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②做好畜禽粪便的再利用。
做好畜禽粪便的再利用,要求在经营思路上,树立可持续发展的理念,具体措施上合理规范畜禽的粪便再生产。如可建沼气池在畜舍旁,便于随时将畜禽产生的粪便排进池内,用以生产沼气,这样可大大节约能源,同时还可以有效改善畜舍环境;同时,发酵的畜禽粪便是优质的有机肥,可用作植物的底肥;发酵的畜禽粪便也可回收,送进肥料工厂加工为商品肥,这样还能大为减少生产的成本,农牧结合,良性循环。
③畜牧处环境保持清洁。
畜牧处应减少舍内微生物、微粒,对畜禽舍进行适当除臭,保持通风、干燥,做到粪水分离,对畜禽及时清粪和污物,提供给畜禽舒适、良好的生存环境,这样才能保障畜禽的健康成长。
沼气是由各种有机物质在适宜温度、湿度及无空气的条件下,经过微生物的发酵作用产生的一种可燃气体。沼气的主要成分是CH4,含量为50%~70%;另外还含有30%~40%的CO2,0%~5%的N2,以及少量的H2、H2S、NH3、硫醇、硫醚和微量的不饱和烃垃圾渗滤液处理厌氧工艺过程中会产生大量的沼气,通常1m3垃圾渗滤液会产生15~30m3的沼气。
1垃圾焚烧发电厂沼气回收利用
沼气的热值约为36090kJ/m3,如果用内燃机来发电的话,每立方米纯净甲烷可以发电4kWh。当沼气中甲烷含量为60%~70%时,其低位热值为20934~25120kJ/m3。用内燃机发电每立方米沼气可以发电1.8~2kWh。沼气具有无烟、少灰、不产生污染等特性。将沼气中的C02提取后还可以把沼气制成天然气:CNG(压缩天然气)和LNG(液化天然气)。
1.1沼气燃烧
沼气通过沼气锅炉直接燃烧可以生产热水和蒸汽,多余的沼气通过火焰炬燃烧后排入大气,以便减少对环境的污染。这种应用方式一般用在沼气量较少,又没有稳定的热用户情况下使用。沼气燃烧原理如图1示。
1.2沼气发电
沼气通过内燃机发电是沼气能量利用的一种有效形式。沼气的能量在沼气发电过程中经历由化学能一热能一机械能一电能的转化过程,其能量转化效率受热力学第二定律的限制,热能不能完全转化为机械能,热能的卡诺循环效率小于40%,大部分能量随废气排掉。因此,将发动机的废气回收是提高沼气能量总利用效率的有效途径,有余热回收的发电系统总效率可以达到60%~70%。一般稍大点的沼气内燃机发电项目可以将内燃机产生的高温废气(420~550°C)导入余热锅炉,余热锅炉产生的热水和蒸汽提供给生产和生活使用。在垃圾焚烧发电厂中以沼气为燃料的内燃机可以不再另设余热锅炉,可以直接利用垃圾焚烧余热锅炉回收内燃机的废气余热,从而简化了系统,减少了投资。采用这种工艺每立方米沼气通过内燃机可以生产1.8~2kWh的电能,通过垃圾焚烧发电厂余热锅炉回收废气的余热发电还可以生产0.7kWh的电能,目前可再生能源发电上网电价为0.65元/kWh,经济效益显著。
在4000kW以下的功率范围内,采用内燃机具有较高的利用效率。相对燃煤、燃油发电来说,沼气发电功率小。对于这种类型的发电动力设备,国际、国内普遍采用内燃机发电机组进行发电,否则运行不经济。因此,采用沼气发动机(内燃机)和发电机组是目前利用沼气最经济和有效的途径。在理论上沼气也可利用燃气轮机发电,但沼气项目的规模要大,否则运行经济性差。沼气燃烧发电和余热回收利用工艺如图2所示。
沼气在导入内燃机时一般需要进行预处理并经过稳压防爆装置。由于沼气中含有少量的H2S气体,该气体对发动机有强烈的腐蚀作用,因此沼气必须先进行脱硫。通常用氧化铁作为脱硫剂,而且可以反复再生使用,另外沼气中含有的饱和水需要去除。沼气作为燃气,其流量调节是基于压力差实现的,为了使调节准确,必须确保沼气压力稳定,因此在沼气进气管路上安装稳压装置。另外,为了防止进气管路回火引起沼气管路发生爆炸的问题,应在沼气供应管路上安装防回火与防爆装置。
沼气发动机一般由柴油机改造而成,分为压燃式和点燃式两种。
压燃式发动机采用柴油和沼气双燃料,通过压燃少量的柴油以点燃沼气进行燃烧做功。这种发动机的特点是可调节柴油与沼气的燃料比,当沼气供应正常时,发动机引燃油量可保持基本不变,只改变沼气供应量来适应外界负荷变化;当沼气不足甚至停气时,发动机能够自动转为燃烧柴油的工作方式。这种方式一般用在小型沼气发电项目中,对供电负荷可靠性连续性要求较高的场合般不会并网运行。缺点是系统复杂,所以大型沼气发电并网工程往往不采用这种发动机,而采用点燃式沼气发动机。
点燃式沼气发动机的特点是结构简单,操作方便,一般采用较低的压缩比,用火花塞使沼气和空气混合气点火燃烧,而且无需辅助燃料,适合在中大型沼气工程上使用。沼气通过内燃机燃烧,产生的废气可以采用热交换器或者余热锅炉回收利用,该系统稍微复杂,但具有较好的经济效益、环保效益和社会效益。
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