沼气发电机组综述
沼气发电的现状、前景及经济分析的基本要素
沼气发电的现状、前景及经济分析的基本要素沼气发电是随着大型沼气池建设和沼气综合利用的不断发展而出现的一项沼气利用技术，具有创效、节能、安全和环保等特点，是一种分布广泛且价廉的分布式能源。
近年来，我国对环境保护高度重视，鼓励利用新技术、新能源，以减轻温室效应和促进生态良性循环。
但是沼气发电的一次性投资相对较大，早期的资源、设备和材料投入等问题使人们不得不去关注沼气发电的经济效益，本期阐述了沼气发电行业的现状、前景以及项目经济分析的基本方法，并以一个具体的生活垃圾沼气发电项目为例，分析其经济效益。
一、沼气发电的现状与前景1、沼气发电政策支持力度不减沼气发电属于再生能源发电范畴，由于盈利模式不甚明朗的原因导致相关企业介入的初期无法实现规模盈利，这种状况会队企业参与到该市场中来的积极性造成较大打击。
但随着国家不断出台政策，对沼气发电进行补贴、以及规划布局指引以来，行业市场得到了极大的改善。
从国家政策发布性质看，一般属于规划类政策，主要是对行业的发展目标、路径以及布局进行规划。
如2013年5月，国家出台的《全国林业生物质能发展规划（2011-2020年）》，提出到2020年，建成林业生物质能种植、生产、加工转换和应用的产业体系，现代能源林基地对产业保障程度显著提高，培育壮大一批实力较强的企业。
到2015年，建成油料林、木质能源林和淀粉能源林838万公顷，林业生物质年利用量超过1000万吨标煤，其中，生物液体燃料贡献率为10%，生物质热利用贡献率为90%。
建成一批产业化示范基地。
到2020年，建成能源林1678万公顷，林业生物质年利用量超过2000万吨标煤，其中，生物液体燃料贡献率为30%，生物质热利用贡献率为70%。
2016年12月，国家发布了《生物质能发展“十三五”规划》，提出到2020年，生物质能基本实现商业化和规模化利用。
生物质能年利用量约5800万吨标准煤。
生物质发电总装机容量达到1500万千瓦，年发电量900亿千瓦时，其中沼气发电50万千瓦。
德国沼气工程现状分析
单个发酵柜容积为 150～300 m3，一般使用 4～ 8 个发酵柜并排作业。 发酵柜中的原料先经过干 发酵的水解和酸化阶段后进入湿发酵罐，进入产 乙 酸 和 产 甲 烷 阶 段 。 湿 发 酵 罐 容 积 为 1 000 ～ 2 000 m3。采用干湿同步发酵工艺能有效解决秸秆 等有机物干物质含量高的问题，提高厌氧分解效 果。 该工艺产气稳定，保证了沼气发电的持续稳 定性。 厌氧发酵结束时，通过换气系统向干式发 酵柜中通入空气，避免沼渣产生异味污染空气环 境。
自 2004 年 德 国 颁 布 《可 再 生 能 源 法 2004》 （Erneuerbare Energie Gesetz,EEG 2004）以来，全国 沼气工程数量由 20 世纪 90 年代的几百处， 增加 到 2008 年的 4 100 多处。
由图 1 可以看出，自 2004 年起，德国沼气工 程数量显著增加。 2005 年 沼 气 工 程 数 量 增 加 最 多，仅一年内就新建了 700 多处。 2008 年新建沼 气项目略有减少，只有 350 处左右。 根据 2009 年
沼气发电资料
沼气发电资料一、沼气发电介绍1、沼气主要成份S)、氮及沼气是一种混合气体，它的主要成分是甲烷，其次有二氧化碳、硫化氢(H2其他一些成分。
沼气的组成中，可燃成分包括甲烷、硫化氢、一氧化碳和重烃等气体；不可燃成分包括二氧化碳、氮和氨等气体。
在沼气成分中甲烷含量为55%～70%、二氧化碳含量为28%～44%、硫化氢平均含量为0.034%。
沼气依据其原料、生产过程等的不同, 其成分组成有很大的区别。
2、沼气的燃烧特性甲烷燃点在650～750℃之间，且沼气中高浓度的二氧化碳对其有阻燃作用, 因此沼气发动机的改装过程中要尽量提高甲烷的燃烧速度。
沼气中的硫化氢对发电设备有很强的腐蚀作用, 硫化氢含量高于0.1% 的沼气在用于发电时应严格脱硫。
沼气在燃烧过程中空气的混入量对其燃烧特性有很大的影响。
研究表明, 燃气组成变化时火焰及其动态变化与火焰的分层结构有强烈的依赖关系。
在沼气中加入少量的氢气可以明显地改善沼气的燃烧性能。
在沼气中加入少量的氢气( 5%、10%、15%, 以能量计), 并以此为燃料, 在一定速度下研究了不同的氢气比例对火花点燃式发动机的性能、排放、燃烧的影响。
结果表明, 氢气的加入明显增加了沼气的燃烧率, 减少了沼气燃烧的限制, 在制动热效率和制动能量上有明显的改善，然而高于15%的氢含量并没有导致相对较高的燃烧。
3、沼气发酵工艺温度沼气产生于有机物质的厌氧发酵, 它是甲烷细菌的代谢产物. 产生沼气的先决条件除了缺氧以外, pH值应该在6.5和7.5之间, 温度应控制在一定范围。
沼气池的温度条件分为:①常温发酵 (也称为低温发酵)10℃～30℃，在这个温度条件下，嗜低温菌的发酵期大约在90天至120天，产气率可为0.15～0.3 m3/m3.d。
②中温发酵 30℃～45℃，在这个温度条件下，中温菌的发酵期大约25天至30天,池容产气率可达1m3/m3.d左右。
③高温发酵 45℃～60℃，在这个温度条件下，嗜热菌的发酵期大约10天,池容产气率可达2～2.5 m3/m3.d。
4种沼气发电方案与优缺点分析
4种沼气发电方案与优缺点分析1 常用的沼气处理方案以1000t/d焚烧厂为例分析，渗沥液处理系统产生的沼气量约9000 m3/d，沼气送入除湿装置，除去沼气中的水分，之后进入过滤装置，过滤出沼气中的颗粒杂质。
清洁沼气通过压缩机送入沼气储罐，沼气低位热值约取20 MJ/m3。
1.1 设置沼气燃烧器，回焚烧炉焚烧（方案1）该方案是将渗沥液厌氧处理过程中产生的沼气经沼气燃烧器送入焚烧炉燃烧，整套系统的热量增加，实现了对资源的回收利用。
沼气燃烧器位置一般设在辅助燃烧器附近。
沼气喷入焚烧炉内燃烧，增加了锅炉的蒸发量，相应地也增加了汽轮发电机组的发电量。
发电厂热效率按21.5%计算，沼气低位热值约为20 MJ/m3，每小时发电量为448kWh。
沼气上网发电量每小时约为403kWh，年上网发电量为3.22x106kWh。
垃圾焚烧发电厂上网电价一般为0.65元，每年可以增加收入约210万元，则30a特许经营期共讨约6300万元。
1.2 设置沼气回喷入炉焚烧装置，但无点火设备（方案2）该方案设置沼气回喷入炉焚烧装置，但不设置点火设备。
其工艺流程见图1。
回喷枪将沼气供向有垃圾火焰的部分，并且通过二次燃烧空气的供给，在氧气浓度升高的情况下即使未燃尽的垃圾也可以发生自燃，因此将其位置设置在炉排燃烧段侧壁但比垃圾层高的位置。
因此处温度较高，约1000°C, 故回喷枪材质选用不锈钢或合金钢。
沼气燃烧所需的燃烧空气是焚烧垃圾所用燃烧空气的一部分。
沼气在使用时低压向炉内供应沼气，在不使用时由冷却空气冷却，以防止沼气长管热烧伤。
另外，沼气长管通过沼气后，可能会因沼气中的H2S结露而发生腐蚀，为防止此问题出现，在沼气停止供应时通过压缩空气将管道内残留的沼气吹扫干净。
另外，需设1套火炬沼气燃烧处理装置，当焚烧炉停炉时，可通过管道输送至火炬高空燃烧处置。
在运行过程中，沼气被送入焚烧炉后，经焚烧会释放自身热量。
热效率、年发电量等与沼气燃烧器基本相同，30a特许经营期共计约6300万元。
(完整版)沼气发电机.
目录目录 (1)一、国内外沼气发电技术进展状况 (2)二、沼气发电机组的应用现状及前景 (10)三、沼气发电机组的概述 (12)1、沼气发电机组的结构简介 (12)2、沼气发动机的结构 (13)3、沼气发动机的进气过程 (14)4、沼气发动机的关键技术 (14)四、国内外沼气发电机组的优劣比较 (15)五、国内外发电机组效益差异分析 (17)六、结论 (22)一、普通发动机的结构概述图一发动机结构示意图发动机（见图一）是一台由许多机构和系统组成的复杂计起，现代汽车发动机的结构形式很多，即使是同一类型的发动机，其具体构造也是各种各样的，但就其总体功能而言，基本上都是由如下的机构和系统组成：曲柄连杆机构、配气机构、供给系、润滑系、冷却系和启动系。
如果是汽油机还包括点火系，若为增压发动机则还应有增压系统。
若是电喷发动机还有其独特点火系、燃油供给系和电子控制系统等。
各部分功用如下：1、曲柄连杆机构曲柄连杆机构是发动机实际工作循环，完成能量转换的主要运动部件。
它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。
在做功过程中，活塞承受燃气压力在气缸内做直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力，而在进气、压缩和排气过程中，飞轮释放能量把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。
2、配气机构配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启、关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。
配气机构大多数采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。
3、燃料供给系汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中，柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。
4、润滑系润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损，并对零件表面进行清洗和冷却，润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。
500kW沼气燃气发电机组说明书
第一章发动机主要性能数据一、技术规格和主要技术数据（一）发动机技术规格（二）发动机主要技术数据1、配气相位（以曲轴转角计）进气门：开启始点（上止点前）11°±7°关闭终点（下止点后）51°±7°排气门：开启始点（下止点前）51°±7°关闭终点（上止点后）11°±7°2、气门冷间隙：进气门0.40±0.05mm 排气门0.45±0.05mm3、点火提前角：（上止点前）38°±2°4、火花塞电极间隙：0.65～0.85mm5、主要螺栓、螺母扭紧力矩（N.m）主轴承螺母：1176～1372（或以490N.m扭矩扭紧，再转60°～70°）气缸盖螺母：320～360 （按交叉顺序以100、200、320～360N.m扭矩分三次轮换均匀旋紧）连杆螺母： 250～270曲轴平衡块螺栓：550+50 （以150、300、550+50N.m扭矩分三次轮换均匀旋紧）减震器安装螺栓：180～220飞轮固定螺栓：500～550二、主要附件技术规格1、点火控制器型号：CPU-12V1902、点火线圈型号：DQ170T3、火花塞铭牌：STITT型号：807BEX13.5型式：冷型4、电控混合器型号：T31型式：膜片式5、调速器铭牌：WOODWARD型号：2301A型式：全电式电源：24VDC6、压力调节阀铭牌：FISHER型号：FSS202CMB型式：膜片式7、电磁阀型号：ZCT-80B型式：防爆式防爆等级：B、C电源：24VDC8、机油滤清器型式：纸质滤芯旁通阀开启压力：200kPa9、离心式滤清器转子转速：5000r/min通过能力：16～18L/min（油温75℃，压力600kPa）10、机油冷却器型式：水冷翅片式11、水泵型式：离心式转速：1909r/min排量：1000L/min扬程：20m12、空气滤清器型式：干式、纸质滤芯标定空气流量：2400m3/h总成原始阻力：3.2kPa12、启动电机型号：ST710功率：11kW电压：24V转向：顺时针（自启动小齿轮端视）13、增压器型号：H145-S60型式：径流式增压器流量：0.6 kg/s压比：1.75～1.80转速：42000r/min16、中冷器型式：水冷翅片式第二章发动机的安装一、发动机的吊装发动机应通过机体自由端一个起重吊挂和机体输出端的两个起重吊耳，用起重吊杆和钢丝绳吊装，不得在其他部位吊装。
沼气发电系统综述
Science &Technology Vision科技视界作者简介:张斌(1982—),男,山东泰安人,国网技术学院,讲师,研究方向为热能动力。
王丽娜(1981—),女,山东招远人,国网技术学院,讲师,研究方向为电厂化学。
1沼气资源的特点沼气是有机物质在厌氧条件下,经过微生物的发酵作用而生成的一种混合气体。
沼气是多种气体的混合物,一般含甲烷50~70%,其余为二氧化碳和少量的氮、氢和硫化氢等。
其特性与天然气相似。
沼气无色、无味、无毒,比空气轻,难溶于水,易燃。
沼气是性能较好的燃料,纯燃气热值为21.98MJ /m 3(甲烷含量60%、二氧化碳含量32%)时,属中等热值燃料,沼气还是可再生能源。
因此,高效的利用沼气资源,可以有效的减少污染,也使资源得到了综合利用。
2沼气发电动力装置2.1沼气发电动力装置的选择沼气以燃烧方式发电,是利用沼气燃烧产生的热能直接或间接地转化为机械能并带动发电机而发电。
沼气可以被多种动力设备使用,如内燃机、燃气轮机、锅炉等。
对于采用沼气发动机(内燃机)、燃气轮机和锅炉(蒸汽轮机)发电这三种形式来说,前两者燃料燃烧释放的热量通过动力发电机组和热交换器转换再利用,相对于不进行余热利用的锅炉(蒸汽轮机)机组,其综合热效率要高。
而采用沼气发动机方式的结构最简单,而且具有成本低、操作简便等优点。
在4MW 以下的功率范围内,采用内燃机有较高的利用效率。
相对燃煤、燃油发电来说,沼气发电的特点是功率小,对于这种类型的发电动力设备,国际上普遍采用内燃机发电机组进行发电,否则在经济上不可行。
沼气发动机一般分为压燃和点燃两种型式。
压燃式发动机使用的是柴油、沼气两种燃料,发动机首先通过压燃少量的柴油从而将沼气点燃进行燃烧做功。
压燃式的优点是可调节柴油/沼气燃料比,能够适应沼气量和甲烷浓度的变化,当沼气不足甚至停气时,发动机仍能正常工作。
缺点是系统较为复杂,发动机价格也高。
点燃式发动机特点是系统简单,操作方便,不需要辅助燃料,但受沼气供应的影响,适合于沼气供应稳定的情况。
利用沼气发电方案
一．沼气的气体组成特点沼气是一种具有较高热值的可燃气体，其主要成分是甲烷，杂质及有害成分燃气组分甲烷CH4丙烷C3H8丁烷C4H10其他炭氢化合物CnHm一氧化碳CO氢气H2二氧化碳CO2氧气O2氮气N2低热值MJ/Nm3天然气98.000.300.300.40 1.0036.20沼气60.00少量少量35.00少量26.00利用活塞式内燃机发电，每立方沼气一般可发电2.3度以上。
以单台500kW沼气机组长期运行（400kW）为例，耗气量为174m3/h。
甲烷的热值为 35.9MJ ／立方米。
沼气的热值 20MJ 立方米 ~25MJ／立方米二. 燃气净化要求：沼气是一种清洁的燃气，1512Z系列沼气发电机组一般经过滤后可直接接入机组进气管路，不需升压，可适应零压或负压气源。
如沼气中硫含量高于标准应进行成分含量气态碳氢化合物：无限制氢气：＜10%硫化物，包括硫化氢：＜500mg/10kWh氯氟化合物，主要是氯氟甲烷：＜100mg/10kWh硅：＜5mg/10kWh氨：＜50mg/10kWh液态的油及碳氢化合物：＜5mg/10kWh颗粒：＜3mg/10kWh热值在21~42MJ/m3压力范围5kPa~400kPa（需根据不同的压力选用合适的调压阀）。
燃气温度范围：0~65℃。
过滤精度：50um。
三. 技术参数①沼气发动机主要技术参数型号： G12V190ZLDTZ G12V190ZLDZ-2型式：四冲程、火花塞点火、增压中冷、增压前混合气缸排列：12缸V型、60°夹角 12缸V型、60°夹角缸径×行程（mm）：190×210 190×210活塞总排量（L）：71.5 71.5标定转速（r/min）： 1500 1000空载最低稳定转速（r/min）：700 600标定功率（kW）：800（12小时功率） 550（12小时功率）燃气压力(kPa) ：5~400 5~400热耗率(kJ/kW·h) ：≤11000≤11000机油消耗率(g/kW·h ) ：≤1.6≤1.6排气温度(涡轮前)(℃) ：≤650≤650出水温度(℃) ：≤90≤90中冷器进水温度(℃) ：≤45≤45机油温度(油底壳内℃) ：≤90≤90主轴道机油压力(kPa) ：500～800 500～800调速方式：电子调速电子调速起动方式：DC24V电马达起动 DC24V电马达起动稳定调速率(%)：≤5≤5冷却方式：双温双循环、半开式强制水冷润滑方式：压力润滑和飞溅润滑曲轴转向(自飞轮端视) ：逆时针逆时针②③燃气发电机组主要技术参数机组参数机组型号： 500GF-NK1发动机型号：G12V190ZLDZ-2发电机型号：1FC6 454-6TA42控制柜型号：KC500A-T1额定功率： 500kW额定转速： 1000r/min额定电压： 400V起动方式： 24V直流电起动操纵方式：远距离电控/手动大修期：20000h外形尺寸：5120×2040×2249mm质量：12000kg④机组主要电气指标⑤排气余热回收装置（可产生热水或蒸气，综合效率可达70％）四. 100kW沼气发电机组效益分析以单台100kW机组长期运行为例，持续功率以80kW为宜，其效益分析如下：机组年运行时间：机组正常的维护保养平均按2天计，机组每月运行按28天计，一年运行28天×12月×24小时=8064小时。