沼气发展现状3.docx

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沼气发展现状3

课题名称：

沼气发展现状

姓名：

刘启明

专业：

冶金工程

学号：

1045562112

沼气发展现状

一、沼气的基本介绍

沼气的主要成分是甲烷。

沼气由50%～80%甲烷（CH4）、20%～40%二氧化碳（CO2）、0%～5%氮气（N2）、小于1%的氢气（H2）、小于0．4%的氧气（O2）与0．1%～3%硫化氢（H2S）等气体组成。

.关于沼气发生的基本原理，目前尚在探索之中。

沼气的形成过程大致可分为两个阶段，首先将各种复杂的有机物转化为低级脂肪酸，例如丁酸、丙酸、乙酸；然后把上述各类产物继续转化为甲烷和二氧化碳等。

二、中国沼气发展经历的几个阶段

中国沼气建设起步于20世纪七十年代，已有30多年的发展史，经历了三个阶段，步入了新的发展局面。

　　中国农户沼气池历年发展态势

　　1973年--1983年：

仓促发展与回落

　　1984年--1991年：

调整与重视科技

　　1992年--1998年：

回升与效益凸现

　　1999年至今：

全面提升与快速发展

　　第一阶段是1973年到1983年的10年间，为高速发展与回落阶段，政府急于为解决农民生活燃料严重短缺而在全国推广沼气，1976年形成了全国性的高潮，当年统计推广256.7万户。

终因仓促上马、急于求成，缺乏坚实成熟的技术基础和支持，以及管理不善等原因，造成数量上的高速发展，而紧跟着的大回落阶段，从1976年的700多万户回落到1982年的400万户。

　　第二阶段是1984年到1991年的8年间，为调整阶段。

此阶段注重沼气技术系统的科研，修理病态池，放慢发展速度，8年间新增池扣去报废池仅累计增加82.7万户，平均每年增加10万多户。

　　第三阶段是1992年至1998年，为回升发展阶段。

由于第二阶段科研与示范工作取得重要成果，如户用高效沼气池技术、南方恭城模式、北方“四位一体”模式等沼气与生态建设等有机结合，沼气建设综合效益日益明显，有回升发展，每年建池在50万户左右。

从1999年起农业部总结了北方“四位一体”、南方“猪—沼—果”、西北“五配套”等卓有成效的沼气能源生态建设经验，提出了“能源环保工程”和“生态家园富民工程”计划，并于2001年和2002两年争取到小型公益农村沼气项目每年补助1亿元的支持，2002年农村基建2亿元支持，并于2003年得到农村基础设施国债资金10亿元的支持，使中国沼气建设进入了一个全新的发展阶段。

每年新建沼气池加速发展到2003年的210万户，即2003年新发展的农户沼气池为上个世纪中期每年新增50万户的四倍多，2003年沼气池保有量为1288.9万户，是1996年保有量602万户的翻一番多，2003年总产沼气量达45.8亿立方米，沼气建设进入快速发展的新阶段。

　　表一1996年--2003年农户沼气发展情况表

年份

当年新建

（万户）

年末累计实有数（万户）

本年利用数量

（万户）

总产气量

（亿立方米）

综合利用户数

（万户）

1996

48.3986

602.1223

517.8500

16.3

316.5593

1997

56.4917

638.2137

571.6652

17.7

345.8464

1998

77.1792

688.7640

601.7814

19.8

338.9597

1999

90.0860

763.4709

673.5274

22.5

384.5852

2000

103.9698

848.1039

763.7069

25.9

436.0708

2001

127.4034

956.7934

857.3760

29.8

529.9194

2002

178.5338

1109.9925

1023.7026

37.0

614.8497

2003

210.0684

1288.9899

1207.9346

45.8

784.2532

2003年大中型沼气工程达到2355处，为1996年592处的四倍，其中处理农业有机废物2124处，处理工业有机废物231处。

年产沼气1.84亿立方米。

　　表二大中型沼气工程情况

年份

运行数量

（处）

其中（处）

年产沼气量（亿立方米）

工业

农业

1996

592

132

460

1.056

1997

703

172

531

1.323

1998

748

175

573

1.04

1999

959

213

746

1.198

2000

1042

187

855

1.2336

2001

1359

188

1171

1.69

2002

1560

209

1351

1.84

2003

2355

231

2124

1.84

2003年生活污水净化沼气池发展到13.1万处，比1996年增长二倍，年处理公厕、医院、居民楼及其他排放生活污水4.6亿吨。

　　表三1996年--2003年生活污水净化沼气池情况

年份

总计

其中

池数

（万处）

处理量

（万吨）

公厕

（处）

医院

（处）

居民楼

（处）

其他

（处）

1996

3.8236

16025

1997

4.3784

18404

1679

472

38548

3085

1998

4.9322

20808

2414

636

44306

1966

1999

7.8870

23763

3135

991

69710

5034

2000

8.4116

28265

5788

1160

71748

5420

2001

9.6123

31930

5793

1159

84045

5126

2002

11.5176

38467.5

6727

1219

101693

5545

2003

13.1578

46339.3

8216

1658

113697

8007

三、沼气基本利用

目前，世界各国已经开始将沼气用作燃料和用于照明。

用沼气代替汽油、柴油，发动机器的效果也很好。

将它作为农村的能源，具有许多优点。

例如，修建一个平均每人l－1．5平方米的发酵池，就可以基本解决一年四季的燃柴和照明问题；人、畜的粪便以及各种作物秸秆、杂草等，通过发酵后，既产生了沼气，还可作为肥料，而且由于腐熟程度高使肥效更高，粪便等沼气原料经过发酵后，绝大部分寄生虫卵被杀死，可以改善农村卫生条件，减少疾病的传染。

现在，沼气的应用正在各国广大农村推广，沼气能源的开发利用的普及等方面，已经取得了较好的成绩。

　　世界上一些发达国家，也正在进行利用微生物厌氧消化农场废物、生产甲烷的较大规模试验。

英国建立了甲烷的自动化工厂。

在厌氧消化器中有三个基本过程：

　　第一阶段的水解把不溶解的有机化合物和聚合物，通过酶法转化为可溶解的有机物。

　第二阶段再将上一步转化成的产物如碳水化合物、蛋白质、脂肪类、醇等发酵为有机酸。

　　第三阶段由有机酸发酵产生甲烷。

　　据估计，在英国，利用人和动物的各种有机废物，通过微生物厌氧消化所产生的甲烷，可以替代整个英国25％的煤气消耗量。

苏格兰已设计出一种小型甲烷发动机，可供村庄、农场或家庭使用。

　　美国一牧场兴建了一座工厂，主体是一个宽30米、长213米的密封池组成的中烷发酵结构，它的任务是把牧场厩肥和其他有机废物，由微生物转变成甲烷、二氧化碳和干燥肥料。

这座工厂每天可处理1650吨厩肥，每日可为牧场提供11.3万立方米的甲烷，足够1万户家庭使用。

目前美国已拥有24处利用微生物发酵的能量转化工程。

从世界范围看，利用各种微生物协同作用生产甲烷的研究和应用，正处于方兴未艾的阶段。

　　近年来，我国沼气事业获得了迅速的发展，沼气池总数已达到1000多万个。

在四川、浙江、江苏、广东、上海等省市农村，有些地方除用沼气煮饭、点灯外，还办起了小型沼气发电站，利用沼气能源作动力进行脱粒、加工食料、饲料和制茶等，闯出了用“土”办法解决农村电力问题的新路子。

　　专家们认为，21世纪沼气在农村之所以能够成为主要能源之一，是因为它具有不可比拟的特点，特别是在我国的广大农村，这些特点就更为显著了。

首先，沼气能源在我国农村分布广泛，潜力很大，凡是有生物的地方都有可能获得制取沼气的原料，所以沼气是一种取之不尽，用之不竭的再生能源。

其次，可以就地取材，节省开支。

沼气电站建在农村，发酵原料一般不必外求。

兴办一个小型沼气动力站和发电站，设备和技术都比较简单，管理和维修也很方便，大多数农村都能办到。

据调查对比，小型沼气电站每千瓦投资只要400元左右，仅为小型水力电站的1/2－1/3，比风力、潮汐和太阳能发电低得多。

小型沼气电站的建设周期短，只要几个月时问就能投产使用，基本上不受自然条件变化的影响。

采用沼气与柴油混合燃烧，还可以节省17％的柴油。

　　我国地广人多，生物能资源丰富。

研究表明，在21世纪无论在农村还是城镇，都可以根据本地的实际情况，就地利用粪便、秸秆、杂草、废渣、废料等生产的沼气来发电。

四、沼气经济效益

目前沼气是农村最具发展潜力的清洁能源，主要是其材料特别广泛，就是随地取材，现在农村里的秸秆和牲畜的粪便往往是被错误的乱放，乱扔，不仅导致资源的极大浪费，同时也造成了环境的污染。

这是农村目前的一大通病。

所以来说对于合理的利用这些被放错地方的材料是一种极大的资源从新利用，也有利于地方环境的各方面。

这是一种一举多得的好方法。

对于沼气目前的发展现状来说，我国的沼气技术是比较成熟的。

我国在沼气的制成，生产，传送，发电等方面已经具备很高的技术水平。

现在我们可以做一个更加直观的沼气在经济方面的效益分析：

例如：

建一个十立方的沼气池，总投资按1850元计算；沙子3方，石子3方，水泥22袋，10个工时费，沼气用具200元，共计投资1000元左右。

一个施工队按月建池25个个计算，其收入：

1850×25=46250元46250-（25×1000）=21250元（含工时费）

一个农户建一个十立方沼气池（1852元），我们按一个标准四口之家计算：

每年做饭，取暖，需要煤炭3—3.5吨，年投资1500元，照明年需（300千瓦）150元。

不计算综合利用，年节约1650。

通过以上的计算，我们就可以很直观的看出沼气目前的利用效益。

这是一种非常清洁的能源。

我们应该在材料来源广阔的农村作为推广沼气的最佳地点。

令外HBY生物质高效发酵技术成果采用科学的配料，特殊接种办法。

中温37摄氏度，在浓度20%-10%的情况下只用秸杆发酵出气，能使2公斤秸杆出1.1立方沼气！

降解率达90%以上！

出气量比外界技术大7-10倍！

还有该成果还采用“地上沼气池”技术，能连续投料和出料，不用大换料，好护理。

因出气量大效益高，所以建池面积和基础投资都缩小了10倍左右。

从造价上，护理上，效益上人们很容易接受。

再采用集中供气后真正做到了方便，干净，省时省力和高效益（和用液化气比每户一年可节省近千元！

）因此非常利于秸杆沼气的产业化和商业化从而大规模推广！

而且当人们普遍认只到沼渣的肥效和把沼气分离成天然气和二氧化碳后这一成果的成本会更小，经效益会更高。

地球每年经光合作用产生的干物质有1730亿吨，能量相当于全世界总耗量的10-20倍！

目前只利用了1%-3%。

植物生物质能源是一个巨大的太阳能仓库，开发利用生物质能源就是开发利用太阳能，且取之不尽，用之不竭！

植物生物质是世界上唯一可预测的能为人类提供物质和燃料的可持续发展资源！

我们的成果能使每方沼气仅合0.6-0.8元，提纯成天然气后，每方天然气合1元多，再把分离出去的二氧化碳卖掉后，等于一方天然气仅合3角一7角左右，

沼气提纯然气技术十分成熟。

而且该成果能使天然气的成本大幅度下降到每方成本5-9角！

按我国每年可产生能利用的秸杆总量6亿吨计算。

它所能制取的沼气再提纯成天然气后，一年的产气量足够西气东输工程200年的供气量！

总之此成果的重要性就在于只用这取之不尽，用之不竭的植物干物质就能出气！

并且出气量和经济效益提高了10倍左右！

因此秸杆此沼气的大规模应用和建设有了根本的希望和无限光明的前途！

大量的剩余沼渣还可彻底改变我国土地因施肥而产生的土壤板结，有机物含量下降，酸碱不平衡的困境，人民健康水平也会得到很大的提高！

从而国富民强！

由此看来沼气作为一种高效率的替换剂是中国乃是世界的一种最便捷的能源取向。

五、沼气利用的的几种模式

1、'稻→猪→沼→稻'：

即用稻谷、秸秆、谷糠养猪，猪粪下池产沼气，沼气煮饭、点灯、照明，沼肥还田种稻、添加沼液喂猪。

这种模式的特点是链条短，投资少，易管理，见效快，适应性强，易于推广。

2、'猪→沼→鱼'：

这种模式适合畜牧、水产养殖专业户，猪粪下池产沼气，开启闸阀将沼气池的沼渣和自溢流管溢流出的沼液引入池塘养鱼，塘泥再返田作肥料，沼气作生活燃料，并可诱蛾灭虫喂鱼。

3、'牧草→兔→猪→沼→牧草'：

该模式适合养兔场，牧草选用俄罗斯饲料菜、间作黑麦草，这样兔子一年四季都有青饲料，兔粪发酵后喂猪。

料肉比为5.1:

1，沼液喂猪喂兔，沼气用作生活能源，沼渣还田于牧草。

4、'粮田→鸽→猪→沼→粮田'：

该模式适合养鸽为主的专业户，粮食喂鸽，鸽粪发酵喂猪，沼液再用于猪、鸽饲用，沼气用作生活能源，沼渣肥田。

5、'鸡→猪→沼→菜'：

即猪圈（栏）上建鸡舍养鸡，鸡粪落下来喂猪或将鸡粪收集后发酵喂猪，猪圈下建造沼气池，沼气用于煮猪食和照明，沼液喂猪或做叶面肥喷施蔬菜，沼渣返地种菜。

采用这种模式的最大特点是能够充分利用时间、空间和劳动力。

实现'以沼促菜，以菜促猪，以猪促沼'的良性循环。

6、'猪→沼→菇'：

即猪粪下池产沼气，沼渣培育食用菌，菌糠废料下田，添加沼液养猪。

此种模式较适合经济不发达地区，可帮助农民迅速脱贫致富。

7、'鸡→猪→沼→孵鸡'：

鸡粪喂猪，猪粪下池，沼气用于孵鸡，沼渣饲养蚯蚓，沼液种青饲作物，蚯蚓和青饲料再来喂鸡和猪。

8、'糟→猪→沼→电'：

酿酒后的废糟喂猪，废糟水和猪粪下池产沼气，沼气发电酿酒和搞动力加工，沼渣养鱼或肥田。

9、'太阳能暖圈喂猪→沼气池→贮肥池→水窖→果园'：

该配套模式适合于气候干旱，冬季寒冷的渭北旱源地区。

果园里的水窖和滴灌系统加上种草覆盖可起到保墒抗旱、增草促畜、肥田改土的作用。

沼气池左牵种植右联养殖，既降低种养成本又增加经济效益，同时还能解决农村能源问题，生活环境和生态效益也相应得到了改善和提高。

可见，高效生态农业应从沼气池开始。

六、沼气利用的几种综合效益

1、能源效益：

一口8m3的高效沼气池年可产气360—420m3，能解决农户10—12个月的生活燃料，节柴3吨、节电100度，全年可节约燃料费200元，节约电费60元。

2、经济效益：

一口8m3的高效池一年可提供的沼肥，相当于50公斤硫铵、40公斤过磷酸钙和15公斤氯化钾；沼液可作饲料喂猪养鱼，可作叶面肥，防虫治病，提高品质、增产增收，综合效益达1000元以上。

3、生态效益：

一方面一口8m3沼气池的年产气量相当于3.5亩薪柴林的产柴量，也就是说建一口沼池就可保护3.5亩林地免遭樵采，并且年可减少2吨二氧化碳排放；另一方面沼肥能改善土壤结构，减轻化肥农药污染，增强庭院生态农业的可持续发展能力。

4、社会效益：

项目建设能全面带动庭院农业和有机农业快速发展，就地消化和转移农村剩余劳动力，提高农户的科技意识和依靠科技致富的积极性，并能将妇女从繁重的厨房劳作中解放出来，从事庭院生产，增加经济收入。

5、环卫效益：

结合改圈、改厕、改厨，能净化环境，美化居室，带动全县生态旅游产业快速发展；同时还可减少常见病和多发病发生，有效改善农村卫生状况，能提高农民生活质量，保障人民身体健康。

在介绍了几种沼气综合利用模式之后，我们最关心的可能就是沼气目前在中国的发展前景了，特别是在我国广大的农村地区。

七、沼气发展前景

（1）沼气是优质清洁能源　沼气是一种具有较高热性的可燃气体，其主要成分是甲烷（CH4）二氧化碳（CO2）和少量的硫化氢（H2S）等气体，其中甲烷占50%～70%。

其它成分经脱硫装置过滤后，基本上对人体无害，对空气无污染。

建1口10m3沼气池，年产沼气600m3，能满足5口之家生活用能，沼气为清洁能源，燃烧后对大气污染小，而且一点就着，使用方便。

这样就克服了多数农民以农作物秸秆、木柴和煤为基本生活燃料，长期烟熏火燎，农村老年人眼病流行，还造成大气污染的现象。

（2）改善农村卫生和人居环境　凡是建了沼气池的农户基本上实现了庭院干净、厨房明亮、圈厕净化，蚊蝇减少，大大改善了农村的卫生状况，生活质量得到很大提高。

（3）减少人、畜传染疾病传播　沼气是一道阻断病菌传播的“防火墙”，对防控人、畜传染病效果显著。

人畜粪便通过沼气池发酵，可以达到粪便无害化，杀灭危害人们身体健康的传染病如血吸虫、蛔虫、钩虫和牲畜传染病的虫卵和病菌，有效地保护了人们的健康。

（4）促进“畜-沼-果（菜、粮、）”农村循环经济发展　1口10m3沼气池，养两头猪或一头牛便可供应一家人足够的气源，因此建沼气池后可促进养殖业发展，人畜粪便经沼气发酵后每年可提供无害优质有机肥5000kg。

同时，沼液是一种很好的生物无公害杀虫剂，可以减少农民购买化肥、农药等生产性支出，有利于粮经作物种植和绿色无公害农产品的快速发展。

（5）农村办沼气是解决农村燃料问题的重要途径之一,只要发酵原料充足，并管理得好，就能解决点灯、煮饭的燃料问题。

尤其是广大农妇通过使用沼气，从烟熏火燎的传统炊事方式解脱出来。

（6）农村办沼气可以改变农业生产条件，促进农业生产发展，增加农民收入。

（7）增加肥料办起沼气后，过去被烧掉的大量农作物秸杆和畜禽粪便加入沼气池密闭发酵，即能产气，又沤制成了优质的有机肥料，扩大了有机肥料的来源。

同时，人畜粪便、秸秆等经过沼气池密闭发酵，提高了肥效，消灭寄虫卵等危害人们健康病原菌。

沼气办得好，有机肥料能成倍增加，粮食、蔬菜、瓜果连年增产，同时产品的质量也大大提高，生产成本下降。

（8）增强作物抗旱、防冻能力凡是施用沼肥的作物均增强了抗旱防冻的能力，提高秧苗的成活率，由于人畜粪便及秸杆经过密切发酵后，在产生沼气的同时，还产生一定的沼肥，沼肥中因存留丰富的氨基酸b族维生素、各种水解酶、某些植物激素和对病虫害有明显抑制作用的物质，所以是各类农作物、花卉、果树、蔬菜等的优良有机肥料，对各类作物均具有促进生产、增产、抗寒、抗病虫之功能。

施用沼肥不但节省化肥、农药的喷洒量，也有利于生产绿色食品。

（9）有利于发展畜禽养殖办起沼气后，有利解决'三料'（燃料、饲料和肥料）的矛盾，促进畜牧业的发展。

八、一种新型沼气发酵技术——干发酵技术

最新推出的超小型沼气罐——沼气干发酵技术，利用各种农作物秸秆或有机物废渣，人畜粪便等发酵产生沼气使用，可以用来做饭、取暖、照明、洗澡等，地面放置可移动，室内外四季均衡产气，像液化罐一样方便使用，大大提高了产气率，干净、卫生、无异味，占地一平方，可供3-5口人烧水做饭，装料一次可使用150—180天，彻底改变了传统地下沼气池建设成本高、面积大、建设周期长、冬季不产气等诸多难题。

新型沼气干式发酵几大成功优点：

1、干发酵技术，改变了传统的地下池水压式发酵只能靠增加池的体积来提高产气量的弊端。

2、生物过滤膜生产快速高效发酵技术，在这一点我们借鉴了大型工业沼气工程中的厌氧生物过滤膜生产方式。

3、高温高效启动技术，传统的沼气池由于埋在地下，靠地温产生的热能，因而造成夏季产气用不完，冬季产气不够用的现象。

而我们的干发酵技术一年四季产气平衡，使用正常，罐内温度平均比地下池高出15度左右，自然产气就高。

4、自动稳压低压安全储气技术，传统的沼气池由于设计上的原因，在夏季温度高时易涨坏池子，而我们的储气囊是分离装置，并具有自动排气功能，使用十分安全；也可以不用储气囊在罐体内储气，正常使用。

5、去除二氧化碳技术可以极大的提高甲烷纯度，使热值增高，完全与液化气效果一样。

6、防结壳技术，传统沼气池必须靠人工搅拌防止料液结壳，而我们由于厌氧罐体的巧妙设计，不再让人费心，不会结壳，而且成本也很低，2立方的罐体成本在150元左右。

7、精密配方技术，这是一项关键的技术革新，沼气快速高效产气与配方有关。

最新干发酵配方在冬天温度过低的情况下，不用太阳能设备能达到同样的产气效果，是沼气发酵的进一步改善。

同时我们既然已经可以很好的利用已经掌握的沼气技术，那我们仍能够去精益求精，另外我们还能够更好的充分利用沼气的其他方面的优势，最最重要的就是综合利用，走可持续发展的道路，走可循环的发展和生产模式。

九、当前农村沼气建设中存在的问题和困难

（1）沼气普及率低　全县适宜发展沼气的农户有11.90万户，现仅建成沼气池9650座，占适宜建池户数的8.10%。

即便按照“十一五”规划全县每年建5000口的指标，到2010年，使用沼气的农户只占全县农村总户数的16.50%，普及率仍然比较低。

（2）贫困农户自筹资金难度大　通过已建沼气的示范、受益农民的宣传、村民之间的相互学习观摩，农户已充分认识到沼气的好处,但在经济发展落后的地区，由于建一座沼气池需农户自己投资2500元左右，多数农户仍然面临资金困难的问题，严重制约了沼气在农村的全面普及。

（3）沼气管护人员的水平低　沼气使用安全方便，但需经常出料、换料、维护，如果不按照技术标准规范操作，很可能“有池无气”或者产气率低，所以在广大农村缺少一支技术性强、能力好的基层管护人员队伍

十、对当前沼气发展的想法

关于沼气的其他方面了解的确不多，我也想不到有哪些欠缺的地方，沼气的发展我想还是要经后的管理，因为沼气的制成已经比较成熟，只要把管理方面的工作做好应该就可以让沼气有个很好的发展前途。

刘启明

2011/11/12