送至发电机机组，再经过冷 却脱硫脱水、过滤净化等处理 后，产生的纯沼气在发电机组 里燃烧后发电，再并入电网。 • 沼气发电的原理：根据化学原 理把可用物质，进行化学反应。 产生一种化学物质叫二氧化氢， 把这种有效气体点燃，就可以 利用火力来发电，完成这项任 务。
第四章
沼气发电的前景 第三节
• 沼气发电技术进展状况 • 沼气燃烧发电是随着沼气综合利用的不断发展而 出现的一项沼气利用技术，它将沼气用于发动机 上，并装有综合发电装置，以产生电能和热能， 是有效利用沼气的一种重要方式。目前用于沼气 发电的设备主要有内燃机和汽轮机。
第四章
沼气发电的前景 第四节
• 沼气发电前景广阔 • 沼气发电工程本身是提供清洁能源，解决环境问 题的工程，它的运行不仅解决沼气工程中的一些 主要环境问题，而且由于其产生大量电能和热能， 又为沼气的综合利用找到了广泛的应用前景： • 1)有助于减少温室气体的排放通过沼气发电工程 可以减少CH4的排放，每减少1屯CH4的排放，相 当于减少25吨C02的排放，对缓和温室效应有利。