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1、沼气集中供气与秸秆气化的比较分析沼气集中供气与秸秆气化的比较分析沼气集中供气与秸秆气化的比较分析1 沼气（1）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。沼气是有机物在隔绝空气和一定的温度、湿度、酸碱度等的条件下，经过沼气细菌的作用产生的一种可燃气体。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 55-70，二氧化碳含量约为 30-45。沼气的主要成分是甲烷。甲烷是无色、无臭的气体，分子式 CH4，分子量为 16.04，在 0、101325Pa 标准状态下，甲烷对空气的相对密度
2、为 0.5548，沼气约为 0.94；甲烷的热值为 35.9MJ/m3，沼气低热值 20-25MJ/m3。（2）沼气工程大中型沼气工程技术，是一项以开发利用养殖场粪污为对象，以获取能源和治理环境污染为目的，实现农业生态良性循环的农村能源工程技术。我国的沼气工程建设起始于 20 世纪 60 年代，历经近半个世纪的发展，沼气工程从最初的单纯追求能源生产拓展为：以废弃物厌氧发酵为手段、以能源生产为目标，最终实现沼气、沼液、沼渣综合利用的生态环保工程。2 秸秆气化（1）秸秆气化原理秸秆气化是指农业生产中产生的象稻秆、油菜秆、玉米秆等秸秆在缺氧状态下通过热化学反应，将秸秆中的碳转化成可燃气体的过程。产出
3、的可燃气体可供民用炊事、取暖、农产品烘干、发电等使用。秸秆气化是在气化炉内完成的。秸秆是由碳、氢、氧等元素组成，其中含有一定量的水分。当秸秆被燃烧后，随着温度的升高，燃烧产生的气体通过还原区赤热的炭层反应，转换成含 CO、H2、CH4 等成分的可燃气体。整个反应过程很复杂，而且随着气化炉的类型、工艺流程、反应条件、气化剂的种类、原料的性质和粉碎等条件的不同，其反应过程也不相同。但不同条件下的秸秆气化过程基本上包括下列反应：C+O2=CO2CO2+C=2CO2C+O2=2CO2CO+O2=2CO22H2O+C=CO2+2H2H2O+CO=CO2+H2C+2H2=CH4CO2+H2=CO+H2O（
4、2）秸秆气化气于煤气的区别目前应用最多的、技术较成熟的是以空气为气化剂对秸秆进行气化。这种秸秆气最主要的特点就是含氮气的比例较高，因此热值也就偏低。在秸秆气中主要可燃成分为一氧化碳和氢气，以及少量的甲烷。而普通煤气中的甲烷及其他烃类的碳氢化合物占绝大部分比例，因而热值较高。秸秆气不同于普通煤气的另一个特点是净化效果。制造普通煤气的工程规模大，净化系统较复完善，处理后的气体也很干净。而现在我国正在建造的秸秆气化工程，一般规模都不是很大，净化系统也相对简单，无论是用于发电还是用于炊事，其净化效果较普通煤气要差，这一点应用时影响较大。秸秆气另一个特点是有气味。普通的煤气和天然气的臭味是在向居民提供用
5、于炊事用气时有意加入的，以保证安全；而秸秆气的气味是由于残留在秸秆气中的少量焦油气的味道，因而，尽管不在秸气中加入臭味剂，当秸秆气泄漏时还是可以被闻到的。3 沼气集中供气与秸秆气化的比较(1)燃烧热值沼气(含 60%甲烷)热值一般在 21524kJm-3,基本接近液化石油气热值。而秸秆气化燃气热值较低，一般在 6000kJm-3 左右。因此，沼气热值是秸秆气热值的 3.5 倍多，因此沼气集中供气工程的储气柜相对可以小一些，秸秆气化集中供气工程的储气柜相对沼气储气柜容积要大 3.5 倍以上。(2)原料利用率沼气的发酵原料,大多数以畜禽粪便为主，还有造酒厂、豆制品厂、屠宰场的下脚料等。上述原料基本
6、上是企业生产过程中的废料，用作沼气发酵原料是废物利用，变废为宝。不但可产沼气，而且沼渣是优质无污染的农家肥。同样以秸秆为原料，秸秆气化工程基本就是一次性利用产生秸秆气。而通过沼气发酵途径利用秸秆是三个层次的利用：第一层次是用秸秆作饲料发展畜牧业；第二层次是秸秆经牲畜过腹后产生的粪便作发酵原料生产沼气；第三层次是将沼气发酵副产物沼渣、沼液作农作物及果树的优质肥料，还可用来养猪、养鱼、搞食用菌生产等。从上述两种可燃气的生产工艺比较，秸秆气化对秸秆的利用率是 33%，而沼气对秸秆的利用率接近100%。因此，沼气集中供气工程是目前国家大力提倡的循环经济项目。(3)污染问题沼气产品无色无味、无焦油、无烟
7、无尘,它的副产品沼渣、沼液通过厌氧消化也基本达到了灭菌消毒无污染的效果。目前国家正在积极推广畜禽养殖场通过发展沼气厌氧发酵来解决畜禽粪便对周围环境的污染问题。而秸秆气化生产过程则有一定程度的污染。如：1.粉尘污染。秸秆粉碎过程产生粉尘；2.噪音污染。粉碎机械、气化设备运行时产生的噪音以及燃气炉出气时呼呼作响的声音等；3.焦油污染。气化炉、过滤设备、冷却水、地下管网、用户炉表中凝结的焦油对环境有污染；4.空气污染。焦油有刺鼻的异味对周围空气产生污染。(4)工程运行成本及管理费主要有 4 个方面：一是沼气发酵原料几乎无成本。沼气发酵原料是畜禽粪便，大型养殖场在没有进行沼气厌氧发酵之前，不但没有收益
8、相反还要交一定的环保费，有的甚至还要花钱雇车往外运。因此，企业利用畜禽粪便作沼气发酵原料基本上不需要原料成本，是企业自产自销,变废为宝，同时又消除了粪便对周围空气环境的污染。而秸秆气化是直接利用秸秆粉碎后不完全燃烧产生可燃气，这样就必须计算秸秆成本。除非附近有大型粮油加工企业，大量的稻壳免费使用。但这样的原料条件却为数不多。二是沼气生产运行成本低。沼气的发酵运行主要靠微生物生命活动，通常只需要 1 台加料的泥浆泵设备。而秸秆气化设备运行时通常需要 5 台设备，即秸秆粉碎机械，向气化发生炉上料的机械，空气压缩机或罗茨风机，上水泵，冷却水循环喷淋泵。三是沼气生产运行管理环节少费用低。秸秆气化生产运
9、行需要秸秆粉碎，上料，开机，试火，燃气炉看护，除炉灰，除焦油，冷却水看护等，而沼气生产运行管理没有这么多环节，因此管理费用低。四是沼气生产运行维护修理费用少。秸秆气化炉燃气除焦、除尘、除水系统、地下管网、用户炉表等，需要定期进行清理。尤其是地下管网在达到一定年限出现焦油堵塞后必须进行全面彻底的更换重新铺设。而沼气生产、运行管理没有这些问题，因此维护修理费用少。(5)运行期间的安全管理方面沼气工程(沼气池或发酵设备)在自身运行时不会发生燃烧、出现火灾或爆炸事故，只是要注意在检修沼气池发酵设备时不要违反操作规程，否则会造成窒息或中毒死亡，但这是沼气工程运行本身所产生的，而是人为造成的。而秸秆气化工
10、程则不同，它的工程运行安全问题与沼气工程相对比较突出。曾有专家就秸秆气化供气安全方面问题的论述，共提到有10 点隐患：1.开工前设备及管网内的气体置换不彻底，残存氧气遇到火种容易产生爆炸；2.燃气排送机罗茨风机失控，排气管调节不当，空气就会进入气柜中，时间长了会造成气柜整体爆炸；3.设备泄漏破损，造成燃气外泄会出现火灾中毒或爆炸事故；4.设备开炉时爆炸；5.开炉时示火孔引起的爆炸；6.燃气使用中的中毒和爆炸；7.检修燃气设备时引起残存气爆炸；8.电器打火引起燃气爆炸；9.供气管网破损引起的中毒着火；10.生产中的突发事故引起燃气中毒爆炸。在上述 10 点隐患中，1，3，7，9 点是秸杆和沼气供气工程共有的隐患。另外，由于秸秆气化气热值低，在温度较低情况下，容易自行熄火，而造成燃气泄漏；同时秸秆气化气热值低还会造成用气量大，如果厨房空间小，通风不好，废气也会引起中毒。综上所述，秸秆气化供气比沼气供气的隐患共多出 10 点，其隐患的核心是秸秆气化过程本身就具备燃烧爆炸条件。因此，无论在设备的运行前、运行中或运行停止后，只要稍有不慎、操作不当就会出现中毒、火灾或爆炸等安全生产事故。一亩地产玉米秸秆 3000-5000 斤。一吨秸秆能产 250300 立方米沼气。一公斤玉米秸秆产气 0.24 立方。
