大中型沼氣項目太陽能增溫技術

河南省農村能源環境保護總站 劉文生

有關資料顯示，在一定溫度范圍內，溫度對發酵效率有正向促進作用。因此，合理控制溫度在大中型沼氣項目工程中是非常必要的。一般情況下，沼氣發酵菌在8～60 ℃都能進行發酵。10～26 ℃為常溫發酵區，在這個溫度范圍內，池容產氣率為0.15～0.30 m3/（m3·d）；28～38 ℃為中溫發酵區（最適溫度35 ℃），池容產氣率為1.00 m3/（m3·d）；46～60 ℃為高溫發酵區，池容產氣率為2.00～2.50 m3/（m3·d）。因此，如果有一種增溫技術，能使沼氣池的池溫在冬季達到并保持一個適宜的水平，就能保證沼氣的產氣量。

太陽能熱水器在沼氣項目中使用得較少，原因是冬季光照時間短、光的強度弱。大部分沼氣項目都采用鍋爐增溫。因為增溫所消耗的熱能很多，造成沼氣運行成本居高，導致一些沼氣項目干脆冬季不運行。在本項目中，用太陽能為厭氧消化增溫，使冬季正常運行成為現實。

一、綜合技術

（一）更換料液

在每年的10 月即秋收季節，對厭氧消化池的料液進行更換。即在保持產氣量的同時，盡可能地排除沼渣。然后加入沼液或清水，使料液中的總量在750 m3左右。在有陽光的天氣，向厭氧消化器增溫。因為此時的白天氣溫在30 ℃以上，增溫效果顯著。

（二）進入12 月下旬，只進干料不進水

項目中設置有140 m2的陽光暖房。我們將牛糞堆積存放在暖房中，糞堆的中部因霉菌的作用會產生熱量，使堆積的牛糞溫度在30 ℃左右。牛糞在冬季自然含水量相對較少，每天僅需在厭氧消化器中投入牛糞5 m3。

（三）太陽能管的選用

本項目選用φ58×1800 太陽能管，共1000 支。有關資料顯示，每支管的最高能量為70W，1000 支為70 kW。在冬季其功率會相對減弱，但只要有陽光，不論是刮風還是外界溫度0 ℃以下，太陽能照樣可以吸收太陽的熱能。本項目的太陽能管采用集熱塊式，每組為50 支，組與組之間串聯安裝，由熱水管道泵促進太陽能與厭氧消化中增溫盤管循環流動，通過增溫盤管向發酵料液提供熱量。

（四）利用外界溫度變化與厭氧消化的內部溫度變化的時間差，及時供應太陽能熱量

1000 m3厭氧消化器中存放了1000 t 的發酵原料與液體。在外層保溫的作用下，其溫度隨外界溫度變化而緩慢變化。外界溫度在四季中最低點是每年的1 月中旬。但是厭氧消化器內部的發酵料液卻因厭氧消化器有保溫層阻止熱量向外傳導，并且上千噸的料液蘊藏著大量熱能。由于溫度下降過程較長，往往在每年的3 月溫度下降到最低點，此時陽光明媚、春暖花開，太陽能的作用將非常顯著。

總之，本項目選用的生產工藝可歸納為：一是冬季不加水，沼渣沼液盡量不外排，避免熱量損失。每天向厭氧消化器中提供的原料是太陽能暖棚中堆積的20～30 ℃的原料，以減少增溫負擔。二是可靠保溫材料，本項目噴涂100～120 mm 厚的聚氨酯進行保溫，保溫性能可靠。三是太陽能增溫，遲滯了發酵原料液的溫度下降速度，使發酵原料液溫度最低點保持在22 ℃以上。此時，厭氧消化器的產氣效率相當于35 ℃時的60%以上，每天多進2 m3的牛糞，可以保證在嚴冬寒冷條件下獲得正常產氣量。

二、注意事項

在沼氣站實際運行過程中，應根據本地沼氣站各設備的性能切合項目當地的氣候特點，為保證冬季運行正常，需按以下規定進行。

（一）冬季運行期的界限劃分

每年的11 月下旬至翌年的3 月下旬為冬季運行期。

（二）冬季原料的收集儲存方法

進入冬季，應將干清牛糞運至陽光棚中，進行堆積。不建議將現收集的牛糞投入進料器，以防摻雜有凍結大塊的物料進入進料器造成堵塞。

（三）取料方法

應在新堆積的相反方向取料，即不取當日收集的牛糞，使用經過數日堆漚的牛糞。取料后，應將散落在周邊的牛糞歸攏到大堆上，營造發酵氛圍。

（四）運行時間

晴天，每天09:00—17:00 為太陽能運行時間。在外界溫度0 ℃以下且無太陽的天氣，每天運行太陽能的時間為10:00—15:00。陰天或雨雪天氣每天早晚各運行10～20 min，保持循環管道不結冰。

（五）其他注意事項

進入冬季后，應檢查各閥門、管道的保溫層完好情況。發現破損，裸露的部位要及時修補，以免冰凍造成損壞。每次進料完成后，應及時打掃進料間的衛生。避免散落的原料受凍結冰后，次日再添加到新加的原料當中降低原料的溫度。

位于污水池的提升泵，冬季一般不啟動。確實需要啟動時，應先將輸出管中的結冰清除干凈再啟動，以免因結冰損壞設備。每天完成進料工作后，應啟動垂直氣動攪拌器，每次運行10～20 min。