大中型沼气项目太阳能增温技术

2021-02-04刘文生

河南农业·综合版 2021年1期

刘文生

有关资料显示，在一定温度范围内，温度对发酵效率有正向促进作用。因此，合理控制温度在大中型沼气项目工程中是非常必要的。一般情况下，沼气发酵菌在8～60 ℃都能进行发酵。10～26 ℃为常温发酵区，在这个温度范围内，池容产气率为0.15～0.30 m3/（m3·d）;28～38 ℃为中温发酵区（最适温度35 ℃），池容产气率为1.00 m3/（m3·d）;46～60 ℃为高温发酵区，池容产气率为2.00～2.50 m3/（m3·d）。因此，如果有一种增温技术，能使沼气池的池温在冬季达到并保持一个适宜的水平，就能保证沼气的产气量。

太阳能热水器在沼气项目中使用得较少，原因是冬季光照时间短、光的强度弱。大部分沼气项目都采用鍋炉增温。因为增温所消耗的热能很多，造成沼气运行成本居高，导致一些沼气项目干脆冬季不运行。在本项目中，用太阳能为厌氧消化增温，使冬季正常运行成为现实。

一、综合技术

（一）更换料液

在每年的10月即秋收季节，对厌氧消化池的料液进行更换。即在保持产气量的同时，尽可能地排除沼渣。然后加入沼液或清水，使料液中的总量在750 m3左右。在有阳光的天气，向厌氧消化器增温。因为此时的白天气温在30 ℃以上，增温效果显著。

（二）进入12月下旬，只进干料不进水

项目中设置有140 m2的阳光暖房。我们将牛粪堆积存放在暖房中，粪堆的中部因霉菌的作用会产生热量，使堆积的牛粪温度在30 ℃左右。牛粪在冬季自然含水量相对较少，每天仅需在厌氧消化器中投入牛粪5 m3。

（三）太阳能管的选用

本项目选用φ58×1800太阳能管，共1000支。有关资料显示，每支管的最高能量为70W，1000支为70 kW。在冬季其功率会相对减弱，但只要有阳光，不论是刮风还是外界温度0 ℃以下，太阳能照样可以吸收太阳的热能。本项目的太阳能管采用集热块式，每组为50支，组与组之间串联安装，由热水管道泵促进太阳能与厌氧消化中增温盘管循环流动，通过增温盘管向发酵料液提供热量。

（四）利用外界温度变化与厌氧消化的内部温度变化的时间差，及时供应太阳能热量

1000 m3厌氧消化器中存放了1000 t的发酵原料与液体。在外层保温的作用下，其温度随外界温度变化而缓慢变化。外界温度在四季中最低点是每年的1月中旬。但是厌氧消化器内部的发酵料液却因厌氧消化器有保温层阻止热量向外传导，并且上千吨的料液蕴藏着大量热能。由于温度下降过程较长，往往在每年的3月温度下降到最低点，此时阳光明媚、春暖花开，太阳能的作用将非常显著。

总之，本项目选用的生产工艺可归纳为：一是冬季不加水，沼渣沼液尽量不外排，避免热量损失。每天向厌氧消化器中提供的原料是太阳能暖棚中堆积的20～30 ℃的原料，以减少增温负担。二是可靠保温材料，本项目喷涂100～120 mm厚的聚氨酯进行保温，保温性能可靠。三是太阳能增温，迟滞了发酵原料液的温度下降速度，使发酵原料液温度最低点保持在22 ℃以上。此时，厌氧消化器的产气效率相当于35 ℃时的60%以上，每天多进2 m3的牛粪，可以保证在严冬寒冷条件下获得正常产气量。

二、注意事项

在沼气站实际运行过程中，应根据本地沼气站各设备的性能切合项目当地的气候特点，为保证冬季运行正常，需按以下规定进行。

（一）冬季运行期的界限划分

每年的11月下旬至翌年的3月下旬为冬季运行期。

（二）冬季原料的收集储存方法

进入冬季，应将干清牛粪运至阳光棚中，进行堆积。不建议将现收集的牛粪投入进料器，以防掺杂有冻结大块的物料进入进料器造成堵塞。

（三）取料方法

应在新堆积的相反方向取料，即不取当日收集的牛粪，使用经过数日堆沤的牛粪。取料后，应将散落在周边的牛粪归拢到大堆上，营造发酵氛围。

（四）运行时间

晴天，每天09：00—17：00为太阳能运行时间。在外界温度0 ℃以下且无太阳的天气，每天运行太阳能的时间为10：00—15：00。阴天或雨雪天气每天早晚各运行10～20 min，保持循环管道不结冰。

（五）其他注意事项

进入冬季后，应检查各阀门、管道的保温层完好情况。发现破损，裸露的部位要及时修补，以免冰冻造成损坏。每次进料完成后，应及时打扫进料间的卫生。避免散落的原料受冻结冰后，次日再添加到新加的原料当中降低原料的温度。