沼气发电项目,沼气发电技术,沼气发电原理!

沼气发电项目,沼气发电技术,沼气发电原理! 沼气发电项目沼气发电技术沼气发电原理 什么是沼气沼气是一种可燃气体由于这种气体最先是在沼泽中发现的所以称为沼气。沼气是怎样产生的沼气是有机物在隔绝空气和一定的温度、湿度、酸碱度等的条件下经过沼气细菌的作用产生的一种可燃气体。沼气含有哪些成分沼气是一种混合气体主要成分是甲烷、其余为二氧化碳、氧气、氮气和硫化氢。其中甲烷含量约为55-70二氧化碳含量约为30-45。沼气的物理、化学性质怎样沼气的主要成分是甲烷。甲烷是无色、无臭的气体分子式CH4分子量为16.04在一个大气压下甲烷对空气的相对密度为05548沼气约为0.94。 沼气发电沼气燃烧发电是随着大型沼气池建设和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厌氧发酵处理产生的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。沼气发电具有创效、节能、安全和环保等特点是一种分布广泛且价廉的分布式能源。沼气发电在发达国家已受到广泛重视和积极推广。生物质能发电并网在西欧一些国家占能源总量的10左右。我国沼气发电有30多年的历史在“十五”期间研制出20600kW纯燃沼气发电机组系列产品气耗率0608m0kw h沼气热值 21MJm0。但国内沼气发电研究和应用市场都还处于不完善阶段特别是适用于我国广大农村地区小型沼气发电技术研究更少我国农村偏远地区还有许多地方严重缺电如牧区、海岛、偏僻山区等高压输电较为困难而这些地区却有着丰富的生物质原料。如能因地制宜地发展小沼电站则可取长补短就地供电。 沼气发电技术1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。它是利用工业、农业或城镇生活中的大量有机废弃物例如酒糟液、禽畜粪、城市垃圾和污水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。沼气发电热电联产项目的热效率视发电设备的不同而有较大的区别如使用燃气内燃机其热效率为7075之间而如使用燃气透平和余热锅炉在补燃的情况下热效率可以达到90以上。沼气发电技术本身提供的是清洁能源不仅解决了沼气工程中的环境问、消耗了大量废弃物、保护了环境、减少了温室气体的排放而且变废为宝产生了大量的热能和电能符合能源再循环利用的环保理念同时也带来巨大的经济效益。 我国沼气发电机组状况。我国沼气发电研发有20多年的历史目前国内0.8-5000kw各级容量的沼气发电机组均已先后鉴定和投产主要产品又已全部使用沼气的纯沼气发动机及部分使用沼气的双燃料沼气-柴油发动机。这些机组各具特色各有技术上的突破和新颖结构已在我国部分农村、有机废水、垃圾填埋场的沼气工程上配套使用。近十几年由于农村家庭责任制大、中型的工厂化畜牧场的建立及环境保护等原因我国的沼气机、沼气发电机组已向两极发展。农村主要以3-10kw沼气机和沼气发电机组方向发展而酒厂、糖厂、畜牧场、污水处理厂的大中型环保能源工程主要以单机容量为50-200kw的沼气发电机组方向发展。 2我国大型沼气发电项目状况目前除西藏区以外我国内地其他所有省市区均建设了大中型沼气发电项目仅2009年获得发改委批复的沼气发电CDM项目就有28个其中大多数为垃圾填埋场的沼气发电项目部分为养殖场发电及工业废料酒精厂发电项目。除这些较大的项目申请了CDM项目外国内还有众多小型沼气发电工程。 沼气发电原理介绍作者千讯 来源网络转载 发布时间2010-2-9 浏览1673 可再生能源是中国实现可持续发展的重要能源其中沼气发电是可再生能源的重要利用方式合理有效利用这一新型能源能为我国农村和农业发展带来巨大的帮助。 集众多优点于一身 沼气是各种有机物质在一定温度、湿度、酸碱度并隔绝空气的条件下经微生物发酵分解而产生的一种可燃性气体因最早在沼泽中发现而得 名。沼气的主要成分是甲烷CH4此外还有二氧化碳约占30-40。它无色、无味、无毒密度约为空气的55难溶于水易燃1米沼气的发热量为35857千焦。 沼气技术是运用生物化学方法对禽畜粪便和工业有机废水等进行处理的技术。由于其成本低廉、处理效果好在实践中得到了广泛的应用。但是单纯将沼气用于集中供气和供热覆盖范围有限可靠性也比较低而将沼气作为发电燃料就地发电发电量随沼气产生量变化灵活调整可以使沼气得到充分利用。 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。它是利用工 业、农业或城镇生活中的大量有机废弃物例如酒糟液、禽畜粪、城市垃圾和污水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使综合热效率达80左右大大高于一般30-40的发电效率经济效益显著。 沼气发电技术本身提供的是清洁能源不仅解决了沼气工程中的环境问题、消耗了大量废弃物、保护了环境、减少了温室气体的排放而且变废为宝产生了大量的热能和电能符合能源再循环利用的环保理念同时也带来巨大的经济效益。 技术已趋成熟 沼气发电是一个系统工程它包括沼气生产、沼气净化与储存、沼气发电及上网等多项单元技术的优化组合。沼气发电始于上世纪70年代初期。国外是为了合理、高效地利用在治理有机废弃物污染中所产生的沼气。我国沼气发电的研究与应用也有多年的历史由于开始使用的沼气大都是农村中以植物和粪肥等有机废弃物在沼气池中经过厌氧发酵产生的虽然沼气地面广、量大但产气量小、发动机功率也小且沼气的产生常常受气候的影响沼气的成分、热值和产气量都不稳定。近年来随着大中型沼气工程在各地农、牧、禽场中的建设一些发动机工厂相继改装和生产出功率较大的沼气发动机并应用于某些地区的大中型沼气发电工程中。 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。从沼气工程的产气量来看有不少沼气工程适宜配建500kW以上的沼气?缁 椤,沼气工程的产气量以及从用电负荷性质来看20kW以下的发电机组也大有市场。例如一个万头猪场沼气工程日产沼气80m3显然不适合发电上网只适宜内部用电。其沼电用途一般为驱动沼气工程污水泵和猪场通风机、照明等因此宜配备10kW左右的发电机组。类似的沼气工程很多可见小功率沼气发电机组需求量也很大。 农村广泛的应用前景 我国可用于沼气发电的资源十分丰富。首先受饮食结构的影响我国生猪存栏量达到数亿头牛羊、家禽等养殖量也十分巨大禽畜粪便总排放量巨大。 同时工业的不断发展工业有机废水排放量也十分惊人。如果再考虑酒糟 液、城市垃圾填埋和污水处理产生的沼气等因素我国沼气资源潜力将进一步扩大沼气发电的前景十分开阔。 同时我国广大农村生物质资源非常丰富解决农村电气化沼气发电是一个很重要的途径。但是大中型沼气工程与沼气发电工程的一次性投资费用都相当大而沼气工程投资费用是沼气发电工程的4倍左右。只有在推广沼气工程应用的同时不断进行研究提高沼池产气率并积极推广应用沼气发电工程才能在社会效益尽量保持不变的前提下使经济效益不断提高也才能使整个工程总的一次性投资回报率大大提高。 此外沼气发动机发电与发动机余热利用综合热效率比任何其他热动力设备或装置的热效率都高。进行沼气发电即使民用也可以将电通过电缆输送到每家每户提前实现全部家用设备电气化既方便又干净。用不完的电还可以并入电网中这是最科学、合理、高效应用沼气能源的途径。 政策促进产业发展 目前我国沼气发电工程数量较少装机规模较小发展速度比较缓慢。原因是多方面的但最主要的原因是现有机制严重制约沼气发电的发展。首先我国尚未建立严格的环境污染处罚体系禽畜粪便和工业有机废水超标排放 的企业不需要为自身造成的环境污染等支付相应的成本致使企业缺乏投资沼气工程治理污染的积极性其次目前沼气发电工程建设规模一般较小潜在的电站数量较大电网运行管理成本较高属于典型的分布式发电。我国目前尚缺乏大规模分布式电站运行管理的经验致使沼气发电的并网和售电遇到许多困难。 沼气发电工程是节能环保的工程受益的是全社会基于目前沼气发电工程还存在的问题因此工程应由政府、地方和企业共同出资建立。对于还处于起步阶段的新兴环保项目国家应给予一定支持如政府应制定一系列的优惠政策减免工程税费减轻企业负担行业要广辟资金渠道帮助建设方获得各类贷款同时加大宣传力度鼓励社会各界以各种形式投资开发沼气发电项目以优惠政策调动各投资主体的积极性。 沼气发电始于20世纪70年代初期。当时国外为了合理、高效地利用在治理有机废弃污染物中产生的沼气普遍使用往复式沼气发电机组进行沼气发电。使用的沼气发电机大都是属于火花点火式气体燃料发电机组并对发电机组产生 的排气余热和冷却水余热加以充分利用可使发电工程的综合热效率高达80以上。通常每100万吨的家庭或工业废物就足以产生充足的甲烷作 在我国20世纪70年代沼气发电开始受为燃料供一台一兆瓦的发电机运转 1040年。 到国家的重视成为一个重要的课题被提出来。到80年代中期我国已有上海内燃机研究所、广州能源所、四川省农机院、南充地区农机所、武进柴油机厂、泰安电机厂等十几家科研院所、厂家对此进行了研究和试验。在我国沼气机、沼气发电机组已形成系列化产品。目前国内从8千瓦到5000千瓦各级容量的沼气发电机组均已先后鉴定和投产主要产品有全部使用个沼气的单燃料发电机组及部分使用沼气的双燃料沼气-柴油发电机组。编辑本段一、沼气发电系统概述 构成沼气发电系统的主要设备有沼气发电机组、发电机和热回收装置。沼气经脱硫器由贮气罐供给燃气发电机组从而驱动与沼气内燃机相连接的发电机而产生电力。沼气发电机组排出的冷却水和废气中的热量通过热回收装置进行回收后作为沼气发生器的加温热源。 从废水处理厂出来的污泥进入一次消化槽和二次消化槽在消化槽中产生的沼气首先经脱硫器进入球形贮气罐然后由此输送入沼气发电装置中。作为发电机组燃料的沼气中甲烷的含量必须高于50不必要进行二氧化碳的脱除因为少量二氧化碳对发电机组有利使其工作平稳减少废气中有毒物的含量。从发电装置出来的废沼气进入热交换器中将热量释放出来用来加热进行厌氧发酵的污泥从而提高沼气的发生率。编辑本段二、沼气用于内燃机的特点 甲烷的辛烷值在105115之间时沼气的辛烷值较高。由于抗爆性能好发电机组可以选用较高的压缩比。柴油机在燃用沼气或双燃料时可以获得不低于原机的功率。柴油机全部烧柴油时的额定功率为9708W/2000r/min如果燃用70的沼气和30的柴油同样可以达到这一指标。如全部烧沼气调整压缩比和燃烧室可以达到11032W/2000r/min乃至更高的指标。 甲烷的燃烧点在640840?之间它在密闭条件下与空气的混合比为1/1201/7时遇火引燃因此可以利用它使内燃机工作。沼气的理论燃烧温度为1807.21945.5?由于沼气中混有二氧化碳气使其火焰的传播速度低所以在内燃机内有良好的抗爆作用。编辑本段三、沼气发电机组装置 在我国有全部使用沼气的单燃料沼气发电机组及部分使用沼气的双燃料沼 气-柴油发电机组。下为两种发电机组的性能比较。 单燃料沼气发电机组工作原理及优点 将“空气沼气”的混合物在气缸内压缩用火花塞使其燃烧通过火塞的往复运动得到动力然后连接发电机发电。 ? 不需要辅助燃料油及其供给设备 ? 燃料为一个系统在控制方面比可烧两种燃料的发电机组简单 ? 发电机组价格较低 双燃料沼气-柴油发电机组工作 原理及优点 将“空气燃烧气体”的混合物在气缸内压缩用点火燃料使其燃烧通过火塞的往复运动得到动力然后连接发电机发电。 ? 用液体燃料或气体燃料都可工作 ? 对沼气的产量和甲烷浓度的变化能够适应 ? 如由用气体燃料转为用柴油燃料在停止工作发电机组内不残留未燃烧的气体因为饿耐腐蚀性好两种沼气发电机组缺点:工作受到供给的沼气的数量和质量的影响 ? 用气体燃料工作时也需要液体辅助燃料 ? 需要液体燃料供给设备 ? 控制机构稍复杂 ? 借个较单燃料式发电机组稍高。 谈沼气发电技术及其应用 沼气发电始于70年代初期。国外主要是为了合理、高效地利用在治理有机废弃物污染中所产生的沼气普遍使用往复式沼气发电机组进行沼气发电。国外使用的沼气机大都是属于火花点火式气体燃料发动机并对发动机产生的排气余热和冷却水余热加以充分利用可使发电工程的综合热效率高达80以上。 我国可燃气发动机的改装与应用也有二十多年的历史。由于开始用的沼气大都是在农村以植物和粪肥等有机废弃物在沼气池中经过厌氧发酵产生的。虽然沼气地面广、量大但产气量小发动机功率也小且沼气的产生常常受气候的影响沼气的成分、热值和产气量都不稳定。近年来随着大、中型沼气工程在各地农、牧、禽场中的建设一些发动机工厂相继改装和生产出功率较大的沼气发动机并应用于某些地区的大、中型沼气发电工程中。但是由于研究工作做得太少沼气发动机只属于柴油机的简单改装。不但性能不好而且可靠性与寿命也不过关沼气发电工程难以长期、正常、稳定运转。至于近年来原能源部部长、现人大财经委副主任黄毅诚同志提出的高效沼气发电指标每立方米发酵装置容积日产沼气5m3每立方米沼气发2kW?h电能更是难以达到。 针对上述情况我们利用多年来对内燃机燃烧过程的研究与实际经验进行了五年多气体发动机的研究工作和相关成果推广应用工作取得一些可喜成绩。现将有关情况介绍如下以期促进这方面事业的发展。 2沼气发电技术 沼气发电可分为双燃料式和全烧式两种方式。经过几年来的研究我们已在这两方面取得突破性的研究成果并进行了推广应用现分别介绍如下。 沼气——柴油双燃料发动机采用少量的引燃柴油经压燃后点燃沼气。因为哪怕只有5左右的柴油其着火能量就会大大高于火花点火的能量可以解决因沼气燃烧速度慢而带来的严重后燃、高排温及大负荷等问题。其另一个优点是在可燃气不足的情况下可以用柴油补充没有可燃气时可以全部燃用柴油工作使用起来比较灵活。 我们于1993年和1994年分别将该技术推广应用于福建省福州市的两个菜蓝子工程中的沼气发电及余热利用工程上。考虑到提高沼气发动机发电工程综合热效率是提高沼气能源利用率与提高工程经济效益的一个匾 蛩匚颐蔷龆ń 既剂匣 ?540的发动机排气余热和2025的冷却水余热加以高效利用。其中一个工程利用余热产生的大量热水和开水供农场职工饮用。另一个工程利用余热还可提供沼气工程冬季料液升温。 具体情况是这两个发电工程都基于沼气工程规模为日产沼气1000Nm3甲烷含量65沼气的热值为5500healNm3的情况下提供给两台自行研制的沼气——柴油双燃料发动机发电机组一台75kW作为主机另一台40kW第二个工程为50kW作为备机。并提供一套自行研制的高效发动机排气余热利用与消音综合装置一套发动机冷却水余热利用装置和全套管道、辅助设备与仪表。 这样一整套沼气发电和余热利用工程项目的投资约为30万元左右。 工程验收时租用福建马尾船厂的可变负载水电设备并聘请该厂工程技术人员进行现场测试。测试结果引燃油量18沼气消耗率为04lNm3kw?h折合为合沼气耗率为05Nm3kw?h每度电的柴油成本为012元。发动机排气温度比原柴油机排温还低2030oC不但发动机 可靠性与寿命不成问题经济性亦属国内领先水平。 工程使用效果即使只计及75kw主机应用效果备机应用效果不计在内年 发电量为65万kw?h创产值325万元。排气余热利用年供80oC热水6533t或开水3255t创值1633万元。冷却水余热利用产生的热水常年可供沼气工程与发电工程工作人员洗澡用。排气经过余热利用消音综合装置后可使机房内100多dB噪音降低为80多dB再经过消音坑最后排气澡音只有50多dB。考虑沼气成本、机器折旧、职工工资、引燃柴油费用后只一年多最多两年30万元投资便能收回。这对于包括沼气工程在内的整个工程投资回收率的提高也是显而易见的。更主要的是能根本解决农场受福建省供电不足而经常停电的问题。特别是1995年下半年福建严重缺水供电更是不足而该农场两年多来发电装置一直正常运行饱尝了沼气发电的甜头。即使在工程建设初期虽然还没有沼气但由于采用的是双燃料发动机方案完全可以使用柴油发电大大加快了工程建设速度。 上面介绍了双燃料发动机的许多优点但其缺点是离不开柴油。在沼气资源丰富的场合下全烧沼气发动机更具有应用价值。遗憾的是国内生产的全烧沼。气发电机排温太高可靠性不过关经济性也不好使沼气发电工程应用与发展大受影响。我们经过多年研究通过采用快速燃烧系统等措施明显地改善了全烧沼气发动机的性能。取得了排气温度接近500?的国际先进水平可望使国产沼气排温高达650700oC致使可靠性与寿命不过关的问题得以解决。气耗率已接近05Nm3kw?h达到国内先进水平接近黄毅诚同志提出的高效指标。我们将该成果应用于杭州灯塔养殖总场利用该养殖总场生产的沼气进行发电供水泵及沼气工程动力设备用电取得了良好的社会与经济效益。目前国家有关部门正在牵头将这一成果与有关工厂结合要求明年能开发生产出可靠性与经济性均较好的大中型沼气发电机组。 3沼气发电在农村电气化中的作用 我国广大农村生物质资源非常丰富解决农村电气化除了发展小水电以外生物质可燃气包括生物质气作煤气和沼气发动机发电是一个很重要的途径。在天然气比较丰富的地区还可以用天然气发动机发电来补充。没有天然气的地方可能就要靠煤气发电机发电来补充。 但是大、中型悠?/B>工程与沼气发电工程的一次性投资费用都相当大而沼气工程投资费用仅是沼气发电工程的4倍左右。只有在推广沼气工程应用的同 时不断进行研究提高沼气产气率并积极推广应用沼气发电工程才能在社会效益尽量保持不变的前提下使经济效益不断提高也才能使整个工程总的一次性投资回收率大大提高。 此外沼气发动机发电与发动机余热利用综合热效率比任何其它热动力设备或装置的热效率都高。国外最先进的沼气发动机发电装置的沼气耗率也为04Nm3kw?h加上余热利用以后的综合热效率最高可达88沼气灶的热效率一般为50多最高不超过60且使用沼气灶仍还附加管道费用一次性投资也不会太少。进行沼气发电即使民用也可以将电通过电缆输送到每家每户提前实现全部家用设备电气化既方便又干净。用不完的电还可以并入大电网中这是最科学、合理、高效应用沼气能源的途径。 由以上分析可知充分利用沼气发电对于缓解农村电力紧张状况具有重要的作用。