沼氣工程上料設備應用現狀及前景分析

張小英，賀麗琴

（太原市塑料研究所，山西 太原 030024）

可再生能源的綜合開發和利用是我國農村能源建設的重要組成部分。近年來在各級政府的大力推動下，得到了長足的發展。以沼氣、生物質能為重點的農村可再生能源建設，緩解了農村地區能源供應短缺的情況，改變了農村傳統的生火做飯模式，滿足了農民對高品位能源的需求，提高了農民生活質量，適應了現代化新農村的發展需求，同時還消耗掉了大量的農作物秸稈，是一種可實現秸稈處理規模化的方式。農村沼氣工程是集經濟、生態、社會效益于一體的農村基礎設施建設工程。發展農村秸稈沼氣，對提高農民生活質量、保護農村生態環境、優化農業產業結構、轉變農業增長方式以及推動社會主義新農村建設具有重要意義。

沼氣工程最關鍵的問題是在沼氣輸送原料（如糞便）的濃度及秸稈原料的提升上。目前，沼氣液料輸送提升有如下幾種方法：

1 利用單螺桿泵作為輸送沼氣液料的上料設備

具體來講，沼氣液料如牛糞、豬糞、雞糞等，夏天濃度要求在6%～8%，冬天濃度要求在8%～10%。但在實際運行過程中，原料濃度夏天在2%～3%之間，冬天也只有4%～5%。這樣的上料濃度嚴重地影響了沼氣的產氣效率。制約原料在濃度上不能提高的主要原因就是已經處理好的糞便原料輸送不到發酵塔內。如豬糞，1 t豬糞的干物質19%～20%，夏天稀釋6%～8%需加水1.5 t，冬天濃度提高10%，只需加水1 t。按這樣的濃度，目前市場采用的單螺桿泵是根本做不到的。目前市場采用的單螺桿泵，就1 t豬糞來講，需要配8～10 m3污水。這樣計算下來，原料濃度只有2%左右，料液濃度低，會增加發酵塔內有效水力負荷，縮短發酵塔內的滯留期，嚴重影響沼氣產氣率。當濃度提高到干物質4%，也就是1 t豬糞加4 m3水時，單螺桿泵輸送起來就會很吃力，常出現堵泵、電機發熱現象。在檢修方面：單螺桿泵在正常情況下，6個月就需要更換護套（塑料品）或軸。原因在于單螺桿泵的護套件為有彈性的塑料制品，軸為不銹鋼件，沼氣輸送的液體原料為豬糞、牛糞、雞糞，它們或多或少地會在采集處理時摻進一些碎石子等物。尤其在雞糞中，有人為的在雞飼料中添加8%的石粉，不能消化的1.5%的碎石要進入到雞糞中。當遇到雞糞做原料時，單螺桿泵只能使用3個月就要更換護套或軸。當強壓力通過護套和軸中間的空隙輸送原料時，碎石子只要把護套或軸劃出痕跡時，單螺桿泵就會輸送無力，出現上料慢或不能上料的現象。

另外，如豬場、牛場、雞場不可避免地會有樹葉、秸稈葉、枝等存在，一旦這些東西過濾不嚴，進入調漿池，經常會堵塞單螺桿泵。據本公司統計，正常15m3的調漿池上一次料需要40min，而堵塞就要5次左右，處理一次要10 min左右。共計上一次15 m3的液料，需要2 h左右。以上就是單螺桿泵輸送糞便液料的基本情況。

2 將秸稈粉碎成粉末狀，再通過污水泵輸送提升

目前社會上還有一種沼氣液料輸送辦法，就是把秸稈粉碎成粉末狀，通過大功率的污水泵輸送到發酵塔內。此方法存在以下缺陷：第一，秸稈必須為干秸稈，水分不能超過12%，否則秸稈粉碎不成末狀；第二，大量的秸稈會造成大面積的存放，秸稈晾干，數量過大，就會形成嚴重的火災隱患，威脅到原料的安全問題；第三，大量的干秸稈存放，不但要防火，還需要防濕、防水、防腐爛，要一年四季保質、保量地存放干秸稈就需要大量的存放倉庫，所以增大了投資；第四，干秸稈變為秸稈粉末，需要大功率的粉末粉碎機（電機30 kW左右），秸稈粉碎機1 h粉碎秸稈1 t左右，電費負擔也相應增加。

3 利用正負壓罐輸送沼氣液料的上料設備

此方法以2 cm段狀秸稈為原料。缺陷是上料時需要兩個正負壓空壓罐充壓或真空到原料罐，通過真空把原料吸進到原料罐，再通過壓力充壓罐把原料送入到發酵塔內，反復一次要10～15 min。15 m3的液料上完一次，需要2～3 h，很費時間。同時，兩臺大功率的空壓機運行2～3 h，耗電量極大，操作環境中的噪聲也非常大，不是理想的設備。

為了解決以上幾種沼氣液料上料裝備中存在的問題，進一步提高產氣效率，故急需一種新型沼氣上料裝備。這種沼氣專用泵通過合理的結構設計，集攪拌、輸送、切割于一體，在沼氣工程上料過程中，可直接抽送段狀秸稈，無需將秸稈粉碎為粉末，并且在輸送過程中自動將秸稈段破碎，減少了粉碎秸稈成本。

我國是能源消費大國，隨著國民經濟的快速發展和人民群眾生活需求的日益增加，能源的緊張問題已成為國家發展中的大事，開發再生能源已成為大趨勢，刻不容緩。國家“十二五”規劃中，繼續加大對可再生能源的開發，其中就包括沼氣行業的投資支持。以大陸32個省市、自治區計算，全國每年7億t秸稈和全國畜禽糞便造成的環境污染，最好的解決辦法就是大力發展大、中型沼氣，這樣既提供了清潔環保的新能源，又解決了糞便污染的大問題。