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沼气发电技术工艺及余热利用技术探讨


  我国有关沼气工程发酵工艺的原创性研究结果较少,由此导致我国沼气工程的发酵率低。欧洲尤其是德国在沼气行业发展速较快,制沼工艺较为先进。其沼气工程普遍采用高浓度发酵,进料浓度一般在20%TS以上(TS为含固率),我国基本上在6%TS以下。发酵浓度高,装置产气率就高。欧洲沼气工程几乎全部采用中高温发酵,容积产气率在1~6m3/m3·d,而我国绝大多数沼气工程采用常温或中温发酵,容积产气率一般小于1m3/m3·d,发酵效率低严重制约了大中型沼气工程的发展。
  1,制沼工艺
  目前,我国制沼原料主要是畜禽养殖业产生的动物粪便以及含有尿的冲洗水。我国畜禽养殖业的一个重要特征是冲洗水量大(与德国养殖业比较),一个年出栏10万头猪的养殖场,每天的冲洗水量约为310吨左右,冲洗水中含有病原微生物、寄生虫卵,并且孽生蚊蝇,如果不处理直接排放,将会对生态环境尤其是地表水以及地下水资源造成严重的破坏。图3和图4分别是国内某研究所和德国某研究所针对华电新能源发展有限公司开展的湖北龙感湖农场沼气发电工程所作的制沼发酵技术工艺流程图。
  国内制沼工艺针对大量的冲洗水,采取了污水处理的方式,处理后的冲洗水满足畜禽养殖业污水排放的标准,可以直接排放。如果制沼后的沼液没有利用的途径或可能,那么沼液是不能直接排放的,显然这种制沼工艺可以很好的解决这个问题。德国制沼工艺采用先进的干发酵技术和针对中国养猪场采用大量冲洗水的特点结合大流量液态进料的高效厌氧反应塔的两种厌氧发酵工艺,旨在提高整个发酵系统的容积产气率。对养殖场冲洗水量增加的适应性很好。如果养猪场的冲洗水用量增加,则单位进料COD含量降低,因此只需要减少进料在高效厌氧反应塔内的平均水力停留时间,系统就可以安全处理大量的废水。只要液态进料的总COD含量没有大的变化,高效厌氧反应塔的产沼量将不会受大的影响。表1为国内国外工艺的对比。国内工艺侧重于污水处理,德国工艺侧重于产气率,提高沼气发电项目整体效益;国内工艺的产气率低,需要额外添加原料,德国工艺产气率高,不需要额外原料,整体发电经济性较好。
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