生物质能源与材料---第五章-沼气
第五章 沼气技术
第一节 沼气发酵概述 第二节 农村沼气发酵技术 第三节 大中型沼气技术简介
第一节 沼气发酵概述
一、何谓沼气与沼气发酵 人们经过沼泽地时，脚
踩下去，可见有许多小气泡 浮出水面，经点火便见到蓝 色火焰，这就是沼气。由于 这种气体最初是在沼泽地带 发现，故名为沼气。
在农村的粪池或鱼塘中，往往也可以 看到这类气泡浮出水面，点火即燃烧， 这些都是池底有机物质厌氧发酵而生成 的沼气。
不产甲烷菌的作用是为产甲烷菌提供营养，原料中 的碳水化合物、脂肪和蛋白质等有机物不能被产甲烷菌直 接吸收利用，要先通过不产甲烷菌的液化作用(脆外酶水 解)，形成可溶性的简单化合物（如乙酸、丙酸等），作 为产甲烷菌的发酵基质，同时也为产甲烷菌创造适宜的氧 化还原条件，和甲烷菌一起共同维持发酵液的合适PH值。
中有机物所需的氧量,可大致表示污水中的有机 物量。单位是g/Kg。在试验或环境监测中，常 以它来表示废水中有机物浓度，单位是mg/L。 COD是指标水体有机污染的一项重要指标,能够 反应出水体的污染程度。
3、能处理的废物种类多
除了人、畜粪便，各种农作物的有机废物外, 各 厂废物, 如豆制品厂废水、合成脂肪酸废水等都可用 来进行沼气发酵。但沼气发酵只能去除90%以下的有 机物，要达到国家排放标准，沼气发酵的废液仍需再 进行好氧处理。
脂肪
脂肪酸和甘油
水解反应反应速度较慢，所以，沼 气发酵速度主要受液化阶段的制约，尤 以农作物秸秆类原料、固形物含量高， 可溶性成分少，液化过程更显缓慢。因 此，对这类原料，一般在入池前，要进 行切碎堆沤预处理，以提高其液化速度。
某些工业废水，如酒糟废液、合成脂肪酸废水等， 其可溶性有机物较多，在入池发酵前已完成了液化阶 段，因此，它们的发酵速度极快，原料滞留时间缩短 到几十小时或几个小时，可获得很高产率。
料，因此，必须注意粪便与秸秆两种原料的合 理搭配，加上有良好的菌种，就能使发酵起动 快，产气迅速而持久。
（4）料液PH值 沼气发酵适宜的PH值为6.8~7.5。一个正常发酵的沼气
池，一般不需调节PH，靠其自动调节就可达到平衡。沼气 发酵过程中，PH有其变化规律，初期由于酸菌活动，生成 大量有机酸，形成缓积累，使PH值下降，但只要池内有足 够的菌种，就能快速转化有机酸，这样就能使下降的PH值 回升到正常值。
氮素含量 % 0.6 0.29 0.65 0.55 0.24 0.75
C/N
13：1 25：1
3：1 29：1 24：1 53：1
2、沼气发酵的基本条件
(1)严格的厌氧环境 沼气菌群中的产甲烷菌是严格厌氧菌，对氧特
别敏感，它们不能在有氧环境中生存，即使有微量 的氧存在，也会使发酵受阻，因此严格的厌氧环境
到60℃的范围内，沼气均能正常发酵产气。 在这一温度范围内，一般温度愈高，微生物 活动愈旺盛，产气量愈高。在最低气温时， 应对沼气池进行保温。
（6）搅拌
静态发酵沼气池随着 发酵时间的推移，由下向 上逐步分成沉渣层、活性 层、清液层、浮渣层。其 中活性层是产沼气最旺盛 的部分。
• 搅拌的功能
• ●搅拌有防止沉渣沉淀、防止产生或破 坏浮渣层，保证池温均一，促进气液分 离等功能。
如果原料配制不当，且接种物质量又差，就可能导致 有机酸大量积累，PH值下降而自身调节不了的现象。当 PH值低于6.5时，即表示沼气发酵受到抑制，通常可添加 草木灰、水或稀释的氨水给予调节。当用石灰水调节时， 用量一定要严格控制，以免影响沼气微生物的活动。
（5）发酵温度 ●温度是制约沼气产量的重要因素，在10℃
• ●搅拌最主要的目的是使发酵原料分布 均匀，增加微生物与原料的接触面，增 强微生物的活性，产气量可提高50%以 上。
搅拌方式
有人工搅拌、机械搅拌、气搅拌和液搅拌四种。 后三种需要一定的设备，多在大中型处理工业有机 废水的沼气工程中应用。人工搅拌方式比较适合农 家小型沼气池，一来搅拌工具简单可行，二来比较 经济。这种搅拌适于间断进行，间隔多长时间搅拌 一次可视具体情况而定。
经过动物肠胃系统的充分消化，颗粒细 小，含有大量低分子化合物和较高的含 水量，做沼气原料，不需前处理，容易 分解，产气很快，发酵期较短。
富碳原料
这类原料主要是各种农作物秸秆，其碳素含量较 高，碳氮比一般在30：1以上。农作物秸秆通常是由木 质素、纤维素、半纤维素、果胶和蜡质等化合物组成， 分解和产气速度较慢。因此，使用这种原料，在入沼 气池前，要进行预处理，以提高产气速度。
沼气发酵细菌消耗碳的速度比消 耗氮的速度要快20～30倍。因此，碳 氮 比 例 配 成 20 ～ 30:1 可 以 使 沼 气 发 酵 在合适的速度下进行，25：1为最佳比 例。
原料的C/N值
原料种类
鲜猪粪 鲜牛粪 鲜人粪 鲜羊粪 鲜马粪 玉米秸
碳素含量 % 7.8 7.3 2.5 16 10 40
•
沼气中一般含有30％—40％的二氧化碳和50％—70
％的甲烷。甲烷燃烧时又可产生大量的二氧化碳，同时
释放出大量热能。根据光合作用原理，在种植蔬菜的塑
料大棚内点燃一定时间、一定数量的沼气，因棚内二氧
化碳浓度和温度增高，可有效促进蔬菜增产。
粮食害虫在缺氧的环境中会失去生存能力。沼气中氧的含量仅为 0.23%左右，而粮食害虫在沼气储蓄过程中氧的含量在5%以下时就不能 存活，同时，沼气对粮食不会污染，也不影响发芽。所以，人们利用沼 气的特殊功能来防虫储粮。
密切的关系。如果沼气发酵初期的菌种不够，可能会发生两 种情况：一是起动十分缓慢，经较长时间，产气仍然不高； 二是产甲烷菌数量少（菌种质量不高），繁殖倍增时间又长， 而酵解细菌和产酵细菌却繁殖很快，导致产酵作用很快，产 甲烷菌接应不上，就容易造成缓积累，发酵液PH值下降，出 现产气慢和沼气中甲烷含量少的情况。
②产甲烷菌 根据它们的形态可分为杆状菌、球状菌、螺旋状菌和八叠
球菌等四大类。产甲烷菌有以下特点： a.生长非常缓慢，如甲烷八叠球菌在乙酸上生长时其倍增时间
为1－2天，甲烷菌丝倍增时间为4－9天； b.严格厌氧，对氧气和氧化化剂非常敏感，在有空气的条件下
就不能生存或死亡； c.只能利用少数简单的化合物作为营养； d.它们要求在中性偏碱和适宜温度环境条件； e.代谢活动主要终产物是甲烷和二氧化碳为主要成分的沼气。
• (2). 沼气微生物生长规律 • 沼气发酵时，应当考虑的主要条件是
培养沼气发酵菌。沼气发酵微生物的生 长和代谢过程分为适应期、对数生长期、 平衡期、衰亡期四个时期。
• 适应期
• 细菌适应新的生态环境，长短与细菌的种 类、接种量及环境条件有关。酸化菌适应 期较短，产甲烷菌适应期较长。
• 对数生长期
在沼气发酵过程中，是在不产甲烷菌和产甲烷菌 两大菌群共同作用下，把复杂的有机物转换成沼气 的。
①不产甲烷菌 它主要包括一些好氧菌、兼性厌氧菌和厌氧菌。也
就是通称的发酵细菌、产氢和产乙酸细菌。它们的主要 作用是将复杂的有机物质降解为简单的小分子有机物， 供产甲烷菌将其转化成沼气的基质。不产甲烷菌可分为 纤维素分解菌、半纤维素分解菌、淀粉分解菌、脂肪分 解菌和蛋白质分解菌等。
农村的一些水生植物如水葫芦、水花生、水 草等，由于其繁殖速度快，产量高，组织鲜嫩， 能被沼气菌群分解利用。所以，也是沼气发酵的 一种好原料。乡镇工业有机废物废水，也含有机 物，是沼气发酵的好原料，但由于其来源不同， 化学成分、发酵产气潜力等差异较大，因而其发 酵工艺不尽相同。
水 花 生
原料碳氮比
2、沼气发酵能够处理高浓度的有机废物 好氧条件下，一般只能处理化学需氧含量在1000mg/L
以下的有机废水，而沼气发酵处理的废水化学需氧含量可以 高达10000mg/L以上。例如酒糟废液中化学需氧含量通常在 3~5万mg/L，这种废水可以不经稀释直接进行沼气发酵。
化学需氧量COD 表示在强酸性条件下重铬酸钾氧化一升污水
是沼气发酵生产沼气的先决条件。沼气发酵并不 是沼气池完全隔绝氧气，而是产甲烷菌必须 隔绝氧气。
沼气发酵启动或投入新料时，会带入一部分 氧气，但由于池内存在一部分好氧菌和兼性厌氧 菌，会很快地消耗溶解氧，使池内保持厌氧环境。
(2)接种物-菌种选择与富集培养 沼气发酵能否起动快、产气好，与高活性菌种数量有
• 细菌经过适应期后，逐步以1、2、4、 8、16......的级数上升，发酵产物的增长 速度随细胞数量的增加而上升
• 衰亡期
• 营养物质减少，环境条件不适宜微生物 的生长繁殖，细胞死亡速度超过新生数 目，活菌总数下降。
(2)沼气发酵的三个阶段 沼气发酵的主要原料有人、畜、禽粪便，
农作物秸秆和各种有机废水（如酸酒、食品、 屠宰废水和生活污水等）。它们的主要成分是 碳水化合物（多糖）、脂肪和蛋白质等，大多 是不溶于水的固形物。
空气中如含有8.6～20.8％（按体积计）的沼气时,就
秸秆
会形成爆炸性的混合气体。
杂草
树叶
人畜粪便等废弃物 食品废弃物 某些废水
温度、湿度、酸度 隔绝空气 微生物发酵
其他气体：二氧化碳、硫 化氢、氮气和一氧化碳等
副产品：消化液和消化污泥(沼渣)。
沼气主要用途 ●炊事照明； ●果菜二氧化碳施肥 ●贮粮与果品保鲜 ●供热和烘干 ●加工与发电
第二节 农村沼气发酵技术
一、农村沼气发酵工艺 1、农村沼气发酵原料 (1)农村沼气发酵原料的分类与碳氨比
在沼气发酵过程中，沼气菌群需 地不间断地生产沼气。根据原料的化学性质和来源， 一般分为富氮原料和富碳原料两大类。
• 富氮原料 富氮原料通常指动物粪便，这类原料
阶段──产酸
单 糖可
溶
氨基酸 性
物
脂肪酸 质
产酸菌
简 乙酸
单 化 丙酸＋CO2 合 ＋氢气
物 醇类
段－产甲烷阶段
●产甲烷菌把一些简单的有机物如乙酸、甲酸、氢和CO 沼气发酵时，70%的甲烷是由乙酸生成的。但并不
第一节 沼气发酵概述 第二节 农村沼气发酵技术 第三节 大中型沼气技术简介
第一节 沼气发酵概述
一、何谓沼气与沼气发酵 人们经过沼泽地时，脚
踩下去，可见有许多小气泡 浮出水面，经点火便见到蓝 色火焰，这就是沼气。由于 这种气体最初是在沼泽地带 发现，故名为沼气。
在农村的粪池或鱼塘中，往往也可以 看到这类气泡浮出水面，点火即燃烧， 这些都是池底有机物质厌氧发酵而生成 的沼气。
不产甲烷菌的作用是为产甲烷菌提供营养，原料中 的碳水化合物、脂肪和蛋白质等有机物不能被产甲烷菌直 接吸收利用，要先通过不产甲烷菌的液化作用(脆外酶水 解)，形成可溶性的简单化合物（如乙酸、丙酸等），作 为产甲烷菌的发酵基质，同时也为产甲烷菌创造适宜的氧 化还原条件，和甲烷菌一起共同维持发酵液的合适PH值。
中有机物所需的氧量,可大致表示污水中的有机 物量。单位是g/Kg。在试验或环境监测中，常 以它来表示废水中有机物浓度，单位是mg/L。 COD是指标水体有机污染的一项重要指标,能够 反应出水体的污染程度。
3、能处理的废物种类多
除了人、畜粪便，各种农作物的有机废物外, 各 厂废物, 如豆制品厂废水、合成脂肪酸废水等都可用 来进行沼气发酵。但沼气发酵只能去除90%以下的有 机物，要达到国家排放标准，沼气发酵的废液仍需再 进行好氧处理。
脂肪
脂肪酸和甘油
水解反应反应速度较慢，所以，沼 气发酵速度主要受液化阶段的制约，尤 以农作物秸秆类原料、固形物含量高， 可溶性成分少，液化过程更显缓慢。因 此，对这类原料，一般在入池前，要进 行切碎堆沤预处理，以提高其液化速度。
某些工业废水，如酒糟废液、合成脂肪酸废水等， 其可溶性有机物较多，在入池发酵前已完成了液化阶 段，因此，它们的发酵速度极快，原料滞留时间缩短 到几十小时或几个小时，可获得很高产率。
料，因此，必须注意粪便与秸秆两种原料的合 理搭配，加上有良好的菌种，就能使发酵起动 快，产气迅速而持久。
（4）料液PH值 沼气发酵适宜的PH值为6.8~7.5。一个正常发酵的沼气
池，一般不需调节PH，靠其自动调节就可达到平衡。沼气 发酵过程中，PH有其变化规律，初期由于酸菌活动，生成 大量有机酸，形成缓积累，使PH值下降，但只要池内有足 够的菌种，就能快速转化有机酸，这样就能使下降的PH值 回升到正常值。
氮素含量 % 0.6 0.29 0.65 0.55 0.24 0.75
C/N
13：1 25：1
3：1 29：1 24：1 53：1
2、沼气发酵的基本条件
(1)严格的厌氧环境 沼气菌群中的产甲烷菌是严格厌氧菌，对氧特
别敏感，它们不能在有氧环境中生存，即使有微量 的氧存在，也会使发酵受阻，因此严格的厌氧环境
到60℃的范围内，沼气均能正常发酵产气。 在这一温度范围内，一般温度愈高，微生物 活动愈旺盛，产气量愈高。在最低气温时， 应对沼气池进行保温。
（6）搅拌
静态发酵沼气池随着 发酵时间的推移，由下向 上逐步分成沉渣层、活性 层、清液层、浮渣层。其 中活性层是产沼气最旺盛 的部分。
• 搅拌的功能
• ●搅拌有防止沉渣沉淀、防止产生或破 坏浮渣层，保证池温均一，促进气液分 离等功能。
如果原料配制不当，且接种物质量又差，就可能导致 有机酸大量积累，PH值下降而自身调节不了的现象。当 PH值低于6.5时，即表示沼气发酵受到抑制，通常可添加 草木灰、水或稀释的氨水给予调节。当用石灰水调节时， 用量一定要严格控制，以免影响沼气微生物的活动。
（5）发酵温度 ●温度是制约沼气产量的重要因素，在10℃
• ●搅拌最主要的目的是使发酵原料分布 均匀，增加微生物与原料的接触面，增 强微生物的活性，产气量可提高50%以 上。
搅拌方式
有人工搅拌、机械搅拌、气搅拌和液搅拌四种。 后三种需要一定的设备，多在大中型处理工业有机 废水的沼气工程中应用。人工搅拌方式比较适合农 家小型沼气池，一来搅拌工具简单可行，二来比较 经济。这种搅拌适于间断进行，间隔多长时间搅拌 一次可视具体情况而定。
经过动物肠胃系统的充分消化，颗粒细 小，含有大量低分子化合物和较高的含 水量，做沼气原料，不需前处理，容易 分解，产气很快，发酵期较短。
富碳原料
这类原料主要是各种农作物秸秆，其碳素含量较 高，碳氮比一般在30：1以上。农作物秸秆通常是由木 质素、纤维素、半纤维素、果胶和蜡质等化合物组成， 分解和产气速度较慢。因此，使用这种原料，在入沼 气池前，要进行预处理，以提高产气速度。
沼气发酵细菌消耗碳的速度比消 耗氮的速度要快20～30倍。因此，碳 氮 比 例 配 成 20 ～ 30:1 可 以 使 沼 气 发 酵 在合适的速度下进行，25：1为最佳比 例。
原料的C/N值
原料种类
鲜猪粪 鲜牛粪 鲜人粪 鲜羊粪 鲜马粪 玉米秸
碳素含量 % 7.8 7.3 2.5 16 10 40
•
沼气中一般含有30％—40％的二氧化碳和50％—70
％的甲烷。甲烷燃烧时又可产生大量的二氧化碳，同时
释放出大量热能。根据光合作用原理，在种植蔬菜的塑
料大棚内点燃一定时间、一定数量的沼气，因棚内二氧
化碳浓度和温度增高，可有效促进蔬菜增产。
粮食害虫在缺氧的环境中会失去生存能力。沼气中氧的含量仅为 0.23%左右，而粮食害虫在沼气储蓄过程中氧的含量在5%以下时就不能 存活，同时，沼气对粮食不会污染，也不影响发芽。所以，人们利用沼 气的特殊功能来防虫储粮。
密切的关系。如果沼气发酵初期的菌种不够，可能会发生两 种情况：一是起动十分缓慢，经较长时间，产气仍然不高； 二是产甲烷菌数量少（菌种质量不高），繁殖倍增时间又长， 而酵解细菌和产酵细菌却繁殖很快，导致产酵作用很快，产 甲烷菌接应不上，就容易造成缓积累，发酵液PH值下降，出 现产气慢和沼气中甲烷含量少的情况。
②产甲烷菌 根据它们的形态可分为杆状菌、球状菌、螺旋状菌和八叠
球菌等四大类。产甲烷菌有以下特点： a.生长非常缓慢，如甲烷八叠球菌在乙酸上生长时其倍增时间
为1－2天，甲烷菌丝倍增时间为4－9天； b.严格厌氧，对氧气和氧化化剂非常敏感，在有空气的条件下
就不能生存或死亡； c.只能利用少数简单的化合物作为营养； d.它们要求在中性偏碱和适宜温度环境条件； e.代谢活动主要终产物是甲烷和二氧化碳为主要成分的沼气。
• (2). 沼气微生物生长规律 • 沼气发酵时，应当考虑的主要条件是
培养沼气发酵菌。沼气发酵微生物的生 长和代谢过程分为适应期、对数生长期、 平衡期、衰亡期四个时期。
• 适应期
• 细菌适应新的生态环境，长短与细菌的种 类、接种量及环境条件有关。酸化菌适应 期较短，产甲烷菌适应期较长。
• 对数生长期
在沼气发酵过程中，是在不产甲烷菌和产甲烷菌 两大菌群共同作用下，把复杂的有机物转换成沼气 的。
①不产甲烷菌 它主要包括一些好氧菌、兼性厌氧菌和厌氧菌。也
就是通称的发酵细菌、产氢和产乙酸细菌。它们的主要 作用是将复杂的有机物质降解为简单的小分子有机物， 供产甲烷菌将其转化成沼气的基质。不产甲烷菌可分为 纤维素分解菌、半纤维素分解菌、淀粉分解菌、脂肪分 解菌和蛋白质分解菌等。
农村的一些水生植物如水葫芦、水花生、水 草等，由于其繁殖速度快，产量高，组织鲜嫩， 能被沼气菌群分解利用。所以，也是沼气发酵的 一种好原料。乡镇工业有机废物废水，也含有机 物，是沼气发酵的好原料，但由于其来源不同， 化学成分、发酵产气潜力等差异较大，因而其发 酵工艺不尽相同。
水 花 生
原料碳氮比
2、沼气发酵能够处理高浓度的有机废物 好氧条件下，一般只能处理化学需氧含量在1000mg/L
以下的有机废水，而沼气发酵处理的废水化学需氧含量可以 高达10000mg/L以上。例如酒糟废液中化学需氧含量通常在 3~5万mg/L，这种废水可以不经稀释直接进行沼气发酵。
化学需氧量COD 表示在强酸性条件下重铬酸钾氧化一升污水
是沼气发酵生产沼气的先决条件。沼气发酵并不 是沼气池完全隔绝氧气，而是产甲烷菌必须 隔绝氧气。
沼气发酵启动或投入新料时，会带入一部分 氧气，但由于池内存在一部分好氧菌和兼性厌氧 菌，会很快地消耗溶解氧，使池内保持厌氧环境。
(2)接种物-菌种选择与富集培养 沼气发酵能否起动快、产气好，与高活性菌种数量有
• 细菌经过适应期后，逐步以1、2、4、 8、16......的级数上升，发酵产物的增长 速度随细胞数量的增加而上升
• 衰亡期
• 营养物质减少，环境条件不适宜微生物 的生长繁殖，细胞死亡速度超过新生数 目，活菌总数下降。
(2)沼气发酵的三个阶段 沼气发酵的主要原料有人、畜、禽粪便，
农作物秸秆和各种有机废水（如酸酒、食品、 屠宰废水和生活污水等）。它们的主要成分是 碳水化合物（多糖）、脂肪和蛋白质等，大多 是不溶于水的固形物。
空气中如含有8.6～20.8％（按体积计）的沼气时,就
秸秆
会形成爆炸性的混合气体。
杂草
树叶
人畜粪便等废弃物 食品废弃物 某些废水
温度、湿度、酸度 隔绝空气 微生物发酵
其他气体：二氧化碳、硫 化氢、氮气和一氧化碳等
副产品：消化液和消化污泥(沼渣)。
沼气主要用途 ●炊事照明； ●果菜二氧化碳施肥 ●贮粮与果品保鲜 ●供热和烘干 ●加工与发电
第二节 农村沼气发酵技术
一、农村沼气发酵工艺 1、农村沼气发酵原料 (1)农村沼气发酵原料的分类与碳氨比
在沼气发酵过程中，沼气菌群需 地不间断地生产沼气。根据原料的化学性质和来源， 一般分为富氮原料和富碳原料两大类。
• 富氮原料 富氮原料通常指动物粪便，这类原料
阶段──产酸
单 糖可
溶
氨基酸 性
物
脂肪酸 质
产酸菌
简 乙酸
单 化 丙酸＋CO2 合 ＋氢气
物 醇类
段－产甲烷阶段
●产甲烷菌把一些简单的有机物如乙酸、甲酸、氢和CO 沼气发酵时，70%的甲烷是由乙酸生成的。但并不
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生物质能
据有关专家估计，生物质能极有可能成为未来可持 续能源系统的组成部分，到下世纪中叶，采用新技 术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的 40%以上。
生物质的直接燃烧在今后相当长的生物质能木质 压缩颗粒时间内仍将是我国生物质能利用的主要 方式。当前改造热效率仅为10%左右的传统烧柴 灶，推广效率可达20%-30%的节柴灶这种技术简
总量丰富--生物质能是世界第四大能源,仅次于煤 炭、石油和天然气。根据生物学家估算,地球陆地 每年生产1000～1250亿吨生物质;海洋年生产 500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超过 全世界总能源需求量,相当于目前世界总能耗的10 倍。
广泛应用--生物质能源可以以沼气、压缩成型固体 燃料、气化生产燃气、气化发电、生产燃料酒精、 热裂解生产生物柴油等形式存在，应用在国民经济 的各个领域。
蒸汽，饱和蒸汽在过热器内继续加热成过热蒸汽进 入汽轮机，驱动汽轮发电机组旋转，将蒸汽的内能 转换成机械能，最后由发电机将机械能变成电能。
直接燃烧发电三维图
生物质能热化学转化发电技术
生物化学转换发电技术。指汽轮机和往复式发动机以生物化学 转换燃料作为主要的燃料来源，以发动机的动力驱动发电机发 电的过程。生物质的生物化学转换包括有生物质-沼气转换和 生物质-乙醇转换等。沼气转化是有机物质在厌氧环境中，通
开发利用生物质能对中国农村更具特殊意义。中国70% 人口生活在农村，秸秆和薪柴等生物质能是农村的主要 生活燃料。尽管煤炭等商品能源在农村的使用迅速增加， 但生物质能仍占有重要地位。2015年农村生活用能总 量3.65亿吨标煤，其中秸秆和薪柴为2.07亿吨标煤， 占56.7%。因此发展生物质能技术，为农村地区提供生 活和生产用能，是帮助这些地区脱贫致富，实现小康目 标的一项重要任务。
生物质的直接燃烧在今后相当长的生物质能木质 压缩颗粒时间内仍将是我国生物质能利用的主要 方式。当前改造热效率仅为10%左右的传统烧柴 灶，推广效率可达20%-30%的节柴灶这种技术简
总量丰富--生物质能是世界第四大能源,仅次于煤 炭、石油和天然气。根据生物学家估算,地球陆地 每年生产1000～1250亿吨生物质;海洋年生产 500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超过 全世界总能源需求量,相当于目前世界总能耗的10 倍。
广泛应用--生物质能源可以以沼气、压缩成型固体 燃料、气化生产燃气、气化发电、生产燃料酒精、 热裂解生产生物柴油等形式存在，应用在国民经济 的各个领域。
蒸汽，饱和蒸汽在过热器内继续加热成过热蒸汽进 入汽轮机，驱动汽轮发电机组旋转，将蒸汽的内能 转换成机械能，最后由发电机将机械能变成电能。
直接燃烧发电三维图
生物质能热化学转化发电技术
生物化学转换发电技术。指汽轮机和往复式发动机以生物化学 转换燃料作为主要的燃料来源，以发动机的动力驱动发电机发 电的过程。生物质的生物化学转换包括有生物质-沼气转换和 生物质-乙醇转换等。沼气转化是有机物质在厌氧环境中，通
开发利用生物质能对中国农村更具特殊意义。中国70% 人口生活在农村，秸秆和薪柴等生物质能是农村的主要 生活燃料。尽管煤炭等商品能源在农村的使用迅速增加， 但生物质能仍占有重要地位。2015年农村生活用能总 量3.65亿吨标煤，其中秸秆和薪柴为2.07亿吨标煤， 占56.7%。因此发展生物质能技术，为农村地区提供生 活和生产用能，是帮助这些地区脱贫致富，实现小康目 标的一项重要任务。
生物质沼气技术
多糖分解成单糖或二糖 蛋白质分解成肽和氨基酸 脂肪分解成甘油和脂肪酸
第二阶段──产酸
可
单糖 溶 氨基酸 性
物
脂肪酸 质
产酸菌
简
单 乙酸
化 合
丙酸＋CO2 ＋氢气
物 醇类
产酸阶段
在产酸微生物群的作用下将单糖类、肽、 氨基酸、甘油、脂肪酸等物质转化成简单 的有机酸（如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸和 乳酸）、醇（如甲醇、乙醇等）以及二氧 化碳、氢气、氨气和硫化氢等。
生物质资源开发 与利用
第三章 生物质能源利用原理与技术
3.3 生物转换技术 －沼气技术
内容提要
概述 沼气发酵原理 小型户用沼气技术 大中型沼气工程 沼气综合利用
第一节 概述
基本概念 沼气的理化性质 沼气的生态分布 沼气发酵研究的历史 沼气发酵的应用
1.1 基本概念
什么是沼气？
实际沼气发酵过程中，上述三个阶段界线不 明显，无法截然分开。
液化阶段和产酸阶段是一个连续过程，许多 参与液化的微生物也会参与产酸过程，可统 称为不产甲烷阶段。
沼气发酵
不产甲烷阶段 产甲烷
液化 产酸
2.2 沼气发酵 微生物及其作用
1.沼气微生物的种类
沼
发酵性细菌
气 微
不产甲烷菌 产氢产乙酸菌
近年来，在甲烷菌研究方面的进展尤为 突出，对甲烷菌的分离、培养、分类、 生理代谢、细微结构和碱基序列等方面 都有一定的研究成果。
近几十年来，发展了许多新的厌氧处理工 艺，如厌氧过滤器、上流式污泥床、两步 发酵法等。
1.5 沼气发酵的应用
1881年，摩热斯在法国建立了世界上第 一个处理废水的厌氧消化器。随后，英 国、美国和印度等过相继建立起大型的 沼气发酵装置，处理城市污水。
第二阶段──产酸
可
单糖 溶 氨基酸 性
物
脂肪酸 质
产酸菌
简
单 乙酸
化 合
丙酸＋CO2 ＋氢气
物 醇类
产酸阶段
在产酸微生物群的作用下将单糖类、肽、 氨基酸、甘油、脂肪酸等物质转化成简单 的有机酸（如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸和 乳酸）、醇（如甲醇、乙醇等）以及二氧 化碳、氢气、氨气和硫化氢等。
生物质资源开发 与利用
第三章 生物质能源利用原理与技术
3.3 生物转换技术 －沼气技术
内容提要
概述 沼气发酵原理 小型户用沼气技术 大中型沼气工程 沼气综合利用
第一节 概述
基本概念 沼气的理化性质 沼气的生态分布 沼气发酵研究的历史 沼气发酵的应用
1.1 基本概念
什么是沼气？
实际沼气发酵过程中，上述三个阶段界线不 明显，无法截然分开。
液化阶段和产酸阶段是一个连续过程，许多 参与液化的微生物也会参与产酸过程，可统 称为不产甲烷阶段。
沼气发酵
不产甲烷阶段 产甲烷
液化 产酸
2.2 沼气发酵 微生物及其作用
1.沼气微生物的种类
沼
发酵性细菌
气 微
不产甲烷菌 产氢产乙酸菌
近年来，在甲烷菌研究方面的进展尤为 突出，对甲烷菌的分离、培养、分类、 生理代谢、细微结构和碱基序列等方面 都有一定的研究成果。
近几十年来，发展了许多新的厌氧处理工 艺，如厌氧过滤器、上流式污泥床、两步 发酵法等。
1.5 沼气发酵的应用
1881年，摩热斯在法国建立了世界上第 一个处理废水的厌氧消化器。随后，英 国、美国和印度等过相继建立起大型的 沼气发酵装置，处理城市污水。
沼气基本知识
沼气基本知识一、沼气的基本知识和发展历史人类发现、利用沼气，已有悠久的历史。
1776年，意大利科学家沃尔塔发现沼泽地里腐烂的生物质发酵，从水底冒出一连串的气泡，分析其主要成分为甲烷和二氧化碳等气体。
由于这种气体产生于沼泽地，故俗称“沼气”。
1781年，法国科学家穆拉发明人工沼气发生器。
200多年过去了，如今全世界约有农村家用沼气池530万个，中国就占了92％。
农村沼气池的主要填料是猪粪、秸秆、污泥和水等。
随着农村沼气使用的日益推广和大型厌氧工程技术的进步，90年代以来，世界范围内的一些大型沼气工程有了迅速发展。
1、什么是沼气?沼气是一种可燃气体，由于这种气体最先是在沼泽中发现的，所以称为沼气2、沼气含有哪些成分?沼气是一种混合气体，主要成分是甲烷(CH4)、其余为二氧化碳(CO2)、氧气(02)、氮气(N2)和硫化氢(H2S)。
其中甲烷含量约为55％一70％，二氧化碳含量约为30％——45％。
沼气能够作为燃料，是因为它所含大量甲烷气体可以燃烧。
甲烷完全燃烧时，火焰是淡蓝色，放出大量热能化学反应式：CH4 + 2O2--- CO2 + 2H2O +212.8千卡甲烷、氧---- 二氧化碳、水、热能１立方米甲烷完全燃烧可放出5500--6500千卡热量，3-4头猪的粪便所产沼气就可保证一家五口一日的炊事用气。
二、生物质能的概念生物质是地球上最广泛存在的物质，它包括所有动物、植物和微生物，以及由这些有生命物质派生、排泄和代谢的许多有机质。
各种生物质都具有一定的能量。
以生物质为载体、由生物质产生的能量，便是生物质能。
生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式。
它直接或间接来源于植物的光合作用。
地球上的植物进行光合作用所消费的能量，占太阳照射到地球总辐射量的0.2%。
这个比例虽不大，但绝对值很惊人：光合作用消费的能量是目前人类能源消费总量的40倍。
可见，生物质能是一个巨大的能源。
人类以柴薪为能源，历史长达百万年。
生物质沼气技术
一种可燃气体 生物质在厌氧和其他适宜条件下，经
微生物分解代谢，产生的甲烷和二氧 化碳为主体的混合气体。
生物质是地表植被在光合作用下的产物，因此从光 合作用的角度来说，沼气是生物质能一种可再生能 源。
1.2 沼气的理化性质
沼气是一种混合气体，其主要成分：
z 甲烷CH4：55% -70% z 二氧化碳CO2：25% -45％ z 少量N2、H2、O2、NH3、H2S和CO等气体
搅拌和混合
搅拌可使物料分布均匀，温度均匀，加快 消化速度，并使消化产物及时分离，从而 提高消化效率、增加产气量。
不搅拌，消化料液明显地分成结壳层、清 液层、沉渣层，严重影响消化效果。
搅拌方法：机械搅拌、气体搅拌、液体搅 拌
螺旋搅拌型
通过机械装置运转达到搅拌的目的 多用于大中型沼气工程
产甲烷细菌群
食氢产甲烷菌和食乙酸产甲烷菌两大 类群
已研究过的就有70多种产甲烷菌
它们利用以上不产甲烷的三种菌群所分 解转化的甲酸、乙酸 、氢和二氧化碳小 分子化合物等生成甲烷。
产甲烷细菌群
产甲烷菌的共同特征是：
生长非常缓慢，如甲烷菌丝倍增时间为4-9天； 严格厌氧，有空气的条件下不能生存或死亡； 只能利用少数简单的化合物作为营养； 要求中性偏碱和适宜温度环境条件； 代谢活动主要终产物是甲烷和二氧化碳为主要
不产甲烷细菌群
发酵性细菌：将液化阶段产生的小分子化合物
吸收进细胞内，并将其分解为乙酸、丙酸、丁酸、 氢和二氧化碳等。
产氢产乙酸菌：把发酵性细菌产生的丙酸、丁
酸转化为产甲烷菌可利用的乙酸、氢和二氧化碳。
耗氢产乙酸菌群：利用氢和二氧化碳生成乙
酸，还能代谢糖类产生乙酸，它们能转变多种有机 物为乙酸。
微生物分解代谢，产生的甲烷和二氧 化碳为主体的混合气体。
生物质是地表植被在光合作用下的产物，因此从光 合作用的角度来说，沼气是生物质能一种可再生能 源。
1.2 沼气的理化性质
沼气是一种混合气体，其主要成分：
z 甲烷CH4：55% -70% z 二氧化碳CO2：25% -45％ z 少量N2、H2、O2、NH3、H2S和CO等气体
搅拌和混合
搅拌可使物料分布均匀，温度均匀，加快 消化速度，并使消化产物及时分离，从而 提高消化效率、增加产气量。
不搅拌，消化料液明显地分成结壳层、清 液层、沉渣层，严重影响消化效果。
搅拌方法：机械搅拌、气体搅拌、液体搅 拌
螺旋搅拌型
通过机械装置运转达到搅拌的目的 多用于大中型沼气工程
产甲烷细菌群
食氢产甲烷菌和食乙酸产甲烷菌两大 类群
已研究过的就有70多种产甲烷菌
它们利用以上不产甲烷的三种菌群所分 解转化的甲酸、乙酸 、氢和二氧化碳小 分子化合物等生成甲烷。
产甲烷细菌群
产甲烷菌的共同特征是：
生长非常缓慢，如甲烷菌丝倍增时间为4-9天； 严格厌氧，有空气的条件下不能生存或死亡； 只能利用少数简单的化合物作为营养； 要求中性偏碱和适宜温度环境条件； 代谢活动主要终产物是甲烷和二氧化碳为主要
不产甲烷细菌群
发酵性细菌：将液化阶段产生的小分子化合物
吸收进细胞内，并将其分解为乙酸、丙酸、丁酸、 氢和二氧化碳等。
产氢产乙酸菌：把发酵性细菌产生的丙酸、丁
酸转化为产甲烷菌可利用的乙酸、氢和二氧化碳。
耗氢产乙酸菌群：利用氢和二氧化碳生成乙
酸，还能代谢糖类产生乙酸，它们能转变多种有机 物为乙酸。
第五章 生物质气化技术PPT课件
18
2 生物质气化的反应过程
④CO变换反应 CO＋H2O（g）→ H2 +CO2； ΔH＝-43.514KJ/mol
该式是制取以H2为主要成分的气体燃料的重要反应。也提 供甲烷化反应所需的H2。
当温度高于850℃时，此反应的正反应速度高于逆反应，有 利于生成H2，通常要求反应温度高于900℃。
1.1 生物质气化的概念 生物质气化的特点：
➢ 气化是将化学能的载体由固态转换为气态 ➢ 气化反应中放出的热量则小得多 ➢ 气化后的可燃气体再燃烧则可进一步释放出其具有的化学能 ➢ 生物质转化为可燃气后，利用效率明显提高，用途更为广泛 ➢ 系统复杂，生成的燃气相对其他主要气体燃料而言热值较低，
不便于储存运输，须有专门的用户或配套的利用设施。
生物质完全燃烧理论空气量可根据元素分析计算：
V= 1 （1.866[C]+5.55[H]+0.7[S]+0.7[O]） 0.21
V为理论空气量(m3/kg) ；[C]为C元素含量%
实际空气需要量：
VL=φV
25
3 气化过程的几个基本参数
（2）气体产率
气体产率是指单位质量的原料气化后所产生气体燃料在 标准状态下的体积。 相关因素：
干燥层
湿料
气
体
干水 物分
100~250℃ 高温气流
氧化层燃烧
11
2 生物质气化的反应过程
2.2 热分解反应
秸秆受热后发生裂解反应，大部分的挥发分从固体中分离出去。 裂解需要大量热量，温度降到400~600℃。裂解反应方程式为：
CH1.4O0.6=0.64C+0.44H2+0.15H2O+0.17CO+0.13CO2+0.005CH4
2 生物质气化的反应过程
④CO变换反应 CO＋H2O（g）→ H2 +CO2； ΔH＝-43.514KJ/mol
该式是制取以H2为主要成分的气体燃料的重要反应。也提 供甲烷化反应所需的H2。
当温度高于850℃时，此反应的正反应速度高于逆反应，有 利于生成H2，通常要求反应温度高于900℃。
1.1 生物质气化的概念 生物质气化的特点：
➢ 气化是将化学能的载体由固态转换为气态 ➢ 气化反应中放出的热量则小得多 ➢ 气化后的可燃气体再燃烧则可进一步释放出其具有的化学能 ➢ 生物质转化为可燃气后，利用效率明显提高，用途更为广泛 ➢ 系统复杂，生成的燃气相对其他主要气体燃料而言热值较低，
不便于储存运输，须有专门的用户或配套的利用设施。
生物质完全燃烧理论空气量可根据元素分析计算：
V= 1 （1.866[C]+5.55[H]+0.7[S]+0.7[O]） 0.21
V为理论空气量(m3/kg) ；[C]为C元素含量%
实际空气需要量：
VL=φV
25
3 气化过程的几个基本参数
（2）气体产率
气体产率是指单位质量的原料气化后所产生气体燃料在 标准状态下的体积。 相关因素：
干燥层
湿料
气
体
干水 物分
100~250℃ 高温气流
氧化层燃烧
11
2 生物质气化的反应过程
2.2 热分解反应
秸秆受热后发生裂解反应，大部分的挥发分从固体中分离出去。 裂解需要大量热量，温度降到400~600℃。裂解反应方程式为：
CH1.4O0.6=0.64C+0.44H2+0.15H2O+0.17CO+0.13CO2+0.005CH4
《生物质能源》课件
资源分布不均：生物质能源资源分布不均，部分地区资源丰富，部分地区资源匮乏
技术瓶颈：生物质能源技术瓶颈，如生物质能源转化效率低，生物质能源储存困难等
环境影响：生物质能源生产过程中可能对环境造成影响，如生物质能源生产过程中产生的废 气、废水等 经济成本：生物质能源经济成本较高，如生物质能源生产、运输、储存等环节的成本较高
生物化工：生物质能源可以用 于生物化工，如生物质乙醇、 生物质柴油等
生物质能源的发展 历程
生物质能源的概念：生物质能源是指通过生物质转化而来的能源，如生物质能、生物质燃料 等。
生物质能源的起源：生物质能源的起源可以追溯到古代，人类最早使用生物质能源是燃烧木 材取暖和做饭。
生物质能源的发展：随着科技的发展，生物质能源逐渐被开发利用，如生物质能发电、生物 质燃料等。
技术进步：生物质能源技术不断进步，提高能源利用效率 政策支持：政府加大对生物质能源技术的支持力度，推动行业发展 市场需求：随着环保意识的提高，生物质能源市场需求不断增长 国际合作：加强国际合作，共同推动生物质能源技术的发展
感谢您的观看
汇报人：PPT
生物质固体燃料供热：如木柴、秸秆、 ppt等 生物质液体燃料供热：如生物柴油、生物乙醇等 生物质气体燃料供热：如沼气、生物天然气等 生物质发电供热：如生物质发电、生物质热电联产等
生物质能源的优势 与挑战
可再生性：生物质能源来源于生物质，可以循环利用，具有可持续性 环保性：生物质能源燃烧产生的二氧化碳可以被植物吸收，实现碳循环，减少温室气体排放 经济性：生物质能源可以替代化石燃料，降低能源成本 安全性：生物质能源燃烧过程中产生的有害物质较少，安全性较高
生物质能源的应用：生物质能源的应用广泛，如生物质能发电、生物质燃料、生物质供热等。
生物质制沼气技术
产氢产乙酸菌
产氢产乙酸细菌能将产酸发酵第一阶段产生的丙酸、 丁酸、戊酸、乳酸和醇类等，进一步转化为乙酸，同时 释放分子氢。产氢产乙酸反应主要在产甲烷相中进行。
耗氢产乙酸菌
也称为同型产乙酸菌。同型产乙酸细菌能代谢H2/CO2为 乙酸，为利用乙酸的产甲烷菌提供了形成甲烷的基质，又能 代谢分子氢，使厌氧消化系统中保持低的氢分压，有利于厌 氧发酵的进行。
重金属离子对甲烷消化会产 生抑制：使酶发生变性或者 沉淀；与酶结合产生变性； 与氢氧化物作用使酶沉淀。
S2- 等 阴 离 子 对 甲 烷 消 化 有 抑 制，氨也有毒害作用，当 [NH4+]>150mg/L 时 ， 消 化 受 抑制。
添加少量的K、Na、Mg、Zn、 P等元素有助于提高产气率。
物质浓度
碱金属和碱土金 属Ca2+，Mg2+， Na+，K+
毒域浓度界限 /(mol/L)
10-1~10+6
重金属Cu2+，Ni2+， Zn2+，Hg2+，Fe2+
10-5~10-3
H+和OH― 胺类 有机物质
10-6~10-4 10-5~100 10-6~100
7.2.4沼气发酵产物的主要成分
主要成分：CH4和CO2 少量成分：CO、H2、H2S、NH3、O2、N2 沼渣是发酵产生沼气后残留的底层渣汁，主要包括： 难以分解的有机残留物，如木质素、少量纤维素等 由木质素、蛋白质、多糖类物质经微生物分解转化而成 的腐殖酸类物质 灰分物质，包括可溶性灰分物质和难溶性灰分物质
发酵液碱度与pH值不是一回事，是指发酵液吸收质子的能 力，即可发酵中和过酸或过碱的缓冲能力。碱度常用与发酵 所相当的碳酸钙浓度。
生物质资源转化和利用-第五章-生物质直接气化技术
喉 管 区 25
优点
结构简单，有效层高度几乎不变，运行稳定性好。负压
操作可随时打开填料盖，操作方便。运行可靠，燃气焦油含量低。
缺点
气流下行方向与热气流升力相反，使风机功耗增加；
纤维素
大分子苷键断裂
单糖、多糖 脱水低聚糖
碳碳和碳氧键断裂
CO CO2 水
温度超过400 oC 聚合和芳构化阶段
生物质炭
2021/6/4
7
半纤维素
温度超过150 oC开始热解
CO 甲醇 CO2 焦油 炭 水 醋酸
与纤维素热解比较类似
温度超过250 oC
木质素
CO 温度超过310 oC CO2 热解激烈，
由计算机到经济法是一个很大程度的转变领导能把这个任务交给我是对我的信任同时也是对自己的一次气挑战因此我不敢有丝毫马虎争取备好每一节课上好每一堂课批好每一份作业努力去做一个受学生尊重和信赖的热化学法物理化学法压缩成型直接燃烧液化气化微生物法发酵生物化学法固体燃料高压蒸汽热气流直接液化间接液化共液化氢气木煤气木炭生物油木煤气醋液氢气沼气乙醇燃烧供热木炭燃料油化工原料甲醇柴油二甲醚氢气化学品液体燃料热裂解生物质气化概念以生物质为原料以氧气游离氧结合氧空气水蒸气水蒸气氧气混合气或氢气为气化剂在高温不完全燃烧条件下使生物质中相对分子质量较高的有机碳氢化合物发生链裂解并与气化剂发生复杂的热化学反应而产生相对分子质量较低的co氢气和甲烷等可燃性气体的过程
优点：设备简单，能源自给，
缺点：热值低，存储、输送成本高，应用受限制
2021/6/4
15
氧气气化：
氧气气化以氧气为气化介质的气化过程。其过程原理与空气气化 相同。
优点：
没有惰性氮气，在与空气气化相同的当量比下，反应温度提高， 反应速率加快，设备容积减小，热效率提高，气体热值(约 10MJ/m3)提高一倍以上，热值与城市煤气相当。因此，可建立以 生物质废弃物为原料的中小型生活供气系统，也可用作化工合成 燃料的原料。
优点
结构简单，有效层高度几乎不变，运行稳定性好。负压
操作可随时打开填料盖，操作方便。运行可靠，燃气焦油含量低。
缺点
气流下行方向与热气流升力相反，使风机功耗增加；
纤维素
大分子苷键断裂
单糖、多糖 脱水低聚糖
碳碳和碳氧键断裂
CO CO2 水
温度超过400 oC 聚合和芳构化阶段
生物质炭
2021/6/4
7
半纤维素
温度超过150 oC开始热解
CO 甲醇 CO2 焦油 炭 水 醋酸
与纤维素热解比较类似
温度超过250 oC
木质素
CO 温度超过310 oC CO2 热解激烈，
由计算机到经济法是一个很大程度的转变领导能把这个任务交给我是对我的信任同时也是对自己的一次气挑战因此我不敢有丝毫马虎争取备好每一节课上好每一堂课批好每一份作业努力去做一个受学生尊重和信赖的热化学法物理化学法压缩成型直接燃烧液化气化微生物法发酵生物化学法固体燃料高压蒸汽热气流直接液化间接液化共液化氢气木煤气木炭生物油木煤气醋液氢气沼气乙醇燃烧供热木炭燃料油化工原料甲醇柴油二甲醚氢气化学品液体燃料热裂解生物质气化概念以生物质为原料以氧气游离氧结合氧空气水蒸气水蒸气氧气混合气或氢气为气化剂在高温不完全燃烧条件下使生物质中相对分子质量较高的有机碳氢化合物发生链裂解并与气化剂发生复杂的热化学反应而产生相对分子质量较低的co氢气和甲烷等可燃性气体的过程
优点：设备简单，能源自给，
缺点：热值低，存储、输送成本高，应用受限制
2021/6/4
15
氧气气化：
氧气气化以氧气为气化介质的气化过程。其过程原理与空气气化 相同。
优点：
没有惰性氮气，在与空气气化相同的当量比下，反应温度提高， 反应速率加快，设备容积减小，热效率提高，气体热值(约 10MJ/m3)提高一倍以上，热值与城市煤气相当。因此，可建立以 生物质废弃物为原料的中小型生活供气系统，也可用作化工合成 燃料的原料。
某生物质天然气（沼气）提纯项目工艺选择
某生物质天然气（沼气）提纯项目工艺选择摘要：沼气是一种可持续发展的、洁净新能源，它在解决资源紧张、环保等方面具有重要意义。
由于生物质资源丰富，可以采用厌氧法将其转化为甲烷含量50%~65%的生物质天然气（沼气），没有提纯过的沼气其燃烧效果较差，因此需要对生物质天然气（沼气）进行提纯，使其甲烷含量达90%或以上，改善其燃烧特性。
本文对不同类型的沼气提纯技术进行了较为详尽的阐述。
关键词：沼气；提纯；CH4；生物质天然气引言沼气是一种由各种不同的气体组成的混合物，其中大部分是由CO2和CH4组成，CO2和CH4的比例约为40%和60%。
沼气则是有机物、有机废水等通过厌氧发酵来产生沼气，经过脱硫、脱碳、脱水、加压等工艺得以提纯作为天然气使用。
沼气经过提纯净化后，达到国家二类天然气标准，直接输送至市政天然气管网，作为天然气气源供应。
如果附近没有市政天然气管网，可以进一步将天然气进行压缩，通常是20MPa（压缩天然气）便于贮存和运送。
我国的沼气资源十分充裕，然而其利用模式却不尽如人意，因此，在这一领域还有很大的发展余地。
目前，国内外沼气提纯工艺已相当完善，并且已基本达到了工业化的水平。
在我国，虽然有大量的沼气，但其利用的方法都是传统的。
近几年，我国大量的高产出的沼气项目层出不穷，每天产生的甲烷数量远远超出了当下需求，而过剩的甲烷则通过锅炉进入锅炉进行不彻底的焚烧，或者是经火炬燃烧，甚至有些是直接排出，造成了巨大的浪费和环境问题。
随着我国能源结构日益优化，采用沼气提纯生物质能源（天然气）已成为今后能源开发的一个主要方向。
1沼气提纯生物天然气的必要性1.1重视度提高及政策指导规范化目前，我国的能耗很高，为了解决能源和环保问题，在日常的生产和经营中都有相应的对策。
随着臭氧层、酸雨及日益严重的全球变暖，国内对甲烷提纯技术的利用程度有所提升。
近几年，我们制定了一系列旨在推动可持续发展和可再生资源使用方式的国家经济转型，并将清洁发展作为重点。
新能源材料与技术-第5章 生物质能材料-2
（2）气化发电技术的分类
各种生物质气化发电技术的比较
分类
小型系 统
中型系 统
6
（2）生物质直燃发电技术应用的意义
• 有效利用农作物秸秆,大大降低了这些废弃物的 排放，能变废为 ; • 我国的边远地区，生物质资源丰富，且多属于 缺电、少电地区，利用生物质直燃发电技术可 以就地取材，生产出电能和热能满足当地取暖 和用电的需要。 • 生物质能发电技术之所以具有广阔的市场前景 ，其优势在于可再生能源中，生物质能以实物 形式存在，具有可储存、可运输、资源分布广 、环境影响小、可持续利用等特点
17
2.生物质气化发电技术
• （1）气化发电原理——将经处理的（符合不同气化炉 的要求）生物质原料经气化过程转化为可燃气体（气化 气），气化气经冷却及净化系统，除去灰分、固体颗粒 、焦油及冷凝物，然后利用净化的气体燃烧后推动发电 设备（通常采用蒸汽轮机、燃气轮机及内燃机）进行发 电。
生物质气化发电的方式 18
• 直接燃烧发电是指把生物质原料送入适合生物质燃烧的特定蒸 汽锅炉中，生物质与过量的空气在锅炉中燃烧，产生高温高压 蒸汽，驱动蒸汽轮机，带动发电机发电，实现了生物质的高效 清洁利用。
• 生物质气化的发电技术有以下三种方法：带有气体透平的生物 质加压气化；带有透平或者是发动机的常压生物质气化；带有 Rankine 循环的传统生物质燃烧系统。
• 北欧的瑞典是生物质发电发展和应用都最为广泛的国家 之一，有完善和广泛的集中供热系统，80％的城市是利 用生物质能供热电站供热。
9
我国的情况
• 我国生物质发电始于2005年，在国家政策的支持下发展非常 迅速。到2004年底，我国生物质发电装机容量约为2000MW 。在生物质直燃发电项目上，国家发展改革委和地方发展改 革委2008年总计核准了39个生物质直燃发电项目，合计装机 容量为1284MW，投资预计为100.3亿元，截止到2008年底， 已投产154MW。