国产v亚洲V天堂无码久久,韩国一级毛片无码视频,夜夜国产亚洲视频香蕉,亚洲综合激情七月婷婷

歡迎訪問中國沼氣網!
     首頁  >   沼氣技術  >  大中型沼氣

石河子大中型沼氣池保溫、增溫研究

發布時間:2012-05-22 來源 :石河子大學生命科學學院/水利建筑工程學院

  規?;B殖是中國農村經濟的優勢產業,規?;B殖在實現集約經濟優勢的同時,也帶了嚴重的環境污染,沼氣工程是養殖場廢棄物治理最主要的解決辦法。在實踐中規?;B殖場沼氣工程的設計發展程度卻很低。近年來,許多研究者開展了這方面的研究工作,從保溫措施、升溫方法等方面開展研究。石河子地區農牧團場大中型養殖場沼氣原料豐富,具有發展沼氣的良好前景。但由于石河子地區冬季長而嚴寒,沼氣池產氣率低下,成為制約該地區發展沼氣工程的主要因素。

本文通過對石河子地區大中型沼氣工程進行實地調研,總結研究出石河子地區大中型沼氣池冬季適宜的保溫、增溫模式,為石河子地區沼氣工程全年使用提供參考。

  1 研究區概況

  1.1 氣候條件

石河子墾區地處天山北麓中段,屬典型的大陸性溫帶干旱氣候,冬季長而嚴寒,夏季短而炎熱。極端高溫42.8℃,極端低溫-38.9℃。

  石河子墾區沼氣工程項目示范推廣自2004年開始啟動,現在已進入快速發展階段,至2008年底,北泉鎮、石河子鄉共建設沼氣池172座,其中:“四位一體”的73座;“一池三改”的99座;新型的膜厭氧反應器加太陽能兩座,其余為現澆混凝土。大中型沼氣池容積有60m3、120m3500m3等。

  1.2 石河子地區大中型沼氣池存在的主要問題

  1.2.1 部分沼氣池池型不利于沼氣池保溫

石河子部分地區大中型沼氣池池型選擇不當,不適合當地使用;設計建造沒有嚴格按畜禽養殖業規模大小設計配建相應容積的沼氣池;沼氣池水壓間容積與主池容積比例嚴重失調,水壓間相對太小;設計時未充分考慮沼氣池荷載等。

  1.2.2 部分沼氣池保溫不可靠、無增溫措施等

  北方寒冷地區冬季漫長,由于氣溫低,沼氣的生產存在產氣率低、使用率低、原料分解率低、沼氣使用綜合效益差等問題,沼氣每年只能使用幾個月,全年大部分時間不能正常使用,這種狀況在一定程度上限制了石河子地區沼氣的發展。

石河子冬季極端低溫達到零下30℃以上,甲烷菌群活性急劇下降,因此必須對沼氣池做相關保溫措施和增溫補溫改進。石河子地區部分大中型沼氣池保溫不可靠,無增溫措施,這是石河子地區大中型沼氣池利用效率偏低的原因之一。

  1.2.3 建池材料選擇不當、施工粗放,造成滲漏

  沼氣池建池材料要選擇高標準的建筑材料,混凝土、水泥、砂、卵石、碎石和粘土磚的選用都應按沼氣池施工標準嚴格選用。石河子地區部分沼氣池施工粗放,存在滲漏現象,這些都嚴重影響了沼氣池的產氣率。

  2 石河子地區沼氣池保溫、增溫設計方案

  2.1 池型選擇與優化

沼氣池的設計規模完全取決于畜禽養殖場糞污的排放量,再根據沼氣池反應器的工作原理和實際運行經驗確定沼氣池池型。沼氣池有很多種不同的類型, 目前常見沼氣池池型有:水壓式沼氣池、預制鋼筋混凝土板裝配式沼氣池、半塑式沼氣池、圓筒形沼氣池、橢球形沼氣池、分離貯氣浮罩沼氣池。通過調研,依據石河子地區地下水位和氣候具體情況要求,筆者認為石河子地區宜選用固定拱蓋水壓式沼氣池、曲流布料水壓式沼氣池和分離貯氣浮罩沼氣池三種適宜池型。

2.1.1固定拱蓋水壓式沼氣池。如圖1所示,池體結構受力性能良好,結構簡單,充分利用土壤的承載能力,省工省料,成本較低。通過調研發現,該沼氣池在嚴寒氣候產氣率急劇下降,保溫效果差。在石河子地區小范圍可以使用,不宜大面積推廣。為了提高冬季的產氣率,筆者進行了以下結構的優化:(1)活動蓋與沼氣池結合處增加保溫材料,防止冷氣滲入。(2)進料口內壁鋪設加熱盤管,冬季極端嚴寒氣溫時,由輔助加熱防止進料口凍塞。

 

1   固定拱蓋水壓式沼氣池構造

 

2  曲流布料水壓式沼氣池剖面圖

2.1.2 曲流布料沼氣池。如圖2所示,主要由圓筒形池身、削球殼池拱、5°斜底和水壓間組成。筆者通過對石河子墾區大中型沼氣池進行調研,發現標準的曲流布料沼氣池工程圖并不能完全的適應石河子墾區冬季嚴寒的極端低溫,因此需要對其改進優化:(1)進料口、天窗蓋是冬季最容易結冰堵塞的關鍵部位,可依標準圖集將進料口縮小,增加進料口蓋。(2)布料器設置增溫結構,冬季過冷可打開增溫裝置,提高池容負載能力,提高池容產氣率。(3)破殼攪拌系統設計為可升降結構,沼氣池不用或者維修時可以將破殼攪拌系統升至沼液以上。(4)出料口及出料管加強進行保溫防護。

2.1.3 分離貯氣浮罩沼氣池。如圖3所示,主要由圓筒形池身、削球殼池拱、5°斜底和貯氣浮罩及配套水封池組成。分離貯氣浮罩沼氣池造價不高,管理操作簡便易行,小型高效、自身耗能少,適合石河子地區推廣使用。通過調研發現,該池型冬季產氣效果明顯,但也存在著不足,筆者建議從以下進行優化設計:(1) 分離貯氣浮罩沼氣池發酵池與氣箱分離,調配池與濃縮池可以選址放置在供暖室內。 (2)水封池與沼氣池的結合處應該進行嚴格保溫,增加防漏裝置。

 

3 分離貯氣浮罩沼氣池

 


  2.2 沼氣池建筑材料選擇

  大中型沼氣池常采用的結構形式為現澆鋼筋混凝土結構和磚混結構,建造沼氣池需用的建筑材料有混凝土、水泥、砂、卵石、碎石和粘土磚。為保證沼氣池的強度和剛度要求,發酵罐池現澆混凝土應采用C20以上;普通粘土磚采用MU10以上;混凝土預制板采用C20以上;砌筑砂漿采用MU10以上;進、出料管采用C20號混凝土預制,亦可采用成品管;各種活動蓋及其他蓋板均采用鋼筋(鋼絲、鉛絲)C20混凝土預制;相關部位用沼氣池專用材料進行防漏、防滲處理。

  3 工程應用

  3.1 工程概況

石河子西部牧業股份有限公司大型能源沼氣工程于2010年建成,如圖5所示,由青島天人環境股份有限公司設計、施工并指導測試,以規?;瘏捬跸癁橹饕夹g,集沼氣生產、資源化利用為一體的系統工程。采用中溫CSTR一體化反應器工藝為核心采用改良型的USR厭氧發酵工藝的沼氣制備和利用技術,以牛糞為原料制備沼氣,沼氣用于站內鍋爐燃用,沼液沼渣作為農肥用于周邊農田。主要設計包括:容積296m3的一體化厭氧罐兩套及配套脫硫等設施;容積38.91m3的調糞池;容積900m3沼渣沼液池;容積30.7m3集污池;其它工程配套設施。

該工程沼氣主要用于規?;膛pB殖場自備鍋爐。日處理牛場鮮糞約45t,污水約60 m3。1m3沼氣熱值相當于標準煤0.75千克,項目建成后達到節能550t標準煤。

 

4 工藝流程圖

 

5 石河子西部牧業沼氣反應器

  該沼氣工程調配池、濃縮池、固液分離機均建于室內,有效保證了進料口冬季不凍冰堵塞;同時沼氣沼渣運輸管道進行了外粘泡沫保溫,達到了冬季管道由于氣溫太低凍裂的問題;沼氣發酵罐外壁設計為深藍色,能有效利用太陽能集熱,為發酵罐提供熱量;發酵罐內壁有加熱盤管,池壁嵌有巖棉和苯板保溫材料,保證冬季罐內溫度能持續產氣。

  3.2 工程存在的問題

該沼氣工程在克服石河子墾區冬季極端嚴寒氣候上,保溫、增溫措施還存在不足:(1)調配池和濃縮池雖然建于室內,但其室內沒有進行冬季供暖。(2)室內布置有沼氣池進料輸送管道,室內管道沒有進行保溫措施。(32個沼氣池建造間距偏近。(4)沼氣反應池內加熱盤管稀疏。 (5)沼氣反應池建于露天室外。

  3.3 工程保溫、增溫改進

針對西部牧業沼氣工程存在的問題,筆者提出了3項改造措施:(1)室內調配池和濃縮池進行冬季熱水供暖。(2)沼氣池進料輸送管道包被玻璃絲棉或者泡沫材質進行嚴格保暖。(32個沼氣發酵罐間距增大,防止罐體遮擋陽光。(4)沼氣反應池內增加加熱盤管數量。 (5)將沼氣反應池置于密閉玻璃溫室中或建于地下。

  4 石河子地區沼氣池保溫、增溫模式探討

  依據石河子地區冬季嚴寒的地理氣候條件,為解決石河子地區大中型沼氣池冬季產氣率低的問題,提出以下石河子地區的大中型沼氣池保溫、增溫模式:

  4.1 石河子地區沼氣池的保溫模式

4.1.1 池址、池型選擇。防止冬季低溫影響沼氣利用率,充分利用太陽能資源,選擇在背風向陽、地下水位低的地方修建沼氣池。沼氣池的主池和水壓間必須選擇在背風向陽處,發酵間建于凍土層以下。為了取得更好的保溫效果,一般儲氣間也建于凍土層以下。池型方面,結合石河子地區地質構造和氣候條件,宜選用固定拱蓋水壓式沼氣池、曲流布料沼氣池、分離貯氣浮罩沼氣池。

  4.1.2 進、出料口及管道優化。進、出料口不要過大且要加蓋,避免發酵間料液大量溢到進料口和出料間導致料溫降低。石河子冬季氣候嚴寒,進、出料口可考慮置于室內并提供采暖,室外沼氣運輸管道進行嚴格的保溫構造處理。

4.1.3 池壁采用防寒溝。沼氣池池壁采用XPS擠塑板等保溫材料進行嚴格保溫,沼氣池周圍挖防寒溝,溝寬0.20.3m,距沼氣池內壁1.0m,溝深與沼氣池深度相同,防寒溝內填充透氣、導熱率小的材料,如爐渣、干牛糞、干馬糞、秸稈等。

  4.1.4 以料補溫。冬季管理要注意勤出料、勤進料,每次進出料量要少,進料要適當添加一些熱性原料,如經過漚制的作物秸稈、牛糞、馬糞等,以提高發酵物濃度,增加池溫,在入料前將6%的料液濃度提高到10%左右,采取以料補溫的方法。石河子地區氣候寒冷,要特別注意晚上沼氣池的保溫,可將雜草、秸稈等堆在沼氣池上,也可以在沼氣池上鋪1層草木灰、黑煤渣等,然后再在上面覆蓋雙層塑料薄膜,達到白天集熱、晚上保溫的效果。有條件的可覆蓋釀熱物保溫防寒。

  綜上所述,石河子地區宜采用的保溫模式有:適宜的沼氣池工程選址及池型、進出料口及管道防凍處理保溫、沼氣池池壁保溫構造保溫、

4.2 石河子地區沼氣池的增溫模式

  4.2.1 利用生物質發酵。此項技術是提高沼氣池池溫的有效措施,其依據是利用秸稈堆漚發酵產生熱量的原理。具體做法是把沼氣池頂上部覆蓋3040cm厚的小麥秸稈,加足量水,在秸稈外面覆蓋農膜和土層。既能增溫,還能達到保溫的作用。

  4.2.2 利用太陽能。把沼氣池建在太陽溫室(大棚)內,充分利用光照提高沼氣池池溫。太陽能熱水器中熱水流入池內熱交換管道,進行熱循環,以提高料溫。如太陽能加熱型玻璃鋼沼氣池的研制,能利用太陽能熱水循環系統提高玻璃鋼沼氣池的罐體溫度,能較好地解決寒冷地區冬季由于低溫而導致不產氣的問題。

4.2.3 利用輔助燃燒式沼氣池。在原有沼氣池的基礎上建造燃燒池,集燃燒池、沼氣池為一體。利用生物質能資源,在燃燒池內有序燃燒,給池內持續輸送熱能,提升沼氣池內溫度,增強池內細菌、甲烷菌的活性,能有效解決高寒地區冬季沼氣池由于氣溫低池內發酵放緩或停止,導致沼氣池不能正常使用的難題。

  4.2.4 利用電伴熱。電伴熱作為沼氣工程有效的管道(儲罐)保溫及防凍方案一直被廣泛應用。通過伴熱媒體散發一定的熱量,通過直接或間接的熱交換,補充管道、沼氣罐的熱損失,以達到升溫或防凍的正常工作要求。

  5 結束語

科學設計、建池,選用適宜的沼氣池池型是沼氣池產氣率提升的關鍵因素,根據具體情況采取綜合的技術措施,改進沼氣池保溫、增溫構造,加強沼氣池運行維護管理,石河子地區完全可以進一步提高原料利用率、產氣率和沼氣池的產氣量,實現全年使用沼氣的目標。

上一篇:大中型沼氣工程設計 下一篇:填埋氣工程火炬的作用