大中型沼气工程不同加热方式的经济效益分析

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1、第26卷第7期农业工程学报Vol.26No.72010年7月TransactionsoftheCSAEJul.2010281大中型沼气工程不同加热方式的经济效益分析11※211蒲小东，邓良伟，尹勇，宋立，王智勇（1．农业部沼气科学研究所，成都610041；2．四川省农村能源办公室，成都610041）摘要：为解决大中型沼气工程的加热升温问题，该文以一个猪场废水处理沼气工程为例，对沼气锅炉、太阳能和沼气发电余热利用3种加热方式进行了经济效益分析。结果表明：沼气锅炉加热、太阳能加热和沼气发电余热利用加热3种方式的投资比为2︰11.2︰1，沼气发

2、电余热利用加热方式的费用年值仅为沼气锅炉加热和太阳能加热方式的60%和12%；沼气发电余热利用加热方式无论从经济效益、技术性能，还是适应性、运行持久性等方面都明显优于太阳能加热和沼气锅炉加热。因此，基于中国的自然经济状况，大部分大中型沼气工程应优先选择沼气发电余热利用加热方式。关键词：沼气，加热装置，太阳能加热，沼气工程，加热方式，经济分析doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2010.07.049中图分类号：S216.4，F323.214文献标识码：A文章编号：1002-6819(2010)-07-0281-04蒲小

3、东，邓良伟，尹勇，等.大中型沼气工程不同加热方式的经济效益分析[J].农业工程学报，2010，26(7)：281－284.PuXiaodong,DengLiangwei,YinYong,etal.Economicbenefitanalysisonlargeandmiddle-scalebiogasplantswithdifferentheatingmethods[J].TransactionsoftheCSAE,2010,26(7):281－284.(inChinesewithEnglishabstract)式，沼气发电余热利用是在沼气热

4、电联产工程中，利用0引言发电机组发电，同时燃气内燃机将排放将近600℃的尾目前，国内外规模化大中型沼气工程日益增多，特气，高温气体中含有大量的余热，通过余热回收系统中别是高浓度物料中温厌氧发酵是规模化沼气工程发展的[11-12]的换热器用余热加热发酵料液。趋势，温度是影响沼气中温发酵产气率的关键因素之一，本文通过设计实例，分析了这3种常见的大中型沼[1-3]中温发酵最适温度为35～40℃，如果要使高浓度物料气工程加热方式并进行了经济效益分析，解决大中型沼沼气中温发酵工程常年稳定运行，保持恒定、高效的产气工程加热升温的问题，以促进大中型沼气

5、工程的稳定气量，有必要对沼气发酵料液的温度进行严格控制，采运行。取适当的加热保温措施，使发酵温度不随环境气温而变[4]1研究实例与计算模型化。故选择经济高效的加热升温方式成为大中型沼气工程发展必须解决的问题。1.1研究实例有学者提出，沼气池的加热方式主要包括电热膜加以年存栏5700头猪（年出栏10000头猪）的猪场热、太阳能加热、化石能源热水锅炉加热、沼气锅炉加为例，处理猪粪10t/d，尿15t/d，冲洗废水85t/d。采用[5]热、沼气发电余热利用和燃池式加热等6种。对于当今“基于浓稀分流的猪场粪便污水处理方法”（专利申请国内外的规模化

6、大中型沼气工程而言，大多数都采用热号2009100584721），分别设计一座高浓度中温厌氧消化水循环加热法，从目前实际应用来看，主要有沼气锅炉罐和一座低浓度常温厌氧消化罐，各参数如下：[6-7]加热、太阳能加热和沼气发电余热利用加热3种方式。1）高浓度中温厌氧消化罐沼气锅炉加热是一种传统的加热方式，沼气锅炉以沼气日进水量：21.4t/d；总固体（TS）：8%；发酵温度：为燃料，通过燃烧获得热水，热水经换热器加热发酵料中温发酵(35±2)℃；有效池容：300m3，尺寸：φ8.00m×液，主要运用于有富裕沼气的工程；太阳能加热系统采7.00

7、m，锥体高1.05m；水力停留时间HRT：14.0d；建用定温控制，通过太阳能集热系统完成热能的采集和传筑结构：钢结构；容积产气率：1.33m3/(m3·d)，保温材料：输，由太阳能热水通过螺旋换热管对发酵料液进行加热聚苯乙烯；中温厌氧消化罐日产气量为400m3。[8-10]；沼气发电余热利用是目前发展最快的一种加热方2）低浓度常温厌氧消化罐日进水量：88.6t/d；总固体（TS）：0.4%；发酵温度：收稿日期：2010-01-05修订日期：2010-07-15320℃；有效池容：500m，尺寸：φ9.00m×8.38m，锥体基金项目：国

8、家“十一五”科技支撑计划（2008BADC4B10）；国家“十一五”科技支撑计划（2008BADC4B15）高1.05m；水力停留时间HRT：14.0d；建筑结构：钢结33作者简介：蒲小东（1