万头猪场沼气发电工程热平衡影响因素研究_汪国刚

第5卷第11期环境工程学报Vol．5，No．112011年11月ChineseJournalofEnvironmentalEngineeringNov．2011万头猪场沼气发电工程热平衡影响因素研究汪国刚赵明梅宋刚王雪飞(辽宁北方环保集团，沈阳110031)摘要在分析万头猪场沼气发电工程热平衡及其影响因素基础上，详细阐述了系统热量收支衡算方法。通过算例表明，对于万头猪场的沼气发电工程而言，物料提温占厌氧发酵系统总热量需求的80%～88%，是厌氧消化系统热量需求的主要因素，其次是消化器的热损，占10%～17%，在发电余热回收量不低于沼气总能量40%的情况下，高寒地区的进料浓度应不低于6%，干猪粪进料量应不低于1000kg/d。关键词沼气工程沼气发电热量衡算中图分类号X505文献标识码A文章编号1673-9108(2011)11-2635-06Studyonheatbalanceinfluencingfactorsforbiogaspowergenerationprojectof10000pigfarmWangGuogangZhaoMingmeiSongGangWangXuefei(LiaoningBeifangEnvironmentalProtectionGroup，Shenyang110031，China)AbstractOnthebasisoftheanalysisofheatbalanceanditsinfluencingfactorsofthebiogaspowergenerationprojectof10000pigfarm，theheatbalancecomputingmethodwasexplainedindetail．Itshowsthatforthebiogaspowergenerationprojectof10000pigfarm，materialsheatingisamajorfactorofsystemenergydemandintheanae-robicfermentation，accountingfor80%to88%ofthetotalamount．Andthenitistheheatlossofthedigester，ac-countingfor10%to17%．Incasethatthewasteheatrecoveryisover40%ofthetotalenergyofmethanethefeedingconcentrationshouldbeabove6%incoldareas，andfeedingquantityofdrypigmanureshouldbemorethan1000kg/d．Keywordsbiogasproject;methanepowergeneration;heatbalancecalculate收稿日期:2010－05－28;修订日期:2010－07－06作者简介:汪国刚(1971～)，男，硕士研究生，高级工程师，主要从事农业废弃物资源化研究工作。E-mail:laes－wgg@163．com在全面建设社会主义新农村的目标下，用于处理畜禽粪便及各种生产、生活污水的沼气工程纷纷上马。据农业部统计数据显示:截至2008年年底，我国畜禽养殖场沼气工程达39510处，总池容451．476万m3，年产沼气约5．2亿m3。其中:大型沼气工程2761处，年产沼气约2．7亿m3;中型沼气工程12864处，年产沼气约1．8亿m3。而沼气发电是随着沼气综合利用技术的不断发展而出现的一项沼气利用技术，它利用沼气驱动发电机组发电，并充分利用发电机组的余热，提高系统综合热效率，从而达到环保和节能的目的。沼气发电以其低排放、低污染、节约能源、废物资源再利用等优点而倍受各国政府的关注，开发和利用沼气发电成为建设绿色环保工程的一项重要措施。热电联供技术可在解决沼气工程热能利用，提高沼气工程经济效益方面起到积极的作用，有效解决沼气发电工程热能平衡问题，对于在北方高寒地区推广沼气发电工程技术尤其重要［1，2］。1沼气发电工程热量衡算方法某万头猪场中温厌氧发酵沼气发电工程的工艺流程如图1所示。图1工艺流程图Fig．1Processflowdiagram环境工程学报第5卷沼气发电工程中采用热电联供技术，即厌氧发酵产生的沼气通过沼气发电机转化成电能和热能，电能直接自用或供给公用电网，发电机的余热回收后供给厌氧发酵系统增温。由此可知，在无外部热量输入的情况下，回收的发电机余热必须大于厌氧发酵系统维持恒温发酵所需的热量，方能实现沼气发电工程的自身热能平衡。即:E余≥Q总(0)式中:E余———回收的发电机余热(MJ/d);Q总———厌氧发酵系统所需总热量(MJ/d)。1．1发电机余热计算据有关资料提供的数据，效率