农村秸秆沼气工程集中供气分析

农村秸秆沼气工程集中供气分析

摘要概述了广西田阳县坡洪镇陇南屯农村秸秆沼气集中供气建设技术,根据陇南屯农村发展实际情况,探索出了农村沼气集中供气建设发展方式,以为农村沼气可持续发展提供借鉴。

关键词秸秆;沼气;集中供气

到2009年12月底,广西农村户用沼气池累计建成355.3万座,沼气池入户率达44.4%,为全国沼气池入户率最高的省区,成效十分显著。但是,当前农业和农村正经历着深刻的变化,沼气建设也面临着新的问题,如如何利用农村每年废弃的大量秸秆作沼气池发酵原料,进行集中供气,解决非养殖农户对沼气的需求。现以广西田阳县陇南屯秸秆沼气集中供气工程建设为例,探讨农村沼气集中供气工程的构建,以促进农村沼气的合理开发。

1工程设计

1.1工程基本情况

广西田阳县陇南屯秸秆沼气集中供气工程,计划向30户农户供气,该屯主要种植作物为玉米,辅以水稻,每年有大量的废弃秸秆,养猪户有10户。工程利用废弃的农作物秸秆与猪粪尿为原料建设沼气集中供气工程,将沼气工程建设与农业生产有机结合,实现农业废弃物多层往复资源化利用。工程采用半干式批量发酵,4个沼气发酵池周转轮换使用,同时运行3个发酵池,单个发酵池运行周期为90 d。

1.2总建池容积

集中供气共30户农户,平均每户按1.5 m3计,日需用沼气为45 m3;参考广西户用秸秆沼气池日产气情况,容积产气率取0.45 m3/(m3·d),发酵池有效容积为100 m3,同时运行发酵池总容积取120 m3。每个发酵池容积为40 m3,总建筑池容为160 m3。

1.3贮液粪池有效容积

贮液粪池主要用于发酵池喷淋接种和出料时贮备沼液,按接种用沼液和贮备沼液量考虑,贮液粪池净空容积取40 m3。

1.4贮气袋容积

按照陇南屯农户生活习惯,日常生活最大停止炊事用能连续时间为12 h,折算成0.5 d,测贮气袋容积为22.5 m3,考虑到季节性天气变化等因素,取贮气袋容积24

m3 [1]。

2工艺分析

2.1工艺流程

工程主要建设内容包括秸秆预处理、发酵池、贮气装置、加压供气装置、沼气管道、灶具等,具体工艺流程图1。

2.2主要工艺说明

2.2.1预处理。由用气农户收集上交到原料堆放场,根据单池需料量,将秸秆铡短或粉碎到3 cm以下,按一定比例与水混合均匀,润湿15~24 h,翻动秸秆,使秸秆与水混合均匀。把秸秆踩紧堆成30 cm厚左右,与鲜猪粪尿及贮粪池中的沼肥(富含甲烷菌种)混匀堆沤,若没有猪粪,也可用尿素作为氮源,添加量为秸秆用量的2%[2]。

2.2.2发酵池。发酵池是该工艺的核心装置,沼气池为钢筋混凝土地埋式构筑物,上部用高分子塑料覆皮密封,采取全进全出批量式工艺发酵,设置沼液强回流搅拌与喷淋系统,以增强发酵效果,进料及换料时,揭开覆皮进行露天操作,以保证其安全性[3-6]。

2.2.3沼气贮气系统。沼气贮气系统包括脱硫脱水塔、贮气袋等,产生的沼气须经脱水、脱硫后才能供用户使用,以免对农具造成腐蚀,贮气袋将沼气池产气贮存,保证能正常使用沼气,该系统设置有过压自动保护装置。

2.2.4增压供气系统。因沼气池采用高分子塑料覆皮方式密封,沼气池和贮气袋设计压力为0.45~0.65 kPa的压力,所产生的压力不能满足炉具压力要求且输气管网存在压力损失,需对沼气增压后才能供农户使用。采取方法是沼气经自动加压后送至高压贮气柜,然后减压恒压输出。

3运行情况

3.1试运行情况

该沼气工程于2008年12月试运行,并启动第1个发酵池,第1个发酵池玉米秆和猪粪的比例为1∶1,每10 d为1个周期统计产气量,结果如表1所示。可以看出,启动初期产气量很少,从第2个10 d到第7个10 d产气量较多,第8~9个10 d产气量明显减少。

3.2工程试运行产气推导分析

该沼气工程发酵工艺采取全进全出批量发酵工艺,3个发酵池同时运行,1个发酵池用于周转,以确保进出料时有3个池投入运行,确保合理的产气量,避免产气

量波动过大。设计工艺为第1天、第31天、第61天,各启动1个发酵池,第91 d启动1个发酵池,同时开始出料1个池,如此循环操作,可推导出产气量。如表2所示,3个池运行时的日产气量为35.6 m3,产气率为0.356 m3/(m3·d)。

4结论

通过沼气池试验表明,沼气工程设计基本合理,工程能正常运转,产气平稳。由于运行在较低的气温进行,加上搅拌与喷淋装置未安装,产气没有达到设计要求。在试运行过程中也发现管理上问题较多,如服务体系不健全等。下一步需改进发酵工艺,以达到满池发酵,同时进一步完善该工程建设,增加集中养猪等,实行公司加农户的工程管理方式,确保工程正常运转。

5参考文献

[1] 李金怀,魏世清,陆桂生,等.农村生态家园沼气集中供气工程效果分析[J].现代农业科技,2009(22):271-272.

[2] 任南琪,王爱杰.厌氧生物技术原理与应用[M].北京:化学工业出版社,2004.

[3] 张榕林.沼气集中供气的输配系统[J].中国沼气,1986(2):37-40,6.

[4] 熊英.东乡县沼气集中供气工程试点效益显著[J].农村实用工程技术,19(6):23.

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[6] 杨海玉.沼气与秸秆气化集中供气综合评价[J].中国沼气,2007(2):41-42.