沼氣池的建造技術

 

黑龍江省農村能源網提供

 

1  沼氣的基本知識

 

1.1  沼氣及其產生過程

沼氣是有機物質在厭氧環境中,在一定的溫度、濕度、酸鹼度的條件下,通過微生物發酵作 用,產生的一種可燃氣體。由於這種氣體最初是在沼澤、湖泊、池塘中發現的,所以人們叫 它沼氣。沼氣含有多種氣體,主要成分是甲烷(CH4)。沼氣細菌分解有機物,產生沼氣的過程,叫沼氣發酵。根據沼氣發酵過程中各類細菌的作用,沼氣細菌可以分為兩大類。第一類細菌叫做分解菌,它的作用是將複雜的有機物分解成簡單的有機物和二氧化碳(CO2)等。它們當中有專門分解纖維素的,叫纖維分解菌;有專門分解蛋白質的,叫蛋白分解菌;有專門分解脂肪的,叫脂肪分解菌;第二類細菌叫含甲烷細菌,通常叫甲烷菌,它的作用是把簡單的有機物及二氧化碳氧化或還原成甲烷。因此,有機物變成沼氣的過程,就好比工廠 堨芠ㄓ@種產品的兩道工序:首先是分解細菌將糞便、秸稈、雜草等複雜的有機物加工成半成品——結構簡單的化合物;再就是在甲烷細菌的作用下,將簡單的化合物加工成產品—— 即生成甲烷。

 

1.2  沼氣的成分

沼氣是一種混合氣體,它的主要成分是甲烷,其次有二氧化碳、硫化氫(H2S)、氮及其他一些成分。沼氣的組成中,可燃成分包括甲烷、硫化氫、一氧化碳和重烴等氣體;不可燃成 包括二氧化碳、氮和氨等氣體。在沼氣成分中甲烷含量為55%70%、二氧化碳含量為28%44%、硫化氫平均含量為0.034%

 

1.3  沼氣的理化性質

沼氣是一種無色、有味、有毒、有臭的氣體,它的主要成分甲烷在常溫下是一種無色、無味 、無臭 、無毒的氣體。甲烷分子式是CH4,是一個碳原子與四個氫原子所結合的簡單碳氫化合物。甲烷對空氣的重量比是0.54,比空氣約輕一半。甲烷溶解度很少,在20℃、0.1千帕時,100單位體積的水,只能溶解3個單位體積的甲烷。

甲烷是簡單的有機化合物,是優質的氣體燃料。燃燒時呈藍色火焰,最高溫度可達1400 ℃左右。純甲烷每立方米發熱量為36.8千焦。沼氣每立方米的發熱量約23.4千焦,相當於0.55千克柴油或0.8千克煤炭充分燃燒後放出的熱量。從熱效率分析,每立方米沼氣所能 利用的熱量,相當於燃燒3.03千克煤所能利用的熱量。

 

2  家用沼氣池的類型

隨著我國沼氣科學技術的發展和農村家用沼氣的推廣,根據當地使用要求和氣溫、地質等 條件,家用沼氣池有固定拱蓋的水壓式池、大揭蓋水壓式池、吊管式水壓式池、曲流布料水 壓式 池、頂返水水壓式池、分離浮罩式池、半塑式池、全塑式池和罐式池。形式雖然多種多樣,但是歸總起來大體由水壓式沼氣池、浮罩式沼氣池、半塑式沼氣池和罐式沼氣池四種基本類型 變化形成的。與四位元一體生態型大棚模式配套的沼氣池一般為水壓式沼氣池,它又有幾種不同形式。

 

2.1  固定拱蓋水壓式沼氣池

固定拱蓋水壓式沼氣池有圓筒形(見圖2.1)、球形(見圖2.2)和橢球形(見圖2.3) 三種池型。這種 池型的池體上部氣室完全封閉,隨著沼氣的不斷產生,沼氣壓力相應提高。這個不斷增高的氣壓,迫使沼氣池內的一部分料液進到與池體相通的水壓間內,使得水壓間內的液面升高。這樣一來,水壓間的液面跟沼氣池體內的液面就產生了一個水位差,這個水位差就叫做水壓”(也就是U形管沼氣壓力錶顯示的數值)。用氣時,沼氣開關打開,沼氣在水壓下排出 ;當沼氣減少時,水壓間的料液又返回池體內,使得水位差不斷下降,導致沼氣壓力也隨之相應降低。這種利用部分料液來回串動,引起水壓反復變化來貯存和排放沼氣的池型,就稱之為水壓式沼氣池。

2.1  8米3圓筒形水壓式沼氣池型(單位:毫米)

 

 

圖2.2  球形水壓式沼氣池構造簡圖

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