[实用新型]厌氧发酵沼气的发酵液和沼液余热利用系统

说明书

技术领域

本实用新型厌氧发酵沼气的技术领域，具体是涉及一种厌氧发酵沼气的发酵液和沼液余热利用系统。

背景技术

至2010年底，我国有国家支持的大中型沼气工程14000多个，主要分类为能源回收型、环境保护型以及综合用途型。在这些项目中大型项目（厌氧发酵罐1000m³以上的）的投资回报率一般在10%-20%，大部分中小型（厌氧发酵罐1000m³以下的）的投资回报率都在10%以下。虽然回报率会随生产规模扩大而递增，但由于厌氧发酵罐其本身的技术原因，单个发酵罐的大小一般不易超过2000m³。如果厌氧发酵罐过大的话，就会带来保温成本增加、搅拌耗能、施工难度加大、占地成本加大等一系列问题。另外这样的收益率还受生产稳定性和市场的影响，其中重要收益组成部分的肥料市场波动比较大，特别是沼液受运送成本的影响比较大，一般都只是适合本地消化，一旦出现滞销，不但无法收益，还会对周边环境造成威胁。所以总体来说，沼气工程的投资收益率还是比较脆弱的，很多沼气工程因为收益或技术等问题而处于闲置状态，造成了大量的资源浪费。

解决沼气工程的普遍收益率偏低，使产品充分体现其商品性，成为了一个广为关注的课题。如现在有沼气项目与周边农户签订供肥协议，稳定售肥渠道，或通过沼气发电余热的热能回收提高沼气工程的价值产出，虽然也取得了局部性的改善，但依然对收益率提高的贡献度比较低；还有通过做成CDM项目来出售碳排放权，但因为开发条件苛刻，开发周期也长，该模式至今还没有得到很好的推广。

现行大中型沼气厌氧发酵一般采用中温（30℃-40℃）或高温（50℃-60℃）发酵。在冬季，由于环境温度与反应温度的差距，产生的沼气30-90%甚至更多要用于维持发酵温度，主要用于两部分：1、补偿发酵罐以及各管道的热损失，2、用于把进料加热到反应温度。因为即便发酵罐的保温能做到很好，但在发酵过程中还至少有总热量的10%随发酵罐或各类管道表面散失掉。另外，发酵反应后的沼液因为是在反应温度的状态下被排出的，显然还蕴含着大量的低品位热量，但这些沼液在排出后，一般都会被自然冷却到环境温度，其中的余热很难被利用。如果按照容积产气率1m³/1m³，沼气甲烷含量60%，甲烷燃烧值为34000kJ/m³，水力停留时间为10-20天来计算的话，中温发酵后沼液从40℃降到环境温度10℃的话，所释放热量占所产生全部沼气热量的28-55%以上；高温发酵后沼液从60℃降到环境温度10℃的话，所释放热量占所产生全部沼气热量的45-90%以上。通过这两部分的能量平衡的计算我们不难得出上面所提到的在冬季为什么会把30-90%的能量耗费在发酵温度的维持上面。

现有的发酵过程的损失热的减少一般有两种途径：1、通过降低反应罐和各类管道的总表面积/总体积的比值，比如扩大单个反应罐的容积；2、在反应罐和各类管道上覆盖保温材料。虽然伴有成本的增加，也取得了一定的效果，但10%左右的热损失依然是不可避免的。另外还可通过将部分沼液进行固液分离，然后将液体部分重新和进料混合进入反应罐来减少沼液内热能的损失，但这样也依然无法避免大量沼渣沼液的排放带走很多热量。

即使世界先进水平，在冬季30%以上的沼气用于反应加温的事实也是无法避免的。因为沼气能量收益一般占整个沼气工程项目收益的60%-80%以上，所以合理利用好这些余热，将会给沼气工程项目带来巨大的盈利空间。

现有技术中，在温室种植管理中，温室冬季加温是重要的环境调控措施，是提高温室的生产效率重要途径。有统计为了在冬季将温室内温度维持在6-8℃以上，整个冬季需消费天然气3000-5000 m³/1000m2，如要维持在11-12℃以上的话，需要消费天然气8000-12000 m³/1000m2。如此高的保温成本，使得很多温室大棚经营者放弃了以加热为主的主动保温措施，而只是采用加厚保温层的被动保温措施，使得保温效果没法保证，无法种植对温度要求高而经济效益更好的作物，甚至在冬季碰到极端气候的话会因冻害而导致遭受严重经济损害。另外加厚保温层被动保温的方式作物不能进行光合作用，而一旦揭开保温层而使内部的热量散失的话，就无法进行补充，加厚保温层被动保温的方式本身又不产生热量，因此很多种植户在冬季一般只是希望作物不被冻死，开春后能抢先上市买个好价钱，而无法奢望全年不受季节温度的影响，稳定的产出；有的甚至就干脆放弃了越冬种植，失去了提高收入的机会。

实用新型内容