村镇沼气与天然气联合供气技术研究

摘要

冬季低温气候条件下沼气产气率较低，目前提高沼气产量还存在较大技术难度，而冬季是用户用气的季节高峰，沼气供应常常无法满足用户的用气需求。针对沼气产气率较低问题，本文提出了毛细管网增温发酵的方式，有效地提高冬季沼气产气率；同时为了解决高峰期沼气供应不足问题，采用了沼气与天然气掺混供应方案。
　　本文设计了一个20m3的玻璃钢沼气发酵罐，建立了发酵罐的散热模型，研究了不同类型的沼气增温发酵方式。基于毛细管网换热面积大、换热效率高等传热特性的研究，创新性的采用毛细管网作为前端换热器进行增温发酵。冬季采用毛细管网对10℃发酵原料加热到25℃，沼气产气率由0.25m3/(m3.d)提高到0.75m3/(m3.d)。加热过程中沼气壁挂炉消耗的沼气量远低于由于温度升高新增沼气量，同时比采用电加热方案节约一半的费用。因此采用毛细管网进行沼气增温发酵方案经济可行。
　　为解决冬季村镇沼气供气不足问题，选取空气、天然气与沼气掺混补足6T天然气供气方案。运用华白数、燃烧势进行互换性判定，辅以爆炸极限的安全性验算。最终得出三种混合气源，只要天然气和空气按照49:51~54:46的比例范围混合均匀，混合气就能与6T天然气互换并且无爆炸风险。工程实践中搭建了天然气引射空气补足沼气掺混装置，通过对引射压力、空气入口阀门开度的控制，研究了引射比影响因素，实验表明引射比随引射压力与出口压力两者差值的增大而上升，其中引射比受引射混合器进口压力的影响更大。实际掺混工程中，引射器出口压力宜稳定在6kpa，引射压力控制在0.12~0.15MPa时，天然气、空气、沼气三种混合后的气体经权威部门检测符合6T天然气标准，掺混方案可行。
　　本文针对冬季产气率低、沼气供应不足提出了采用毛细管网增温发酵，天然气掺混空气补足沼气的方案。运用到实际工程中，毛细管网增温发酵可以经济有效地提高沼气产气率，掺混方案也能很好的解决村镇沼气供应不足难题，进一步为村镇沼气推广提供了很好的借鉴方案。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪 论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 研究目的

1.4 研究内容

2 村镇沼气与天然气联合供气工程

2.1沼气工程简介

2.2各分项工程概要

2.3工程的运行管理与维护

2.4本章小结

3 毛细管网沼气发酵增温系统

3.1沼气发酵增温系统

3.2 毛细管增温发酵系统设计

3.3 毛细管网增温发酵可行性分析

3.4 本章小结

4 沼气与天然气掺混供应的理论计算

4.1 沼气与天然气掺混供应方案

4.2 沼气与天然气掺混供应的互换性理论计算

4.3 沼气与天然气掺混供应的安全性理论计算

4.4 本章小结

5 沼气与天然气掺混供应的工程应用

5.1 混气装置的选择

5.2 引射混合器运行特性实验

5.3 天然气掺混空气补足沼气系统优化

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文