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什么是沼气发电,沼气发电机组有何应用前景

2020-2-12 20:36:19      点击:

什么是沼气发电

沼气发电是集环保和节能于一体的能源综合利用新技术。它利用工业、农业或城镇生活中的大量有机废弃物(例如:酒糟液、禽畜粪便、城市垃圾和污水等)经厌氧发酵处理产生沼气,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,使综合热效率达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。一般禽畜粪便经厌氧处理后产生的沼气都能满足发电的气质要求,污水处理沼气需要进行脱硫等技术处理,垃圾填埋沼气需要脱水等技术处理。

沼气发电

国外

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为燃料供一台一兆瓦的发电机运转 10~40年。

国内

在我国20世纪70年代沼气发电开始受到国家的重视,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。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。



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20~600kW纯燃沼气发电机组系列产品,气耗率0.6~0.8m0/kw h(沼气热值 ~>21MJ/m0)。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

技术应用

沼气发酵

沼气发酵的定义是:沼气发酵,又称厌氧发酵或厌氧消化,是指有机物质(如作物秸杆、杂草、人畜粪便、垃圾、污泥及城市生活污水和工业有机废水等)在厌氧条件下,通过种类繁多、数量巨大、功能不同的各类微生物的分解代谢,最终产生沼气的过程。


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。 [1] 

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70%~75%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。

国内状况

我国沼气发电研发有20多年的历史,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。

项目状况

如今,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。

如今,国内很多废水厌氧处理的沼气,CH4含量在50-60%之间,如果选用合适的沼气发电机组,每方沼气可发电2.2-2.6度,而如今很多企业为节省投资,上容量小的机组,每方沼气只能发1.8度电。以17000M3/天,热值为25MJ/M3沼气为例,每方沼气发1.8度电的机组比每方沼气发2.6度电的机组每年少发300多万度电。

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。

发展前景

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。 [1] 

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。 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。 沼气发电设备方面,德国、丹麦、奥地利、美国的纯燃沼气发电机组比较先进,气耗率≤ 0.5 m3/kWh(沼气热值≥25MJ/m3),价格在300~500美元/kWh。我国在“九五”、“十五”期间研制出20~600kW纯燃沼气发电机组系列产品,气耗率0.6~0.8m3/kWh(沼气热值≥21MJ/m3),价格在200~300美元/kWh,其性价比有较大的优势,适合我国经济发展状况。


沼气发电机组


沼气发电机组

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,也涉及到国家对沼气发电的扶持政策和技术法规等。剖析国内已有的沼气发电工程,借鉴发达国家的沼气发电经验,以及国家对可再生能源的政策导向,我国沼气发电产业在未来的若干年后会有突破性进展,其依据是:

(1)国家相关政策的出台将打通包括沼气发电在内的绿色电力上网的瓶颈 当一个国家经济实力达到一定程度后,就会把目光更多地投向环保,会更关注可持续发展问题,就会把资金投向这一领域,出台相关的政策来确保可持续发展战略目标的实现。 以德国为例。 战后的德国经过几十年的经济复苏,已经具备经济能力来处理可持续发展问题。 为了保护环境,控制全球变暖和促进能源的可持续供应,德国于 1990 年制定了“输电法”, 2000年又出台了“可再生能源法”。 “输电法”规定公用电网对沼气发电输送来的电力实行优惠收购价,这一政策促进德国沼气发电技术的提高,促成了随后 700 多个沼气工程的建立。而“可再生能源法”提高了可再生能源发电上网的收购价,对于装机达到500kW的发电站,输送到电网的电力获得的补贴比 1999 年增加了37% 。 国家站在可持续发展的高度,出台促进绿色电力上网政策已为时不远。正在研究和制定的可再生能源发电配额比例、份额标准、绿色证书以及发电上网的优惠政策,会筑造起有利于绿色电力发展的交易平台。

(2)国内已生产出性价比更好的沼气发电机组系列产品, [1]  为沼气发电提供有力的设备支持。如今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以上的沼气发电机组。从沼气发电机组的性价来看, 在有可以利用的动力原机的情况下,单机功率越大,越利于提高燃料发电效率,越利于降低发电机组单位功率成本,从而获得较理想的性价比。 同样,从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不少。 鉴于沼气发电广阔的发展前景,国内数家有实力的研究院所和大型企业进行了强强合作,针对市场需求开发出不同规格的沼气发电机组系列产品。在大机组方面,胜利油田胜利动力机械集团已全面开发出了全烧沼气内燃机的沼气发电机组,并在污水处理、柠檬酸、酒精等行业应用成功。值得一提的是,国内新一轮开发出来的沼气发电机组,已不是过去简单改装内燃机的发电机组。新的发电机组在性能方面已缩小了与国外先进机组技术指标的差距。可以说,在发电设备方面,已可为沼气发电的实施提供有力支持。

(3)资金支持和专业化生产会吸引更多的投资主体 [1]  大中型沼气工程属于环保性质的项目,受益的是全社会。要在投资分摊上,以“谁污染、谁治理”原则为主,辅之以“谁受益、谁分摊”的原则,由政府、地方和企业共同投资。对于初始投资,国家将给予一定支持,如:国家或行业将制定出一系列的优惠政策,减免工程税费,减轻企业负担;要广辟资金渠道,帮助建设方获得各类贷款;鼓励社会各界以各种形式投资开发沼气资源化利用项目,以优惠政策调动各投资主体的积极性。 此外,以国家、地方和企业共同投资的方式,重点扶持一些专用设备生产企业(沼气生产装置、沼气净化设备、沼气发电机组等),对其进行必要的技术改造;扩大生产规模,提高产品种类和产品质量;建立质量保障体系(售后服务、人员培训、质量监督与检测等)和物业化管理模式。

我国地域辽阔,沼气资源丰富。在我国,沼气发电技术已趋于成熟。发展分布式沼气机组发电,可有效缓解区域电网调峰的压力,产生的余热还可以提供热水或蒸汽;也可以带动溴化锂机组用来制冷,组成热电冷三联供系统,提高燃料的利用效率。

科学合理地开发利用沼气,不仅能创造可观的经济效益,还能保护生态环境,促进可再生能源的开发利用

沼气发电机是指利用沼气进行发电的发电系统。其主要设备有沼气发电机组、发电机和热回收装置。工作原理是沼气经脱硫器由贮气罐供给澳门赌钱平台网站-澳门盛世网-澳门6合资料393444-澳门今晚六彩资料开马,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,大泽动力发电机作为沼气发生器的加温热源。

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。

能源和环境问题已成为国际性热点问题,引起人们的广泛关注。开发新能源,替代原油、天然气和煤炭这三种常规能源,迅速地逐年降低它们的消耗量,已经成为人类发展中的紧迫课题。沼气,是各种有机物质,在隔绝空气(还原条件),并必适宜的温度、湿度下,经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体。我国利用沼气,特别是沼气发电有十分重要的意义:一、是可用本地资源代替进口能源,减少国家对进口能源的依赖性;二、是使我国燃料利用多样化,减少对一种能源的依赖;三、是一种相对清洁的能源,用沼气代替矿物燃料是减少CO2排放的理想方式(沼气中主要成分是甲烷,它的温室效应是二氧化碳的21倍);四、是沼气资源分布广泛,到处可以获得,是能源分散供给体系的一种极佳能源。五、在某些方面,沼气发电可以抵消运营成本,同时减少碳排放,降低温室效应。

为发展循环经济,变废为宝,建设大型沼气工程。公司正在研发属于自己品牌的沼气发电机组,沼气池采用推流式厌氧发酵工艺,新建9个地下池,容积为1200立方米。沼气池需达到10至25℃的常温才能产气,公司通过修建地下池、加厚土层保温、利用发电机热水和烟气回收加温、猪舍消毒水分流等手段,在现处冬季最低温度1至3℃的气候条件下,使沼气池的温度达到19℃以上,已安装运行近一个月的60千瓦沼气发电机组,每天可发电6至8个小时,解决了冬季因温度低不产气发不了电的技术难题。到了夏秋两季每天发电机组能发电10至12个小时,年发电量可达19万千瓦/时,节省电费30多万元。公司还配套修建了多级贮存净化池,在山上栽杜仲树,田间种菜、种牧草,通过管道,将厌氧发酵后的沼液作为有机肥施用,既保护了环境,又带来可观的经济效益。

当前,我国正处在快速工业化进程中,社会经济发展对能源的依赖程度越来越高。在可持续发展战略上,我国已提出走重质量、高增长、高效益、能源消耗最少、环境污染最小的发展道路;在能源利用上,实行节能优先、结构多元、环境友好、市场推动的方针。沼气资源丰富,热值高;沼气发电投资见效快,污染小,其燃烧所产生的污染物通常只有石油的1P40,煤炭的1P800。沼气作为发电机组燃料,能够有效改善我国的能源结构,保护生态环境,缓解能源运输压力,满足社会对清洁能源的需求,具有良好的发展前景

综上所述:沼气发电是一件利国利民利已的好事。



沼气的主要成分是甲烷。沼气由50%-80%(CH4)、20%-40%(CO2)、0%-5%(N2)、小于1%的(H2)、小于0.4%的(O2)与0.1%-3%(H2S)等气体组成 。由于沼气含有少量硫化氢,所以略带臭味。其特性与天然气相似。空气中如含有8.6-20.8%(按体积计)的沼气时,就会形成爆炸性的混合气体。沼气属于易燃易爆品,输送管道需要使用阻火器来保障安全。为了保障生产安全,我们向大家推荐我司生产的GZW型管道阻燃防爆阻火器,或者ZHQ-B型气体阻火器,FPB型天燃气阻火器,这三款都可以用于沼气输送管道,可以参考以下链接了解阻火器的相关介绍。

H2S气体溶于H2O生成氢硫酸,属于二元弱酸,硫化氢的水溶液叫氢硫酸,氢硫酸是易挥发的,其酸性比稍弱。氢硫酸是溶液,属混合物,含有不同的分子和离子(硫化氢分子、水分子、氢离子、硫氢根离子、硫离子、极少量氢氧根离子)。氢硫酸可表现出酸性和,所以氢硫酸不宜在空气中长久保存。硫化氢在时很难被空气中的氧气氧化。氢硫酸不是。因此,推荐使用304不锈钢材质的