沼气（Biogas）是有机物经微生物厌氧消化而产生的鈳燃性气体由于这种气体首先在沼泽地被发现，故名沼气沼气是多种气体的混合物，一般含甲烷转化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空气中如含有8.6～20.8％（按体积计）的沼气时,就会形成爆炸性的混合气体。沼气除直接燃烧用于炊倳、烘干农副产品、供暖、照明和气焊等外还可作内燃机的燃料以及生产甲醇、福尔马林、四氯化碳等化工原料。经沼气装置发酵后排絀的料液和沉渣含有较丰富的营养物质，可用作肥料和饲料

沼气是一些有机物质（如秸秆、杂草、树叶、人畜粪便等废弃物）在一定嘚温度、湿度、酸度条件下，隔绝空气（如用沼气池）经微生物作用（发酵）而产生的可燃性气体。沼气是气体的混合物其中含甲烷轉化60～70％，此外还含有二氧化碳、硫化氢、氮气和一氧化碳等它含有少量硫化氢，所以略带臭味发酵是复杂的生物化学变化，有许多微生物参与反应大致分两个阶段：（1）微生物把复杂的有机物质中的糖类、脂肪、蛋白质降解成简单的物质，如低级脂肪酸、醇、醛、②氧化碳、氨、氢气和硫化氢等（2）由甲烷转化菌种的作用，使一些简单的物质变成甲烷转化

要正常地产生沼气，必须为微生物创造良好的条件使它能生存、繁殖。沼气池必须符合多种条件首先，沼气池要密闭有机物质发酵成沼气，是多种厌氧菌活动的结果因此要造成一个厌氧菌活动的缺氧环境。在建造沼气池时要注意隔绝空气不透气、不渗水。其次沼气池里要维持20～40℃，因为通常在这种溫度下产气率最高第三，沼气池要有充足的养分微生物要生存、繁殖，必须从发酵物质中吸取养分在沼气池的发酵原料中，人畜粪便能提供氮元素农作物的秸秆等纤维素能提供碳元素。第四发酵原料要含适量水，一般要求沼气池的发酵原料中含水80％左右过多或過少都对产气不利。第五沼气池的pH值一般控制在7～8.5。

沼气是由意大利物理学家A.沃尔塔于1776年在沼泽地发现的1916年俄国人Β.П.奥梅良斯基分離出了第一株甲烷转化菌（但不是纯种）。目前世界上已分离出的甲烷转化菌种近20株中国于1980年首次分离甲烷转化八叠球菌成功。

世界上苐一个沼气发生器（又称自动净化器）是由法国L.穆拉于1860年将简易沉淀池改进而成的1925年在德国、1926年在美国分别建造了备有加热设施及集气裝置的消化池，这是现代大、中型沼气发生装置的原型第二次世界大战后，沼气发酵技术曾在西欧一些国家得到发展但由于廉价的石油大量涌入市场而受到影响。后随着世界性能源危机的出现沼气又重新引起人们重视。1955年新的沼气发酵工艺流程——高速率厌氧消化工藝产生它突破了传统的工艺流程，使单位池容积产气量(即产气率)在中温下由每天1立方米容积产生0.7～1.5立方米沼气,提高到4～8立方米沼气滞留时间由15天或更长的时间缩短到几天甚至几个小时。中国于20世纪20年代初期由罗国瑞在广东省潮梅地区建成了第一个沼气池,随之成立了中华國瑞瓦斯总行,以推广沼气技术1985年中国农村户用沼气池的数量达 500万个。目前中国高速率厌氧消化工艺生产性试验装置已在糖厂和酒厂正常運行

沼气是一种混合气体，主要成分是甲烷转化(CH4)和二氧化碳(C02)甲烷转化占60％一70％，二氧化碳占30％一40％还有少量氢、一氧化碳、硫化氢、氧和氮等气体。由于含有可燃气体甲烷转化故沼气可做燃料。沼气是细菌在厌氧条件下分解有机物的一种产物城市有机垃圾、污水處理厂的污泥、农村的人畜粪便、作物秸秆等，皆可做产生沼气的原料细菌分解有机物的过程，大体分为两个阶段：第一阶段将复杂嘚高分子有机物质转化为低分子的有机物，例如乙酸、丙酸、丁酸等；第二阶段将第一阶段的产物转化为甲烷转化和二氧化碳。

在上述過程中起发酵分解作用的是多种细菌共同作用的结果。为了使沼气发酵持续进行必须提供和保持沼气发酵中各种微生物所需的生活条件。产生甲烷转化的细菌是厌氧的少量的氧也会严重影响其生长繁殖。这就需要一个能隔绝氧的密闭消化池温度在厌氧消化过程中是┅个重要因素，甲烷转化菌能在0一80℃的温度范围内生存有分别适应低温(20℃)、中温(30℃)、高温(50℃)的各类细菌，最适宜的繁殖温度分别为15℃、35℃、53℃左右甲烷转化菌生长繁殖最适宜的pH值约为7．0一7．5，超出此范围厌氧消化的效率就会降低。在厌氧消化过程中担负废弃物发酵作鼡的细菌还需要氮、磷和其他营养物质。投入沼气池的原料比例大体上要按照碳氮比等于20：1一25：1。此外还应控制影响沼气发酵的有害物质浓度。

在千姿百态的生物世界中存在一种我们肉眼看不见、摸不着的微生物，能为人类提供能源提起微生物，往往会使人们想起它会使食物腐烂变质也会使人感染上各种疾病。因此对它们又害怕、又憎恶。但是在微生物的家族中，因为种类不同它们的作鼡也不尽相同，有的会给人类带来灾难有的会给人类带来幸福。微生物中能为人类提供能量的甲烷转化细菌和酵母菌，它们可以生产絀沼气和酒精为人类作出贡献。

说到沼气顾名思义就是沼泽里的气体。人们经常看到在沼泽地、污水沟或粪池里，有气泡冒出来洳果我们划着火柴，可把它点燃这就是自然界天然发生的沼气。沼气是各种有机物质，在隔绝空气（还原条件）并必适宜的温度、濕度下，经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体沼气的主要成分是甲烷转化，约占所产生的各种气体的60%一80%甲烷转化是一种理想嘚气体燃料，它无色无味与适量空气混合后即对燃烧。每立方米纯甲烷转化的发热最为 34000焦耳每立方米沼气的发热量约为20800－23600焦耳。即1立方米沼气完全燃烧后能产生相当于0.7千克无烟煤提供的热量。

关于沼气发生的基本原理目前尚在探索之中。沼气的形成过程大致可分为兩个阶段首先将各种复杂的有机物转化为低级脂肪酸，例如丁酸、丙酸、乙酸；然后把上述各类产物继续转化为甲烷转化和二氧化碳等

目前，世界各国已经开始将沼气用作燃料和用于照明用沼气代替汽油、柴油，发动机器的效果也很好将它作为农村的能源，具有许哆优点例如，修建一个平均每人l－1．5平方米的发酵池就可以基本解决一年四季的燃柴和照明问题；人、畜的粪便以及各种作物秸秆、雜草等，通过发酵后既产生了沼气，还可作为肥料而且由于腐熟程度高使肥效更高，粪便等沼气原料经过发酵后绝大部分寄生虫卵被杀死，可以改善农村卫生条件减少疾病的传染。现在沼气的应用正在各国广大农村推广，沼气能源的开发利用的普及等方面已经取得了较好的成绩。

世界上一些发达国家也正在进行利用微生物厌氧消化农场废物、生产甲烷转化的较大规模试验。英国建立了甲烷转囮的自动化工厂在厌氧消化器中有三个基本过程：

第一阶段的水解把不溶解的有机化合物和聚合物，通过酶法转化为可溶解的有机物

苐二阶段再将上一步转化成的产物如碳水化合物、蛋白质、脂肪类、醇等发酵为有机酸。

第三阶段由有机酸发酵产生甲烷转化

据估计，茬英国利用人和动物的各种有机废物，通过微生物厌氧消化所产生的甲烷转化可以替代整个英国25％的煤气消耗量。苏格兰已设计出一種小型甲烷转化发动机可供村庄、农场或家庭使用。

美国一牧场兴建了一座工厂主体是一个宽30米、长213米的密封池组成的中烷发酵结构，它的任务是把牧场厩肥和其他有机废物由微生物转变成甲烷转化、二氧化碳和干燥肥料。这座工厂每天可处理1650吨厩肥每日可为牧场提供11.3万立方米的甲烷转化，足够1万户家庭使用目前美国已拥有24处利用微生物发酵的能量转化工程。从世界范围看利用各种微生物协同莋用生产甲烷转化的研究和应用，正处于方兴未艾的阶段

近年来，我国沼气事业获得了迅速的发展沼气池总数已达到1000多万个。在四川、浙江、江苏、广东、上海等省市农村有些地方除用沼气煮饭、点灯外，还办起了小型沼气发电站利用沼气能源作动力进行脱粒、加笁食料、饲料和制茶等，闯出了用“土”办法解决农村电力问题的新路子

专家们认为，21世纪沼气在农村之所以能够成为主要能源之一昰因为它具有不可比拟的特点，特别是在我国的广大农村这些特点就更为显著了。

首先沼气能源在我国农村分布广泛，潜力很大凡昰有生物的地方都有可能获得制取沼气的原料，所以沼气是一种取之不尽用之不竭的再生能源。其次可以就地取材，节省开支沼气電站建在农村，发酵原料一般不必外求兴办一个小型沼气动力站和发电站，设备和技术都比较简单管理和维修也很方便，大多数农村嘟能办到据调查对比，小型沼气电站每千瓦投资只要400元左右仅为小型水力电站的1/2－1/3，比风力、潮汐和太阳能发电低得多小型沼气电站的建设周期短，只要几个月时问就能投产使用基本上不受自然条件变化的影响。采用沼气与柴油混合燃烧还可以节省17％的柴油。

我國地广人多生物能资源丰富。研究表明在21世纪无论在农村还是城镇，都可以根据本地的实际情况就地利用粪便、秸秆、杂草、废渣、废料等生产的沼气来发电。

【沼气发酵原理与条件】

利用微生物代谢作用来生产各种产品的工艺过程称为发酵沼气发酵又称为厌氧消囮、厌氧发酵和甲烷转化发酵，是指有机物质（如人畜家禽粪便、秸秆、杂草等）在一定的水分、温度和厌氧条件下通过种类繁多、数量巨大、且功能不同的各类微生物的分解代谢，最终形成甲烷转化和二氧化碳等混合性气体（沼气）的复杂的生物化学过程

沼气发酵是┅个复杂的微生物学过程，了解这一过程中各类微生物的作用及其活动规律才能把沼气发酵建立在科学的基础之上。只有有了大量的沼氣微生物并使各种类群的微生物得到最佳的生长条件，各种有机物原料才会在微生物的作用下转化为沼气

【沼气发酵微生物的种类】

沼气发酵微生物是一个统称，包括发酵性细菌、产氢产乙酸菌、耗氢产乙酸菌、食氢产甲烷转化菌、食乙酸产甲烷转化菌五大类群这些微生物按照各自的营养需要，起着不同的物质转化作用从复杂有机物的降解，到甲烷转化的形成就是由它们分工合作和相互作用而完荿的。

在沼气发酵过程中五大类群细菌构成一条食物链，从各群细菌的生理代谢产物或它们的活动对发酵液pH值的影响来看沼气发酵过程可分为水解、产酸和产甲烷转化阶段。前三类群细菌的活动可使有机物形成各种有机酸因此，将其统称为不产甲烷转化菌后二类群細菌的活动可使各种有机酸转化成甲烷转化，因此将其统称为产甲烷转化菌。

不产甲烷转化菌能将复杂的大分子有机物变成简单的小分孓量的物质它们的种类繁多，根据作用基质来分有纤维分解菌、半纤维分解菌、淀粉分解菌、蛋白质分解菌、脂肪分解菌和一些特殊嘚细菌，如产氢菌、产乙酸菌等

产甲烷转化菌是沼气发酵的主要成分--甲烷转化的产生者。是沼气发酵微生物的核心它们严格厌氧，对氧和氧化剂非常敏感最适宜的pH值范围为中性或微碱性。它们依靠二氧化碳和氢生长并以废物的形式排出甲烷转化，是要求生长物质最簡单的微生物

【沼气微生物的生长规律】

生物和生命活动以新陈代谢为基础，沼气发酵微生物的生长和代谢过程可分适应期、对数生长期、平衡期、衰亡期四个时期

菌种刚刚接入新鲜培养液中，细菌的各种生理机能需要有一个适应过程细胞内各种酶系统要经过一番调整，这一时期细菌并不马上进行繁殖适应期的长短与细菌的种类及环境变化条件有关。例如繁殖速度快的酸化菌，一般适应期较短繁殖速度慢的产甲烷转化菌适应期就较长。此外接种量的多少接种物所处的生长发育阶段及其前后生活条件都对适应期的长短有所影响。

细胞经过一段适应后逐步以最快速度进行繁殖，即按1、2、4、8、16......的级数上升这一段时间内发酵产物的增长速度随细胞数量的增加而上升。如果微生物所处的环境条件能够不断得到更新所需的营养物质能够及时得到供应和保障，这种增长速度可以一直保持下去这就是連续投料发酵可以获得高产气率的理论根据。

微生物细胞经过一定时期高速繁殖后由于养料的消耗和代谢产物的积累，以及其环境条件（如酸碱度氧化还原势等）的变化使得细胞繁殖速度减慢，少数细胞开始死亡因此表现在一定时期内繁殖速度与死亡速度相对平衡。這一时期发酵液内细胞总数达到最高水平是积累代谢产物的重要时期。

由于培养基中营养物质的显著减少环境条件越来越不适宜微生粅的生长繁殖，细胞死亡速度加快以至细胞死亡数目大大超过新生数目，活菌总数明显下降

通过以上对微生物生长规律的分析，微生粅在旺盛生长期内生长的速度高生理活性也最强，如采用这一时期的微生物进行接种就可以缩短适应期在发酵工艺上，采用连续投料發酵的方法可以保证微生物始终在适应条件下旺盛生长，从而获到较高的产气量

农村户用沼气池生产的沼气主要用来做生活燃料。修建一个容积为10立方米的沼气池每天投入相当于4头猪的粪便发酵原料，它所产的沼气就能解决一家3―4口人点灯、做饭的燃料问题沼气还鈳以用于农业生产中，如温室保温、烘烤农产品、储备粮食、水果保鲜等沼气也可发电做农机动力，大、中型沼气工程生产的沼气可用來发电、烧锅炉、加工食品、采暖或供给城市居民使用

【沼气的产生和正确使用】

要使沼气池正常启动，首先要选择好投料的时间，嘫后准备好配比合适的发酵原料入池后原料搅拌要均匀，水封盖板要密封严密一般沼气池投料后第二天，便可观察到气压表上升表奣沼气池已有气体产生。最初要将产生的气体放掉（直至气压表降至零），待气压表再次上升时在灶具上点火，如果能点燃表明沼氣池已经正常启动。如果还不能点燃照上述方法再重试一次，还不行则要检查沼气的料液是否酸化或其它原因。

经检查沼气池的密封性能符合要求即可投料沼气池投料时，先应按第25条的要求根据发酵液浓度计算出水量向池内注入定量的清水，将准备的原料先倒一半搅拌均匀，再倒一半接种物与原料混合均匀照此方法，将原料和菌种在池内充分搅拌均匀净沼气池密封。

沼气发酵投料宜在什么时間进行

农村沼气发酵的适宜温度为15℃—25℃。因而在投料时宜选取气温较高的时候进行，北方宜在3月份准备原料4—5月份投料，等到7—8朤份温度升高后有利于沼气发酵的完全进行，充分利用原料；南方队5月份可以投料外下年宜在9月份准备原料，10月投料超过11月份，沼氣池的启动缓慢同时，使沼气发酵的周期延长在具体某一天什么时间投料，则宜选取中午进行投料

怎样配制沼气发酵原料？

农村沼氣发酵种类根据原料和进料方式常采用以秸秆为主的一次性投料和以禽畜粪便为主的连续进料两种发酵方式。现以后一种方式举例说明

我国农村一般的家庭宜修建6立方米水压式沼气池，发酵有效容积约5立方米由于不同种类畜禽粪便的干物质含量不同，现以猪粪为例计算如何配制沼气发酵原料

猪粪的干物质含量为18%左右，南方发酵浓度宜为6%左右则需要猪粪1200公斤，制备的接种物500公斤（视接种物干物质含量与猪粪一样）添加清水3300公斤；北方发酵浓度宜在8%左右，则需猪粪约1700公斤左右制备的接种物500公斤，添加清水2800公斤在发酵过程中由于沼气池与猪圈、厕所修在一起，可自行补料

如何制备沼气发酵接种物？

农村沼气发酵接种物一般采用老沼气池的发酵液添加一定数量的囚畜粪便比如，要制备500公斤发酵接种物一般添加200公斤的沼气发酵液和300公斤的人畜粪便混合，堆沤在不渗水的坑里并用塑料薄膜密闭封ロ1周后即可作为接种物。如果没有沼气发酵液可以用农村较为肥沃的阴沟污泥250公斤，添加250公斤人畜粪便堆沤1周左右即可；如果没有污苨可直接用人畜粪便500公斤进行密闭堆沤，10天后便可作沼气发酵接种物

兴办沼气的好处很多，综合起来主要有以下几个方面：

（一）兴辦沼气有利于解决农村能源问题一户3―4口人的家庭，修建一个10立方米的沼气池只要发酵原料充足，并管理得好就能解决点灯、煮饭嘚燃料问题。

（二）兴办沼气有利于促进农业生产发展兴办起沼气后，大量畜禽粪便加入沼气池发酵即可生产沼气，又可沤制出大量優质有机肥料扩大了有机肥料的来源。凡是施用沼肥的作物不仅增强了抗旱防冻的能力而且提高秧苗的成活率。施用沼肥不但节省化肥、农药的喷施量也有利于生产绿色无公害食品。

（三）兴办沼气有利于促进畜牧业的发展办起沼气后，有利于解决“三料”（燃料、饲料和肥料）的矛盾促进畜牧业的发展。

（四）兴办沼气有利于改善卫生条件凡是建了沼气池的农民都体会到，利用沼气当燃料無烟无尘，清洁方便一些粪便、垃圾、生活污水等都是沼气发酵的好原料，随着这些原料进入沼气池的病菌、寄生虫卵等在沼气池中密闭发酵而被杀死。从而改善了农村的环境卫生条件对人畜健康都有好处。

（五）兴办沼气有利于保护生态环境兴办沼气解决了农民嘚燃料问题，减少森林砍伐和牛羊对山场的破坏有利于保护林草资源，促进植树造林的发展减少水土流失，改善农业生态环境

（六）兴办沼气有利于解放劳动力。办起沼气后过去农民拣柴、运煤花费的大量劳动力就能节约下来，可以投入到农业生产第一线上去广夶农村妇女通过使用沼气，从烟熏火燎的传统炊事方式中解脱出来节约了生火做饭的时间，减轻了家务劳动沼气是一种清洁能源，所鉯各国都在农村推广

【浅谈农村沼气推广应用中存在的问题】

一、农村户用沼气推广应用的现状、意义

1. 农村户用沼气推广、应用的现状

目前，我国沼气池的推广应用规模居世界首位国家计划到2010年，要达到2600万口由此，建池数量将占到全国适宜沼气发展农户的20%然而，如此巨大的建池量和惊人的发展速度带来的管理压力可想而知。技术干部不但要负责新建池的规划、放线、施工还要负责旧池管护使用Φ出现的各种故障的排除和综合利用技术的指导、培训等工作。

2. 推广应用户用沼气的意义

（1）沼气不仅能解决农村能源问题而且能增加囿机肥料资源，提高质量和增加肥效从而提高农作物产量，改良土壤； （2）使用沼气能大量节省秸秆、干草等有机物，以便用来生产牲畜饲料和作为造纸原料及手工业原材料；（3）兴办沼气可以减少乱砍树木和乱铲草皮的现象保护植被，使农业生产系统逐步向良性循環发展；（4）兴办沼气有利于净化环境和减少疾病的发生。这是因为在沼气池发酵处理过程中人畜粪便中的病菌大量死亡，使环境卫苼条件得到改善；（5）用沼气煮饭照明既节约家庭经济开支，又节约家庭主妇的劳作时间降低劳动强度；（6）使用沼肥，提高农产品質量和品质增加经济收入，降低农业污染为无公害农产品生产奠定基础。 常用的物质循环利用型生态系统主要有种植业—养殖业—沼氣工程三结合、养殖业—渔业—种植业三结合及养殖业—渔业—林业三结合的生态工程等类型其中种植业—养殖业—沼气工程三结合的粅质循环利用型生态工程应用最为普遍，效果最好

二、户用沼气池在管护使用中最常见的问题

1.常见问题包括的三个方面：

农户在使用沼氣或沼气池运行管理过程中，最常见的问题概括来讲有这样三个方面：

一是用户缺乏沼气池运行管理的知识，无法保证正常、持续地用仩并用好沼气；

二是用户对灶具等沼气配套设备的自查、保养、维修能力较弱；

三是一些农户对沼气给生活带来的变化和好处认识不足

2. 瑺见问题的具体表现和排除方法

（1）发酵料液偏酸或偏碱。沼气池正常产气要求的料液酸碱度在ph=6~8之间，均可产气以ph=6.8~7.5产气量最高。辨别嘚最简单方法是用眼睛去观察当发现沼气池中的料液有点儿泛蓝色即表明料液偏酸了；如果是料液上泛起一层白色的蒙就说明料液偏碱叻。a.当发现料液偏酸时就取3~4公斤石灰兑上4~5桶清水，先充分搅匀后再直接从进料口倒入池中并搅拌使石灰澄清液与池中的料液充分接触。b.当料液偏碱时就用事先铡成2~3公分长的青杂草浇上猪或牛的尿液并在池外堆沤处理2~3天，再从进料口投入池中并搅拌均匀使新加入的青雜草与池中料液充分接触，使其尽快恢复正常

（2）长期以猪粪作沼气池的发酵原料，气压高却点不着火或燃烧时间短传统的养猪习惯鉯粮食喂猪为主，猪粪中的碳氮比的含量为C：N=13：1而在其它条件都具备的情况下，碳氮比的含量C：N=25~30：1才能保证正常产气所以会出现点不著等情况。A.利用每年春秋两季大出料的时机给沼气池中加入1方牛粪B.在平常的入料过程中加入适量的富碳原料，如：麸皮、秕壳、碎秸秆等农作物的残余物

（3）发酵原料充足或料液发酵正常，但产气量不足出现这种问题的原因是：发酵料液在池中形成沉淀或料液表面形荿结壳。解决办法是：坚持经常性地搅拌沼气池发酵料液

（4）沼气池及输气管路等出现漏气。沼气出现漏气有多种情况：a.输气管路等不漏气但气压不上升且人为加压后又较快降压1个以上，沼气池发酵间漏气剔除表面密封剂，重新粉刷2~4遍后重新刷密封剂。b.水封圈有气泡或密封胶泥局部变黑密封盖漏气。重新封盖水封圈加满水，长期保证水封圈有水c.安装沼气的房间能闻到臭鸡蛋味或硫磺味，输气管路、开关漏气或净化器‘U’型壶的密封盖破裂用洗衣粉水查找漏气部位，更换损坏的零部件d.只在做饭或点灯时能闻到臭鸡蛋味，脱硫剂失效更换净化器中的脱硫剂。

（1）加强对沼气用户的专业知识、技能培训特别是应尽快培养一批业余的农民沼气技术员；

（2）要利用农村集会和喇叭、广播、电视等多种方式、方法，对沼气推广、应用的意义和作用沼气池的修建过程和补助政策等进行广泛、深入嘚宣传；

（3）对沼气用户来讲，要保证正常用气坚持长期养畜是基础。沼气池就像小工厂没有畜禽粪便等原料，就不能生产出沼气、沼肥等新产品；

（4）“三分建池七分管护”，说明使用好沼气池重在管理坚持经常搅拌是关键；

（5）要坚持对沼气户的寻访，及时发現不产气沼气池并排除故障。

（6）把每天居民卫生间产生的人类粪便下水道集中处理产生沼气建设沼气管道给居民使用就象液化气管噵一样。

（7）沼气液化态提炼技术沼气是一种混合气体，主要成分是甲烷转化(CH4)和二氧化碳(C02)甲烷转化占60％一70％，二氧化碳占30％一40％还囿可燃气体氢、一氧化碳、硫化氢、氧和氮气体。只要使用气体分离技术把二氧化碳变成干冰做其他工业用途使用零点压缩成液化形态並不需要多高的成本，提炼可燃气体压缩成液化状态制造成钢瓶形式取代液化气供应居民使用。

综合节约成本可以建设城市小区居民卫苼间下水道产生粪便的沼气处理站一方面制作成钢瓶形式，另一方面建设沼气输送管道就象液化气管道一样节约城市液化气需要西气東送的大量成本资金。在周围建设绿色农业产生基地产生沼液可以做成无土栽培农业种植原料，沼渣直接加工成有机化肥

1、混合沼气發酵料及其制作方法

2、周期刺激秸秆和城市垃圾进行固态发酵沼气的方法

3、由有机物产生含甲烷转化的沼气的方法和装置

4、沼气生产、储備、使用三器具合并使用组合设施

5、一种果蔬沼气保鲜技术

6、改造下水道厌氧处理生活污水垃圾回收沼气的方法及装置

7、以沼气为驱动能源的热泵供热供冷联合系统

10、沼气池内氧化脱除硫化氢工艺

11、沼气驱动的发电机装置

12、用沼气驱动的发电机设备

14、柴油沼气多能源发动机點火装置

16、球形悬注式沼气池钢制整体内外模具

17、自动搅拌高效沼气发酵新工艺

19、活动罩水压沼气装置

20、农村户用造气、造肥、建造三方便沼气池

21. 冬季应使用自增温免护理沼气池.

PAGE . WORD格式整理版 学习参考好帮手 年产30萬吨合成氨转化、净化工段的设计 前 言 本设计是年产30万吨合成氨转化、净化工段的设计 设计说明书分两部分。 第一部分是综述分九章討论了氨的性质、用途及其在国民经济中的地位，合成氨工业的现状及其发展趋势现代大型氨长的生产特点，设计方案的论证生产方法的综述与选择，本设计主要工艺参数的论证与确定生产工艺流程的评述与选择，合成氨生产原理与本设计生产流程的叙述及本设计主偠设备一览表 第二部分是工艺设计计算，分别进行了消耗定额返氢量的计算、天然气催化转化的计算、CO变换、气体净化、甲烷转化化過程的物料与热量衡算，换热器热负荷计算最后进行了设备计算加压两段填料吸收塔工艺设计计算。 本设计附有转化、净化工段带控制點的工艺流程图、CO2吸收塔的装配图 本设计选用Kellogg节能型流程，具有能耗低、流程简单的特点 目 录 第一章.综述 4 1.1 3.3.7校核计算 110 第1章 综 述 氮（N），昰植物生长所必需的重要元素之一空气的主要成分是氧和氮，其中氮占78%体积但是大多数植物不能直接吸收这种游离态的氮，只有当氮與其他元素化合以后才能为植物所利用，这种使空气中游离态氮转变成化合态氮的过程称为“氮的固定”。合成氨是固定氮的主要方法 化肥是

天然气换热式转化造气新工艺杨泳涛 Ξ董岱峰中国成达化学工程公司成都610041摘要介绍中国成达化学工程公司开发的换热式转化造气新工艺的工艺流程 ,主要设备及其应用情况 该工艺为老厂节气 、 节能 、 挖潜改造或新建装置提供了一条新途径 。 关键词天然气 换热式转化 合成气催化剂的烃类物质转化 ,得到合成氨戓甲醇的粗原料气 这一过程为吸热过程故需外供热量 。该 工艺转化所需的热量由二段转化炉出口转化气提 供 一段转化炉出口气体进入②段转化炉后与适 量的富氧空气 或纯氧 混合 ,在二段炉炉头进行 部分燃烧反应 ,所产生的热量供一段转化气中的甲烷转化进行深度转化 。 该工藝实质上是将加压蒸汽转化的方箱式一 段炉改为换热式转化炉 ,一段转化所需的反应热 由二段转化出口高温气提供 , 不再是烧嘴提供 由于二段高温转化气的可用热量有限 ,不能满足 一段炉的需要 ,又受氢氮比所限 ,因此在二段炉必 须加入富氧空气 或纯氧 。1概述天然气与蒸汽利用镍催囮剂进行强吸热转化反应以制取氨和甲醇的合成气之烃类蒸汽转化作为一种工艺生产过程已有数十年 传统的天然气 蒸汽转化需要在结构複杂 、 造价很高的转化炉中 进行 ,转化炉设有辐射段与对流段 ,在高温催化剂存在下进行烃类蒸汽转化反应 ,一段转化气出口 残余甲烷转化含量達到 310 ～ 10 干基 左右 , 对 转化炉的设计 、 操作 、 炉管的材料都有非常严格的要求 ,热回收系统复杂 ,吨氨或吨甲醇所耗天然气 中燃料天然气约占 1/ 3 。随著天然气价格的不断 上涨 ,如何降低燃料天然气的消耗 、 降低生产成本 已成为各公司研究开发的重点 中国成达化学工程公司开发的换热式轉化造气新工艺已成功地用 于小厂的节能改造和新建装置 。 该工艺是利用二段炉出口的高温气体做为一 段转化的热源 ,用结构紧凑的换热式轉化炉代替 传统一段转化炉和庞大的热回收系统 该新工艺 可用于以天然气 、 炼厂气 、 甲烷转化富气等为原料 ,生 产合成氨及甲醇的生产装置 ,也适用于小氮肥装 置的技术改造 、 技术革新 。其吨氨或吨甲醇耗天 然气 可 降 低 150 ～ 200Nm3 已 在 规 模 为 15kt/ a 、30kt/ a氨及甲醇装置上投产运行 。 采用该工艺需另配 1 套空分装置或变压吸附 制富氧装置 ,以满足二段炉转化所需的热量要求 3工艺流程新工艺流程框图见图 1 。图 1 换热式转化造气工艺流程框图 原料天然气经压缩后进入天然气加热炉中预 热到 380 ℃,依次进入氧化锰脱硫槽 、 氧化锌脱硫槽 ,脱硫后的天然气含硫量小于 012ppm 脱硫后 的天然氣按一定比例与水蒸汽混合后进入天然气 加热炉的辐射段 ,加热至 480～510 ℃ 进入换热式2 工艺原理烃类的蒸汽转化是以水蒸汽为氧化剂 、 镍为Ξ 杨泳涛 高级工程师 ,1986 年毕业于西安交通大学低温技术专业 。长期从事合成氨 、 甲醇工艺设计 联系电话 028 5582133 - 2437 。设计 技术杨泳涛等 天然气换热式转化慥气新工艺一段转化炉的转化管内 ,在催化剂层中 ,甲烷转化与水蒸汽反应生成 CO 和 H2 ,甲烷转化转化所需热量由高 温的二段转化气提供 出一段转囮炉的转化气 中 ,甲烷转化含量约 30 , 温度约 680 ℃, 该转化气直 接进入二段转化炉 。由制氨装置来的氧气与压缩后的空气按一定 的比例混合后 , 进入 富 氧气加热炉预热至 510 ～530 ℃,进入二段转化炉与一段转化气充分混合 燃烧 ,并在镍催化剂存在下高温转化 ,使转化气中 剩余的甲烷转化含量进一步降低 出二段转化炉的转化气中残余甲烷转化含量约为 015 ,温度约 980 ℃。 该转化气先经换热式一段转化炉的管间为管内的 转化反应提供热量后 ,温度降至约 600 ℃,再经转 化气废热锅炉回收热量产生中压饱和蒸汽 ,并经 锅炉给水预热器等回收热量后送出转化工序 装置需要设 2 台加热炉 天然气加熱炉和氧 气加热炉 。根据已有的开车经验 ,分开设计有利 于开车阶段调节进入一段转化炉和二段转化炉的 蒸汽温度 ,以满足投料要求 加热炉嘚燃料为天 然气与合成弛放气的混合气 ,其加入量可由遥控 阀控制 。炉在结构上基本相同 ,都是一个带有水夹套内装触媒的衬里圆筒设备 ,但不哃的是往二段炉中加 入的不是空气而是富氧空气 ,使反应温度更易升 高 ,则对其衬里材料的要求也更高 结合中小型 氨厂的制造 、 操作情况 ,炉頂混合器采用多孔刚玉砖结构 。这种混合器结构简单 、 安 全 可 靠 、 投 资 省 ,且我公司对此设计已有丰富的经验 建厂情况5该新工艺用于合成氨装置的有 1 四川蓬溪县化工厂 15kt/ a 合成氨气头改造 ;2 四川什邡县化工厂 15kt/ a 合成氨 ;3 四 川 富 顺 化 肥 厂 30kt/ a 合 成 氨 气 头 改造 。该新工艺用于甲醇生产装置的有 1 荿都化工二厂甲醇气头改造 ;2 云南天然气化工厂 30kt/ a 甲醇装置 消耗指标1 云南天然气化工厂 30kt/ a 甲醇装置为新 建装置 , 其甲醇合成采用低压合成甲醇 、 彡塔精 馏 ,要求装置蒸汽自平衡 。为达到保护环境和回 收热量节省能源的目的 ,该装置的设计充分考虑 了余热 、 低位热能和废水的综合回收利鼡 ,设置了 天然气饱和系统 ,利用部分低位热能产中压蒸汽 , 同时 ,处理甲醇精馏工序排放的工艺水 ,其每吨甲 醇消耗设计值为 6主要设备简介4411 圆筒换熱式转化炉 换热式一段转化炉与传统的箱型炉 、 梯台炉及 圆筒炉有根本的区别 该炉不仅结构简单 、 制造方 便 、 现场安装周期短 、 安装费鼡减少 、 设备造价低 ;而且更重要的是这种换热式一段转化炉转化反应 所需的热量 ,不是上述几种炉型所采用的直火加热 的方式 ,而是利用二段轉化气返回一段转化炉的管间与管内原料气进行换热 ,在催化剂的作用下 ,完 成甲烷转化的一段转化 。不采用直火加热 ,可使一段转 化管的操作條件大大改善 ,炉管壁温降低 ,管内外 压差大大减小 ,这就有条件选用价格较低的钢材制 作炉管 ,并可减小炉管壁厚 ,从而降低设备造价 此外 ,不采鼡直火加热 ,没有大量烟气排放到大气 ,不仅降低热损失 ,而且有利于环保 。 该转化炉可采用浮头式 ,每根转化管设一根 “猪尾管” 或采用其他方式 ,以便用来吸收管子的 膨胀量 412 二段转化炉 换热式转化造气所用二段炉和传统二段转化886Nm3715kWh 自平衡370Nm3220m3天然气 电 蒸汽氧气 冷却水该装置已顺利通过 72h 栲核 ,其考核值优于 设计值 。2 其它几个装置均为改造项目 ,改造后的天3然气消耗为 780～810Nm / t 合成氨 ,天然气消耗受3后工序的影响略有不同 氧气消耗约為 150Nm /h 。换热式转化与方箱式转化的比较换热式转化与传统方箱式转化的比较 以合 成氨为例 见表 1 下转第 48 页748化工设计 CHEMICAL ENGINEERING DESIG N须要求参加项目的专业人員认真如实填写 。3 在项目开始阶段 ,不仅要编制切合实际的 工作进度计划 ,而且要根据项目的工作程序和各 专业的关系 ,应用网络技术 ,确定关键蕗线 ,制订 设计详细进度网络计划 两者结合使用 ,才能更 有效地对项目进度进行控制 。效的项目控制具有一定的借鉴作用 3 勘察设计行业主偠的产品是技术文件 ,可 将统计技术主要用于产品过程控制上 ,如工程设 计进度控制 、 设计质量状况的评价和控制 、 设计质 量问题分析等 。4 统計技术是整理和分析数据的重要工具 , 方法很多 ,如饼状图 、 双轴曲线图 、 统计抽样法 、 回 归分析 、 方差分析 、 各类控制图 、 排列图 、 调查表 等 ,可以充分利用它们的不同特点 ,解决不同的问 题 ,达到对过程控制的目的 4结语1 运用上述统计技术 ,可分析 、 预报项目的发展状态 ,使项目经理囷专业负责人定量动态地了解项目和各专业的进度进展 ,从而可分析偏离 进度的原因 ,及时采取补救措施 ,达到控制进度的 预期目标 。2 上述统计技术工具不仅可用于工程项目 设计进度控制上 ,同样可运用于设备 、 散装材料采 购和施工管理的进度控制 ,对总承包项目实行有参考文献123王英軍 . 工程项目管理. 中国石化出版社 . 中国化学工程总公司 . 工程项目管理实用手册. ISO9004 - 4 1993 质量管理和质量体系要素第四部分修改回稿 1999 - 10 - 08上接第 6 页 管理办法囷资质标准 对工程总承 包资质的改革 ,我们专门开了一次研讨会 ,总的来 看还不错 ,需要进一步修改完善 ,使总承包管理办 法和资质标准尽快成稿 ,争取在年底与设计资质 改革一起配套出台 。新的总承包资质出台 ,要对 总承包单位进行重新审查确认资质 ,过去总承包 资质发得太多 、 太乱 ,審批也不规范 3 广泛开展技术交流 、 经验交流 与 国 际 合 作 ,推广国内国际成功的经验与作法 。工作委员 会要广泛宣传推广 、 交流 FIDIC 条款 ,要把国外成 功的经验引进来 ,过去工程总承包工作宣传太少了 ,要通过宣传让社会理解 ,领导支持 4 认真为会员单位提供各项服 务 , 搞 好 培 训 ,办好 “通讯” 刊物 ,为大家服务好 。5 加强总承包工作委员会自身的建设 ,尽快 建立自律机制 6政府对协会工作继续给予大力支持我提出 4 点原则 ① 协商配合 、 团结合作 ; ② 指导不领导 ; ③ 支持不包办 ; ④ 协调不代替 。希望 大家共同努力 ,把勘察设计咨询行业的改革与发展推向前进 收稿日期 1999 - 10 - 08上接第 21 页幅度降低天然气消耗提供了一套成熟的技改方案 。但由于需要增加空分装置 ,投资略有增加 从能耗看 ,其天然气消耗降低 ,但装置需外供 蒸汽忣氧气 ,因此 ,其综合能耗与方箱式转化炉相差无几 。 换热式转化新工艺的选择还与后工序氨加工 产品有一定关系 ,对碳铵 、 硝铵等不需要外供蒸汽的产品 ,该工艺可做为优选的方案 对于生产甲 醇的工厂 ,由于换热式转化工艺可以调整 H/ C 比到最佳理论值 ,从而可降低合成气消耗 ,因此 ,该 工藝具有一定的竞争力 。另外 ,对天然气供应不 足 、 气价偏高的地区 ,该新工艺在该地区也具有较表 1换热式转化与传统方箱式转化的比较项 目换熱式转化传统方箱式转化～800Nm3/ tNH3 ～150Nm3/ tNH3 略高 ～110kWh/ tNH3略高 需外供部分蒸汽 基本相当960～980Nm3/ tNH3 无 0 0 可外输蒸汽 0天然气 氧电 投 蒸气耗 资 汽综合能耗8结语通过已建装置的運行情况可以认为 ,采用天然气换热式转化造气新工艺节约天然气效果显 著 ,经济效益可观 该技术为天然气小氮肥厂大好的推广价值 。收稿ㄖ期 1999 - 04 -