沼气燃烧发电
沼气发电的工作原理及应用
沼气发电的工作原理及应用工作原理沼气发电是利用沼气作为燃料，通过发电机将沼气能量转化为电能的过程。
其工作原理如下：1.沼气产生：沼气是一种由有机废弃物经过厌氧发酵产生的混合气体，主要成分为甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）。
有机废弃物如农业废弃物、污水、畜禽粪便等被储存在密闭容器（沼气池）中进行发酵，细菌在无氧条件下分解有机物质产生沼气。
2.沼气收集与净化：沼气从沼气池中通过管道收集起来，经过净化处理以去除其中的杂质和硫化物等。
净化后的沼气可以用于供暖、烹饪和发电等多种用途。
3.燃料处理：为了使沼气适合用于发电机的燃烧，需要将沼气中的水分、硫化物和其他杂质去除。
燃料处理系统一般包括压缩、冷凝和脱硫等工艺，以确保沼气能够稳定、高效地燃烧。
4.发电系统：净化后的沼气进入发电机，燃烧时释放出热能驱动发电机转动，同时通过发电机产生的磁场感应产生电能。
电能经过变压器升压后，输出为供电网可用的交流电。
应用领域沼气发电在以下领域具有重要的应用价值：1. 农业领域•畜禽养殖：沼气发电可以利用畜禽粪便等有机废弃物产生的沼气，既解决了废弃物处理问题，又能为农户提供清洁能源，并将多余的电能供电给农业设施。
•农作物残渣利用：农业废弃物如秸秆、稻草等可以通过深度分解产生沼气，用于供暖和发电。
这不仅减少了废弃物的处理成本，还为农业生产提供了绿色能源。
2. 工业领域•污水处理厂：沼气发电可以利用污水处理厂产生的污泥来产生沼气，不仅减少了废弃物的处理量，还能降低能源成本，并为污水处理厂提供可再生的能源供应。
•食品加工厂：食品加工厂产生的有机废弃物可以被转化为沼气，用于供电和供暖，节约能源成本，减少环境污染。
3. 生活领域•农村生活：沼气发电可以为农村地区提供清洁能源，用于烹饪、供电和供暖等生活用途，改善能源结构，提高生活品质。
•城镇生活：将垃圾处理厂的有机废弃物转化为沼气，用于城市的热力供应和发电，减少温室气体排放，降低对化石能源的依赖。
浅谈沼气发电
相 比国外技术而言 。我 国技术 在加工制造工艺和材质等 方面都存在着较 大的差距 。我国研制 的全烧沼气发动机 的排 气温度过高 ，气 阀、气缸盖易坏 、易损 。因此 ，国产的沼气发 电 机组 的整体转换效率较低 。对于单机容量在 ０．２—０．６ＭＷ 的发 电机组 ．其发电效率 可以达到 ２７％一３０％，气耗率 ０．５７．０．７Ｏ ｋＷｈ（沼气热值约为 ２１ＭＪ／１１１ ），但这仍 比发达 国家同类型 的 沼气发 电机组的发 电效率低近 ５－６个百分点。
２ 国 内外 沼气发 电技 术现 状
我国沼气发电研 发工作有 ２０多年的历史 ，现 已有 大中 型沼气 工程 ２０００多座 ，户用农 村沼气 池 １０６０万 户 ，数量位 居世界第一 。我 国的沼气发电在技术方 面以及运行管理等方 面都已达到国际先进水平 。
在发达 国家如美 国的能源农场 、德 国的可再生 能源促进 法 的颁布 、日本的阳光工程 、荷兰 的绿色能源 等 ，都 已得 到广 泛 的推广与应用 。此外 ，沼气发 电的并网 比例 随着发 电和电 网技 术 的 逐 渐成 熟 也 呈 逐 年 增 长 的 趋 势 。
５ 沼气发 电产 业化 发展 的 主要 障碍
气发 电主要有沼 气燃烧 发 电与 沼气燃料 电池发 电两 大形式 ， 。
我 国沼气发 电的研究 和应 用在近十年 中发展 比较缓慢
主要
一 …
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。
《沼气发电技术》课件
沼气发电技术的历史与发展
沼气发电技术最早起源于20 世纪初，当时主要用于处理 城市垃圾和污水处理厂的废 弃物。
随着环保意识的提高和可再 生能源的推广，沼气发电技 术在全球范围内得到了广泛 应用和发展。
目前，沼气发电技术已经成 为一种重要的可再生能源利 用方式，尤其在发展中国家 ，由于其具有环保、节能、 资源循环利用等优点，得到 了政府的大力支持和推广。
05 沼气发电技术的发展前景与挑战
CHAPTER
沼气发电技术的发展前景
能源结构调整
随着全球能源结构的调整，可再 生能源的需求日益增长，沼气作 为一种可再生、低碳、环保的能 源，具有广阔的发展前景。
技术进步
随着科技的不断进步，沼气发电 技术也在不断完善，提高了发电 效率和稳定性，降低了成本。
市场需求
传统发电技术效率相对较低，而沼气发电技术效率较高。
成本
沼气发电技术初始投资较大，但长期运营成本较低；传统发电技术初 始投资较小，但长期运营成本较高。
03 沼气发电技术的工艺流程
CHAPTER
沼气发酵工艺流程
01
厌氧消化
在厌氧环境中，通过厌氧微生物的 作用，将有机物转化为沼气。
消化器
进料液在消化器中经过一段时间的 消化反应，产生沼气。
CHAPTER
沼气发电技术在农业领域的应用
农业废弃物资源丰富
农业废弃物如畜禽粪便、农作物秸秆等，是沼气发酵的主要原料 ，为沼气发电提供了充足的原料保障。
促进农业循环经济发展
沼气发电可以实现废弃物的资源化利用，推动农业废弃物从“污染 物”向“资源”的转变，促进农业循环经济的发展。
改善农村环境质量
沼气发电机原理特性
一、沼气的动力燃烧特性沼气所以能作为燃料是由于含有50%以上的甲烷。
一般沼气中含甲烷60～70%。
每立方米沼气的低热值约为5000～6000千卡，具有较高热值。
由于沼气中含有二氧化碳，使其火焰的传播速度降低，因此在内燃机内有良好的抗爆性能，甲烷的辛烷值在105～115之间，而沼气还高些，可高达135。
由于抗暴性能良好，发动机就可以选用较高的压缩比，因此同样工作容积的内燃机，在使用沼气时就可以获得不低于原机的功率。
比如在农村中大量拥有的农用柴油机，在燃用沼气或双燃料工作时，可以获得与原机相当的功率。
这就使得在配套机具上带来方便，以S195型马力柴油机为例，原配有二种以上水泵，以及手扶拖拉机、打米、饲料粉碎、发电等作业机具，其配套转速与功率均已定下多年，如要变动，重新为沼气动力研制这么一大套新产品，势必事倍功半，难以推广。
二、柴油内燃机用沼气的改装方法柴油机和点燃型发动机（汽油发动机）是最经济的内燃机。
这两种发动机用沼气作为燃料之前必须进行改装，为燃烧室提供适合的混合气，即在化油器前增加一个沼气—空气混合器。
沼气发动机一般分为压燃式和引燃式两种。
压燃式发动机采用柴油—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/沼气比，当沼气不足甚至停气时，发动机仍能正常工作。
缺点在于系统复杂，所以大型沼气发电工程往往不采用这种发动机。
而多采用引燃式沼气发动机也称全烧式沼气发动机，其特点是结构简单，操作方便，而且无需辅助燃料，适用大中型沼气工程下工作。
柴油机改装为引燃式沼气发动机，除了在化油器前增加一个沼气—空气混合器之外，还需加装一个电点火系统，同时增加火花塞。
{$page}三、沼气—柴油双燃料发动机的操作方法及注意事项（一）、使用方法1、起动：关闭沼气阀，按柴油机的起动方法，用柴油起动操作方法与未改装前一样。
2、起动后的操作：起动后带上负荷，将柴油机油门放在合适的位置（一般放在中间偏低一点位置），待发动机运转正常后，慢慢地打开沼气阀门输入沼气。
生物质能发电分类
生物质能发电分类生物质发电是利用生物质具有的生物质能进行发电的一种技术。
大致分为农林生物质发电、垃圾焚烧发电和沼气发电，而农林生物质发电从发电技术上又可分为直接燃烧发电和混合燃烧发电。
生物质发电技术是目前生物质能应用方式中最普遍、最有效的方法之一。
我国生物质发电主要有：蔗渣燃烧发电，垃圾燃烧发电，稻壳秸秆燃烧发电生物质发电是利用生物质所具有的生物质能进行的发电，是可再生能源发电的一种，包括农林废弃物直接燃烧发电、农林废弃物气化发电、垃圾焚烧发电、垃圾填埋气发电、沼气发电。
生物质气化是在一定的热力学条件下，借助空气（或氧气），水蒸气的作用，使生物质的高聚物发生热解，氧化，还原重整反应，最终转化为一氧化碳，氢气和低分子烃类等可燃气体。
生物质发电是利用生物质所具有的生物质能进行的发电，是可再生能源发电的一种。
形式如下:1.直接燃烧发电（放在锅炉中直接燃烧，采用流化床燃烧，要求将生物质粉碎至一定的粒度）2.混合燃料发电（与煤混合后燃烧，设备要求高；）3.气化发电（分为内燃机发电，燃气轮机发电，燃气-蒸汽联合循环发电，燃料电池发电）4.沼气发电。
5.生物质垃圾焚烧发电。
生物质发电技术分类（按发电方式划分）直接燃烧发电：将生物质放入锅炉中直接燃烧，产生的蒸汽带动蒸汽轮机及发电机发电。
混合燃烧发电：将生物质和煤混合进行燃烧发电，可分为两种方式：一种是直接将生物质与煤混合后投放燃烧，另一种是将生物质气化产生的燃气与煤混合燃烧。
垃圾发电：以焚烧发电的形式为主，垃圾焚烧发电是利用锅炉燃烧技术产生的热量将水加热后获得蒸汽推动汽轮机带动发电机发电。
沼气发电：利用工农业或城镇生活中产生的大量有机废弃物经厌氧发酵处理产生的沼气驱动发电机组发电。
气化发电：生物质在气化炉中转化为气体燃料，经一系列的净化冷却后直接进入燃气机中燃烧发电或者直接进入燃料电池发电。
沼气发电机工作原理
沼气发电机工作原理
沼气发电机通过将沼气与空气混合，然后在内燃机中进行燃烧，从而释放能量驱动发电机发电。
具体工作原理如下：
1. 供应沼气：沼气是由生物质（如动物粪便、植物残渣等）在缺氧条件下经过发酵产生的气体。
沼气发电机通常通过管道或罐车将沼气供应至发电机。
2. 过滤与处理：由于沼气中可能含有杂质，如水蒸气、硫化氢、颗粒物等，需要通过过滤和处理设备进行降温、脱水以及脱硫等处理，以保护内燃机正常运行。
3. 混合燃料：处理后的沼气与空气按一定比例混合，以获得适当的燃烧条件。
混合后的燃料进入内燃机的燃烧室。
4. 燃烧过程：在内燃机的燃烧室中，混合燃料在点火的作用下发生燃烧反应，释放出高温和高压气体。
5. 活塞运动：燃烧产生的高温高压气体推动活塞向下运动。
活塞运动的同时，曲轴也会随之转动。
6. 产生动力：通过连杆传动，活塞和曲轴的运动将线性运动转换为旋转运动，并通过相应的机械装置将旋转运动传递给发电机。
7. 发电：发电机将机械能转换为电能。
通过转子和定子之间的磁场耦合，运动产生的电磁感应效应会在发电机绕组中生成电
流。
8. 输送电能：发电机产生的电能经过调节和控制装置进行稳定处理，并通过电缆或电网输送给电力用户进行使用。
总之，沼气发电机利用沼气燃烧产生的动力驱动发电机发电，将化学能转化为电能，实现能源的有效利用和可持续发展。
沼气发电的原理及应用
沼气发电的原理及应用1. 原理概述沼气发电是利用沼气发电机组将沼气内的甲烷燃烧转化为能的过程。
沼气是由有机废弃物分解产生的混合气体，主要成分为甲烷（60-70%）、二氧化碳（30-40%）、少量硫化氢和氮气。
沼气发电的原理可以分为以下几个步骤：1.沼气收集：将产生的沼气通过管道或罐装收集起来，避免其散失和对环境造成污染。
2.沼气净化：通过沼气净化设备，去除其中的杂质和硫化氢，提高甲烷的纯度，以提高燃烧效率。
3.燃烧发电：将净化后的沼气送入发电机组燃烧室燃烧，产生高温高压的气体，驱动发电机发电。
4.发电输出：通过发电机转换沼气燃烧释放的能量为电能，输出给电网或用于自身消耗。
2. 沼气发电的应用沼气发电技术具有广泛的应用前景，以下列举几个主要的方面：2.1 农村生活用电沼气是农村废弃物处理与能源利用相结合的一种有效方式。
利用农村生活废弃物进行沼气发酵后，可以为农村家庭提供居民用电。
沼气发电不仅可以满足家庭的基本能源需求，还可以减少废弃物的排放，实现资源的循环利用。
2.2 农村工业用电农村工业用电是沼气发电的另一个重要应用领域。
农村地区的农副产品加工、农村电商、农村小型食品加工等行业对电能需求较大，而沼气发电技术可以满足这些领域的电能需求，降低能源成本，促进农村产业发展。
2.3 农田灌溉沼气发电技术还可以用于农田灌溉。
通过设置沼气发电机组，利用农村废弃物产生的沼气发电，将电能用于农田灌溉系统。
这样可以节约传统燃料的使用，减少能源和环境上的压力，提高农田的灌溉效率。
2.4 生物质能源开发沼气发电利用废弃物进行发酵，因此也可以用于生物质能源的开发。
通过收集农村废弃物、农作物秸秆、畜禽粪便等生物质原料，进行沼气发酵和发电，实现能源的再生和可持续利用，同时减少污染物的排放。
2.5 城市市政工程沼气发电技术在城市市政工程中也有一定的应用前景。
将城市的有机废弃物等资源进行垃圾分类和沼气发酵，可以用于市政工程的照明设施、景观照明、公交车站等场所的用电，减少对传统能源的依赖，降低碳排放。
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沼气燃烧发电
概述
沼气燃烧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，它将厌氧发酵处理产生的沼气用于发动机上，并装有综合发电装置，以产生电能和热能。
沼气发电具有创效、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。
[1]沼气发电在发达国家已受到广泛重视和积极推广。
生物质能发电并网在西欧一些国家占能源总量的10%左右。
我国沼气发电有30多年的历史，在“十五”期间研制出20～600kW纯燃沼气发电机组系列产品，气耗率0．6～0．8m0/kw h(沼气热值~>21MJ/m0)。
但国内沼气发电研究和应用市场都还处于不完善阶段，特别是适用于我国广大农村地区小型沼气发电技术研究更少，我国农村偏远地区还有许多地方严重缺电，如牧区、海岛、偏僻山区等高压输电较为困难，而这些地区却有着丰富的生物质原料。
如能因地制宜地发展小
沼电站，则可取长补短就地供电。
[1]编辑本段沼气发电技术
沼气发电流程图
[2]
沼气发电技术是集环保和节能于一体的能源综合利用新技术。
它是利用工业、农业或城镇生活中的大量有机废弃物（例如酒糟液、禽畜粪、城市垃圾和污水等），经厌氧发酵处理产生的沼气，驱动沼气发电机组发电，并可充分将发电机组的余热用于沼气生产。
[1]沼气发电热电联产项目的热效率，视发电设备的不同而有较大的区别，如使用燃气内燃机，其热效率为70%~75%之间，而如使用燃气透平和余热锅炉，在补燃的情况下，热效率可以达到90%以上。
沼气发电技术本身提供的是清洁能源，不仅解决了沼气工程中的环境问题、消耗了大量废弃物、保护了环境、减少了温室气体的排放，而且变废为宝，产生了大量的热能和电能，符合能源再循环利用的环保理念，同时也带来巨大的经济效益。
编辑本段我国沼气发电机组状况
我国沼气发电研发有20多年的历史，目前国内0.8-5000kw各级容量的沼气发电机组均已先后鉴定和投产，主要产品又已全部使用沼气的纯沼气发动机及部分使用沼气的双燃料沼气-柴油发动机。
这些机组，各具特色，各有技术上的突破和新颖结构，已在我国部分农村、有机废水、垃圾填埋场的沼气工程上配套使用。
近十几年由于农村家庭责任制，大、中型的工厂化畜牧场的建立及环境保护等原因，我国的沼气机、沼气发电机组已向两极发展。
农村主要以3-10kw沼气机和沼气发电机组方向发展，而酒厂、糖厂、畜牧场、污水处理厂的大中型环保能源工程，主要以单机容量为50-200kw的沼气发电机组方向发展。
编辑本段我国大型沼气发电项目状况
[3]目前，除西藏区以外，我国内地其他所有省市区均建设了大中型沼气发电项目，仅2009年，获得发改委批复的沼气发电CDM项目就有28个，其中大多数为垃圾填埋场的沼气发电项目，部分为养殖场发电及工业废料（酒精厂）发电项目。
除这些较大的项目申请了CDM 项目外，国内还有众多小型沼气发电工程。
[1]目前，国内很多废水厌氧处理的沼气，CH4含量在50-60%之间，如果选用合适的沼气发电机组，每方沼气可发电2.2-2.6度，而现在很多企业为节省投资，上容量小的机组，每方沼气只能发1.8度电。
以17000M3/天，热值为25MJ /M3沼气为例，每方沼气发1.8度电的机组比每方沼气发2.6度电的机组每年少发300多万度电。
沼气发电对沼气的要求沼气中杂质含量如Si 、HS 等应控制在一定的范围内，沼气的温度为10~60 ℃，压力为0~5kpa ，具体见沼气的气质要求，一般禽畜粪厌氧处理的沼气都能满足发电的气质要求，污水处理沼气需要脱硫等处理，垃圾填埋沼气需要脱水等处理。
【对比居民用沼气:经实践，4斤干秸秆可制取1立方米沼气。
沼气生产成本是每立方米0.9元左右，而1立方米沼气和1斤液化气热值相当。
目前，青县液化气价格是每斤3.5元左右，而沼气目前的价格是每立方米1.6元。
沼气站年产沼气146万多立方米，年产沼渣1.3万多立方米。
沼气销售可带来100万元以上的效益；沼渣可以肥田，每立方米售价60元，年可增收70多万元。
社会效益账。
用上秸秆大沼气后，耿官屯村农作物秸秆不再入村，街道、庭院卫生干净了。
村民用沼气做饭不再烟熏火燎，厨房卫生干净了。
可以说，秸秆大沼气让搬入新民居的村民，生活方式得以彻底改变。
据了解，青县已把秸秆大沼气项目建设纳入新民居建设的重要内容。
目前，包括耿官屯沼气站在内，全县大型秸秆沼气站数量已达到5个。
户均费用五六千元，推广尚需“助燃剂”
2008年中央一号文件明确要求“加快推进农村大中型沼气和集中供气工程建设”，我省正在推进的新民居建设也明确要求“有沼气或其他清洁能源”。
秸秆大沼气项目建设主要包括土建、设备和管道三方面。
由于相对于城市多层或高层住宅而言，农村住房较为分散，管道铺设方面的投资更大。
以已建成的秸秆大沼气项目为例，按目前的物价水平，户均投资约五六千元。
“城市居民使用管道燃气，要交纳数千元的配套费用。
可在农村现有经济发展水平下，向农民收取相应的配套费用显然不切实际。
”耿官屯沼气站建设总投资1080万元，每户村民只交纳了炉具、流量计、室内管道等400元配套费用。
除了国家扶持的补贴资金400万元外，其余全部由村集体出资。
“秸秆大沼气的市场前景非常可
观，但项目建设资金却是制约其推广普及的瓶颈。
”青县新能源办公室主任李砚飞说。
据了解，青县现有5个大型秸秆沼气站，其所在村的集体经济实力普遍较强。
】
编辑本段沼气发电技术发展现状
能源是国民经济发展和社会活动的基础，随着全面建设小康社会步伐的加快，中国对能源生产和消费也提出了更高的要求。
可再生能源是中国实现可持续发展的重要能源，沼气发电是可再生能源的主要利用方式，合理有效利用这一新型能源，技术与产业化水平是关键。
[1]一国内外沼气发电技术现状
沼气技术即厌氧消化技术，主要用于处理畜禽粪便和高浓度工业有机废水。
我国经过几十年的研发应用，在全国兴建了大中型沼气工程2000多座；户用农村沼气池1060万户，数量位居世界第一。
不论是厌氧消化工艺技术的积累，还是建造、运行管理等方面的经验，整体水平已进入国际先进行列。
沼气发电在发达国家已受到广泛重视和积极推广，如美国的能源农场、德国的可再生能源促进法的颁布、日本的阳光工程、荷兰的绿色能源等。
生物质能发电并网在西欧如德国、丹麦、奥地利、芬兰、法国、瑞典等一些国家的能源总量中所占的比例为10%左右，并一直在持续增加。
我国沼气发电研发工作有20多年的历史，特别是“九五”、“十五”期间有一批科研单位、院校和企业先后从事了沼气发电技术的研究及沼气发电设备的开发。
在这一领域中，逐渐建立起一支科研能力强、水平高的骨干队伍，并建立了相应的科研、生产基地，积累了较多的成功经验，为沼气发电技术的应用研究及沼气发电的设备质量再上台阶奠定了基础。
沼气发电设备方面，德国、丹麦、奥地利、美国的纯燃沼气发电机组比较先进，气耗率≤ 0.5 m3/kWh（沼气热值≥25MJ/m3），价格在300～500美元/kWh。
我国在“九五”、“十五”期间研制出20～600kW纯燃沼气发电机组系列产品，气耗率0.6～0.8m3/kWh（沼气热值≥21MJ/m3），价格在200～300美元/kWh，其性价比有较大的优势，适合我国经济发展状况。
编辑本段沼气发电产业将成为朝阳产业。