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沼气流量计 |
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| 传说公元前十世纪在亚述和十六世纪在波斯沼气已被用于加热洗澡用水。JanBaptitaVanHelmont在17世纪首先断定可燃气体可能是从有机物的腐烂过程中释放出来的。1776年CountAlessandroVolta推断在腐烂有机物和产生的可燃气体之间存在量的直接关联性。1808年SirHumphryDavy确认气体中的沼气来自于牲畜粪便的副产品。
沼气的形成过程大致可分为两个阶段，首先将各种复杂的有机物转化为低级脂肪酸，例如丁酸、丙酸、乙酸；然后把上述各类产物继续转化为甲烷和二氧化碳等。在自然界这一过程一般发生于潮湿的有机物积聚在缺少可溶性氧气的的环境下。这类生态环境通常处在湖、塘的底部沉积层、在沼泽地、泥煤沼泽地、动物内脏及废弃物填埋场所形成的厌氧区。 沼气成份大概为甲烷(CH4)50％-80％；二氧化碳(CO2)20％-40％；氮气(N2)0％-5％；氢气(H2)小于1％；氧气(O2)小于0.4％；硫化氢(H2S)0.1％-3％。沼气的主要成分甲烷是一种理想的气体燃料，它无色无味，与适量空气混合后即对燃烧。每立方米纯甲烷的发热最为34000焦耳，每立方米沼气的发热量约为20800－23600焦耳。即1立方米沼气完全燃烧后，能产生相当于0.7千克无烟煤提供的热量。 我国目前拥有一千多万座沼气池。沼气的广泛应用对保护和改善生态环境、实现可持续发展具有重要意义。我国农村户用沼气池均为三结合沼气池，即厕所、猪圈和沼气池结合在一起，人畜粪便自动排入沼气池，经发酵后由出料口出料，费劳力少，出料方便。发酵方式基本为间歇加料，半连续发酵，年平均产气率一般0.2m3／m3以上。粪便通过发酵达到良好的除虫灭菌效果，传染病和寄生虫病的发病率大大下降，农村环境卫生得到很大改善。同时通过沼气池腐熟的粪便，肥效得到了保存，有显著的增产效果，且农作物病虫害减少。 我国的大中型沼气工程始于1936年，由中华国瑞天然瓦斯总行宁波分行负责承建的浙江舟山普陀山洪筏禅院内的一个125.172m3的沼气池，用于煮饭照明，发酵原料为粪便、厨房废物和青草。该沼气池现在还完整无损。1964年在我国河南南阳酒精厂建成了一座2000m3的工业沼气池，利用酒精废醒生产沼气。80年代又修建了两个容积为5000m3的大型工业沼气池，使该厂拥有沼气他12000m3，贮气罐30000m3及脱硫装置及配套设备。年产沼气1200万m3，日产沼气4万多m3，为南阳市215个单位和12751户居民提供燃气。同时利用沼气生产二氯甲烷和三氯甲烷，大大减轻了对环境的污染。 沼气的开发利用，能够有效地解决农村能源紧张的问题，保护森林植被，促进生态环境的改善一个10立方米的沼气池一年产出的能量相当于3亩薪炭林一年产出的能量。建一口沼气池，可很好地处理燃料、饲料、肥料三者的关系，化解为烧柴而毁林的矛盾，保护森林植被，减少水土流失，维护生态平衡。经过实践，我国形成了一些以沼气池为纽带的农村生态模式如：广西的恭城模式-"养殖-沼气-种植"三位一体的模式；赣州的"猪-沼-果"能源生态模式；辽宁的塑料大棚、沼气池、禽畜舍和厕所相结合的"四位一体"北方能源生态模式等。这样将农村沼气和农业生态紧密结合起来，促进了农村经济和农业生产的发展，使农村沼气更具生命力。 世界各国已经开始将沼气用作燃料和用于照明。用沼气代替汽油、柴油，发动机器的效果也很好。一些发达国家，也正在进行利用微生物厌氧消化农场废物、生产甲烷的较大规模试验。英国建立了甲烷的自动化工厂。在厌氧消化器中有三个基本过程：第一阶段的水解把不溶解的有机化合物和聚合物，通过酶法转化为可溶解的有机物。第二阶段再将上一步转化成的产物如碳水化合物、蛋白质、脂肪类、醇等发酵为有机酸。第三阶段由有机酸发酵产生甲烷。据估计，在英国，利用人和动物的各种有机废物，通过微生物厌氧消化所产生的甲烷，可以替代整个英国25％的煤气消耗量。苏格兰已设计出一种小型甲烷发动机，可供村庄、农场或家庭使用。美国一牧场兴建了一座工厂，主体是一个宽30米、长213米的密封池组成的中烷发酵结构，它的任务是把牧场厩肥和其他有机废物，由微生物转变成甲烷、二氧化碳和干燥肥料。这座工厂每天可处理1650吨厩肥，每日可为牧场提供11.3万立方米的甲烷，足够1万户家庭使用。目前美国已拥有24处利用微生物发酵的能量转化工程。从世界范围看，利用各种微生物协同作用生产甲烷的研究和应用，正处于方兴未艾的阶段。 近几年，伴随我国城市化进程的加速推进，我国城市垃圾量年均以6.5%的速度增长，这为利用垃圾产生沼气发电提供了有利条件。目前，我国90%以上的城市采取填埋的方式处理垃圾。许多城市垃圾填埋场日处理垃圾能力都在千吨以上，总填埋库容达数千万立方米。这些被填埋的垃圾产生的沼气量是一个惊人的数字。 1958年在广东番禹建成了我国最大的农业沼气工程，即番禹市桥沼气发电站，容积为3000m3，开动44kw的沼气发电机。1998年10月，我国在杭州天子岭填埋场，利用垃圾建成首家沼气发电厂。1999年6月，广州大田山沼气发电厂投入运行，日发电量2.3千瓦时，日处理垃圾3000吨。南京、上海、北京、深圳、北海等大中城市也正在或准备建立垃圾沼气发电厂。 业内人士介绍，国外也看好我国这项技术，2000年，我国援建的突尼斯沼气发电站正式交付使用。小型沼气电站每千瓦投资只要400元左右，仅为小型水力电站的1/2－1/3，比风力、潮汐和太阳能发电低得多。小型沼气电站的建设周期短，只要几个月时问就能投产使用，基本上不受自然条件变化的影响。采用沼气与柴油混合燃烧，还可以节省17％的柴油。 鞍山市将垃圾填埋沼气制取成汽车燃料工程的初步设计方案，获得了由国家环保总局和北京大学等组成的评审专家组成员的一致认可。1999年，鞍山市废弃物处理中心在羊耳峪卫生填埋场开始对沼气进行研究。废弃物处理中心把净化后的沼气进行压缩代替汽油的实验获得成功，装有压缩气的汽车在垃圾场里行驶自如。国家环保局来鞍山检测，发现沼气的净化率达98％，完全可以用作汽车燃料。 沼气能源分布广泛，潜力很大，是一种非常典型的可再生能源。随着我国对环境、资源的日益重视，沼气工程已经不是单纯的能源工程，而是与环境工程、生态工程及资源回收利用密切结合，形成了一个统一的整体。 |
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