沼氣生產(chǎn)利用技術(shù)

沼氣作為能源利用已有很長(zhǎng)的歷史。我國(guó)的沼氣最初主要為農(nóng)村戶用沼氣池，20世紀(jì)70年代初，為解決的秸稈焚燒和燃料供應(yīng).不足的問(wèn)題，我國(guó)政府在農(nóng)村推廣沼氣事業(yè)，沼氣池產(chǎn)生的沼氣用于農(nóng)村家庭的炊事來(lái)逐漸發(fā)展到照明和取暖。目前，戶用沼氣在我國(guó)農(nóng)村仍在廣泛使用。我國(guó)的大中型沼氣工程始于1936年，此后，大中型廢水、養(yǎng)殖業(yè)污水、村鎮(zhèn)生物質(zhì)廢棄物、城市垃圾沼氣的建立拓寬了沼氣的生產(chǎn)和使用范圍。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)人民生活水平的提高，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，大廢棄物發(fā)酵沼氣工程仍將是我國(guó)可再生能源利用和環(huán)護(hù)的切實(shí)有效的方法。

自80年代以來(lái)建立起的沼氣發(fā)酵綜合利用技術(shù)沼氣為紐帶，物質(zhì)多層次利用、能量合

理流動(dòng)的高效農(nóng)產(chǎn)模 式，巳逐漸成為我國(guó)農(nóng)村地區(qū)利用沼氣技術(shù)促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的有效方法。通過(guò)沼氣發(fā)酵綜合利用技術(shù)沼氣用于農(nóng)戶生活用能和農(nóng)副產(chǎn)品生產(chǎn)、加工，沼液用料、飼料、生物農(nóng)藥 、培料液 的生產(chǎn)，沼渣用于肥料、的生產(chǎn)，我 國(guó)北方推廣的塑料大棚、沼氣池、禽畜舍和相結(jié)合的"四位一體 "沼氣生態(tài)農(nóng)業(yè)模式、中部地區(qū)的以沼氣為紐帶的生態(tài)果園模式、南方建立的"豬一果"模式 、以及其他地 區(qū)因地制宜建立的"養(yǎng)殖一沼氣植"、"豬一沼一魚(yú)"和"草一牛一沼"等模式都是以業(yè)為龍頭，以沼氣為紐帶，對(duì)沼氣、沼液、沼渣的多層次利用的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，沼氣發(fā)酵綜合利用生態(tài)農(nóng)業(yè)模建立使農(nóng)村沼氣和農(nóng)業(yè)生態(tài)緊密結(jié)合起來(lái)，是改善農(nóng)村環(huán)境衛(wèi)生的有效措施，是發(fā)展綠色種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)的有效途徑 ，已成為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。

沼氣燃燒發(fā)電是隨著大型沼氣池建設(shè)和沼氣綜合利用的不斷發(fā)展而出現(xiàn)的一項(xiàng)沼氣利用技術(shù)，它將厭氧發(fā)酵處理產(chǎn)生的沼氣用于發(fā)動(dòng)機(jī)上，并裝有綜合發(fā)電裝置，以產(chǎn)生電能和熱能。沼氣發(fā)電具有創(chuàng)效、節(jié)能、安全和環(huán)保等特點(diǎn)，是一種分布廣泛且價(jià)廉的分布式能源。

沼氣發(fā)電在發(fā)達(dá)國(guó)家已受到廣泛重視和積極推廣。生物質(zhì)能發(fā)電并網(wǎng)在西歐一些國(guó)家占能源總量的10%左右。

我國(guó)沼氣發(fā)電有30多年的歷史，在"十五"期間研制出20~600kW純?nèi)颊託獍l(fā)電機(jī)組系列產(chǎn)品，氣耗率0.6~0.8m0/kw h(沼氣熱值~>21MJ/m0)。但國(guó)內(nèi)沼氣發(fā)電研究和應(yīng)用市場(chǎng)都還處于不完善階段，特別是適用于我國(guó)廣大農(nóng)村地區(qū)小型沼氣發(fā)電技術(shù)研究更少，我國(guó)農(nóng)村偏遠(yuǎn)地區(qū)還有許多地方嚴(yán)重缺電，如牧區(qū)、海島、偏僻山區(qū)等高壓輸電較為困難，而這些地區(qū)卻有著豐富的生物質(zhì)原料。如能因地制宜地發(fā)展小沼電站，則可取長(zhǎng)補(bǔ)短就地供電。

燃料電池是一種將儲(chǔ)存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能， 直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。當(dāng)源源不斷地從外部向燃料電池供 給燃料和氧化劑 時(shí)，它可以連續(xù) 發(fā)電。依據(jù) 電解質(zhì)的不同，燃料電池分為堿性燃料電池(AFC)等。

燃料電池不受卡諾循環(huán)限制，能量轉(zhuǎn)換效率高，潔凈、無(wú)污染、噪聲低，模塊結(jié)構(gòu)、積木性強(qiáng)、比功率高，既可 以集中供電，也適合分散供電。 燃料電池將是21世紀(jì)最有競(jìng)爭(zhēng)力的高效、清潔的發(fā)電方式 ，它將在潔凈煤燃料電站 、電動(dòng)汽車、移動(dòng)電源、不間斷電源、潛艇及空間電源等方面 ，有著廣泛的應(yīng)用前景和巨大的潛在市場(chǎng)。

沼氣燃料電池是最新出現(xiàn)的一種清潔、高效、低噪音的 電裝置，與沼氣發(fā)電機(jī)發(fā)電相比，不僅出電效率和能量利用率高，而且振動(dòng)和噪音小，排出的氮氧化物和硫化物濃度低，因此是很有發(fā)展前途的沼氣利用工藝，將沼氣用于燃料 電池發(fā)電，是有效利用沼氣 資源的一條重要途。我國(guó)的燃料電池研究始于1958年。但是，由于多年來(lái)在燃料電池研究方面投入資金數(shù)量很少，就燃料電池技術(shù)的總體水平來(lái)看，與發(fā)達(dá)國(guó)家尚有較大差距。燃料電池的出現(xiàn)與發(fā)展，將會(huì)給便攜式電子設(shè)備帶來(lái)一場(chǎng)深刻 的革命，并且還會(huì)波及到汽車業(yè)、住宅以及社會(huì)各方面的集中供電系統(tǒng) 。

對(duì)于以農(nóng)業(yè)為主的中國(guó)，沼氣技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域正發(fā)揮著很大的作用，目前，國(guó)家制定法律法規(guī)中有許多發(fā)展農(nóng)村沼氣的有關(guān)政策規(guī)定，并在全國(guó)各地大力推動(dòng)大中型沼氣工程建設(shè)，并且進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)、工藝和 自動(dòng)控制技術(shù)水平。預(yù)計(jì)到2015年，處理工業(yè)有機(jī)廢水的大中型沼氣工程達(dá)2500座 ，形成年 生產(chǎn)沼氣能力40億立方米 ，相當(dāng)于 343萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，年處理工業(yè)有機(jī)廢水37500萬(wàn)立方米 。農(nóng)業(yè)廢棄物沼氣工程到2015年累計(jì)建成近4100個(gè)，形成年生產(chǎn)沼氣能力4.5億立方米，相當(dāng)于58萬(wàn)噸 標(biāo)準(zhǔn)煤 ，年處理 糞便 量1.23億噸 ，從而解決全國(guó)集約化養(yǎng)殖場(chǎng)的污染治理問(wèn)題 ，使糞便得到資源化利用。