新型能源开发利用资料Word文件下载.docx

1、地球大气层外太阳辐射强度基本上是一个常数， 据测定为 1367W/m 2。太阳辐射光经过大气层时被吸收、反射、衰减后 到达地球表面， 因此地球表面的太阳辐射强度受大气透明度的 影响很大（见图 1-2）。晴朗无云时， 地球表面的太阳辐射强度 可达 1000 W/m 2，但要小于 1367W/m 2 ；云雾天时， 显著下降。 太阳年辐照量大， 是目前世界上可以开发利用的最大的能源资 源。太阳到达地球的年辐照量相当于 130 万亿 T 标煤。而目 前全球每年的能源消耗总量大约为 100 亿 T 标煤，不到太阳 到达地球年辐照量的万分之一。太阳能是人类取之不尽、 用之不竭的绿色能源，合理开发3、新型能

2、源开发利用的意义面对全球性的能源危机和环境污染问题， 新型能源开发利 用是保障国家能源安全， 减少温室气体排放，改善全球生态环 境的需要。可再生能源开发对于中国新农村建设具有重大的现实意 义。在新农村建设中合理开发利用可再生能源，不仅可以减缓 中国能源紧张局面，减轻生态保护和环境污染的压力， 而且还可以满足农民对水、电、热、气的能源需求，改善农村生存环 境，提高农民生活质量，促进城乡协调，实现社会经济的可持 续发展。中国可再生能源中长期发展规划也明确指出，农 村可再生能源开发是 2010年和2020年中国可再生能源发展 的重点领域之一，农村可再生能源发展的重点是改善农村生活 用能条件，开展绿色

3、能源示范县建设。、沼气基础知识1、沼气的性质沼气是多种有机物在一定的湿度、浓度、酸碱度和隔绝空 气的条件下，经过各类厌氧微生物的分解代谢而产生的一种可 燃性气体。由于这种气体是最先在沼泽中发现的， 所以称为沼气。沼气的性质1.我们常见从水沟.污爲堰里露岀的塔渔就是沼龟悔2酒龟是有机输质，牲庆氧环境下发諫生成的体。3皿毛是种混合龟体，主要成分是甲绘和二氣化碳。沼气的组成成分；甲烷占5570%,二氧化碳占254% 和少量的氢气、硫化氢、一氧化碳、氮和氨气比空塔轻，对空塔的比重0.85： k5沼塔雀空塔申能混合熾坯，并赦出丸量热養。1能甲烷在标准状态下（1个大气压，溫度为0 C ）燃烧 放出9460

4、千卡的热量。5?沼气在标准状态下燃烧，可放出 52036622千卡的热量。 沼气是一种混合气体。用户主要利用的是甲烷、氨和一氧化碳这部分可燃气体来获得能量。甲烷是一种无色、无味、无 臭气体,化学性质比较稳定。甲烷在水中的溶解度很小 ，所以,通常用水封的办法来贮存沼气。 甲烷的临界温度较低， 液化比较困难。甲烷在空气中燃烧，火焰的最高温度约 2000 C沼气中的硫化氢是有毒气体， 具有恶臭味。一般沼气中含 千分之几的硫化氢。 经燃烧后， 硫化氢被氧化成硫或二氧化硫， 失去臭味，毒性减轻。现在的沼气用户都使用了脱硫器，硫化 氢基本上给过滤了，因此，使用沼气是安全的。2、沼气的制取 沼气的产生，简单

5、的说，是有机物质在隔绝空气和保持一 定水分、温度、酸碱度、碳氮比等条件下，经过多种微生物的 分解而产生的。多种微生物（沼气细菌）分解有机物质产生沼 气的过程 ,叫沼气发酵。沼气产生的基本原理，就是厌氧机理， 其发酵的生物化学过程，大致可分为液化、产酸、产甲烷三个 阶段。第一阶段（水解阶段） ：有机物质（碳水化合物、蛋白质、 脂肪等）由发酵细菌（纤维素分解细菌、蛋白质分解细菌、脂 肪分解细菌等）的作用，将多糖水解成单糖，蛋白质水解成肽 和氨基酸，脂肪水解成甘油和脂肪酸， 并进一步降解成各种低 级有机酸，如乙酸、丙酸、宜春等。同时，还声称氢气和二氧 化碳。第二阶段（产酸阶段） ：主要是由产氢细菌和

6、乙酸细菌， 将丙酸、乙酸和乙醇等分解，形成氢和乙酸，间或有二氧化碳 形成。第三阶段（产甲烷阶段）产甲烷细菌分解乙酸，形成甲烷 和二氧化碳，或利用氢还原二氧化碳，形成甲烷，或转化甲酸 形成甲烷。在形成的甲烷中，约 30% 来自氢还原二氧化碳， 70% 来自乙酸的分解。沼气发酵的三个阶段是相互依赖和连续进行的， 并保持动 态平衡。在沼气发酵初期，以第一、二阶段的作用为主，也有 第三阶段的作用；在沼气发酵后期， 则是三个阶段的作用同时 进行，到一定时间， 保持一定的动态平衡才能持续正常地产气。严格的厌氧环境，充足的发酵原料、接种物，适宜的发酵 浓度、温度、酸碱度是沼气生产的必须条件。1、严格的厌氧环

7、境。沼气发酵微生物包括产酸菌和产甲 烷菌两大类，它们都是厌氧细菌， 尤其是产生甲烷的甲烷菌对 氧特别敏感。它们不能在有氧的环境中生存， 哪怕微量的氧存 在，也会使发酵受阻。因此，建造一个不漏气、不漏水的密闭 沼气池，是人工制取沼气的前提。2、足够和优良的接种物是指发酵所需要的含有大量微生 物的厌氧活性污泥，也称菌种。 具备足够的接种物才能保证沼 气发酵高效运行。 沼气池的接种物一般来源于老沼气池的沼渣 （沼液）、阴沟的污泥、粪坑底部的沉渣等。接种物的用量一 般占总发酵液的 30 左右。3 、必要的发酵温度。 沼气发酵菌种在 8-60 摄氏度范围内 都能发酵产气，并且温度越高，发酵越活跃，产沼气

8、越多。因 此，作为常温发酵的农村户用沼气池， 应尽量使其发酵温度保持在8摄氏度以上。4、 适宜的酸碱度。在沼气发酵过程中，沼气菌适宜在中性或微碱性的环境中繁殖。发酵液的 pH值控制在6.8-7.5为宜。如低于或高于此值，沼气发酵就会缓慢，甚至不能正常进 行。5、 适宜的发酵浓度和碳氮比。作物秸秆、青草、人畜粪便、生活污水等有机物都可以作为沼气发酵的原料。 但发酵原料需满足（20-30） : 1的碳氮比和满足 6%-10%的发酵浓度。碳 氮比和发酵浓度在夏季可适当低些，在冬季可适当高些。二、沼气综合利用1、沼气的用途沼气是在日常生活中可用来煮饭、点灯、发电等生活用能的槪念2、沼渣、沼液的用途沼渣

9、、沼液中存留丰富的氨基酸、 B族维生素、各种水解酶、某些植物激素，对病虫害有明显抑制作用， 是各类农作物、 花卉、果树、蔬菜等的优良有机肥料。同时可用于发展食用菌 栽培、蚯蚓养殖等。3、沼气综合利用模式四位一体能源生态模式，是依据生态学、经济学、系统工 程学原理，以土地资源为基础，以太阳能为动力，以沼气为纽 带，将种植、养殖相结合。通过生物能转换技术， 将日光温室、 沼气池、畜禽舍、厕所有机的结合为一体，采用畜菜共养互补 系统，形成一个相互依存，优势互补的资源综合利用体系。它解决了寒冷地区沼气池越冬问题和沼气池肥难使用的问题；同时促进畜禽生长发育， 提高养殖效益；又为温室内植物提供 了充足的有

10、机肥料和二氧化碳肥， 提高作物的产量和品质，是 农村致富的好项目。建300600平方米的日光温室，种植蔬菜、果树、花卉 等附加值高的作物。日光温室内西侧或北侧建 20-60平方米的畜禽舍，可养猪10-20头。结合养殖建6-10立方米的沼气池。沼气池结合太阳能技术，禽畜粪便结合蝇蛆及蚯蚓养殖又可增 加一条生物循环，效果和效益还可大幅度提高。三、沼气综合开发利用的意义提高农民生活质量，增加农民收入，保护生态环境，实现 全面小康，促进农村经济饿社会的可持续发展，是当前农业、 农村、农民工作的重点。沼气综合开发利用是农村建设的重要组成部分，合理开发 利用对农村发展生产、增加农民收入、 减少不可再生能源

11、的消耗、减少环境污染、提高人民生活水平等多方面具有重大意义。沼气的用途社会主义新农村建设四、沼气建设、使用与管理如果使用沼气生产与应用涉及技术和安全两方面的问题，不规范就会影响效益的正常发挥、危及人民生命财产的安全， 希望广大农民在实践中按技术要求科学操作。1、建设要规划沼气池要严格按照国家标准， 由有建设资格的沼气技工修 建，灶具、灯具等要使用农业部鉴定的合格产品。（1 ）沼气池建设选址要科学、合理。选择土质坚实、地 势高、地下水位低和背风向阳的地方。在布局上，要与庭院建 筑相吻合，使之协调互衬，满足环境的净化和美化的要求。要 将沼气池与牲畜暖圈、厕所统一规划，相互结合，使人畜粪便 能及时流

12、入沼气池内。应远离高大乔木植物和建筑物。港九他的建筱（2）室内管道布设要科学、美观、安全安转囱度：沼气灯离地面2米*泪汽灶肉地面仇君米，幵关离地面1.5 :仲手可以幵关*眼睛平规可以軒见人 泪气灯离木屋架蹋离应大-f 75（5（米。2、产品要达标，使用要规范进料3哎天腐.观察压力表.当描针措到4时.先点雅火臥再打开沼气灶幵 关.在沼吒址上试火*如舉点不？K 無续枚掉杂代*辱气体（甲烷含鼠达到30% 以上时*就能点糠火了.试气时要注意通K.3、管理要科学，管护要及时科学管理是保证沼气正常运行的首要条件。要做到勤出 料、勤进料、勤检查、勤维护，特别要搞好越冬管理，经常检 查沼气各部件接口是否牢靠、

13、密封，检查脱硫剂是否变质，检查料液浓度是否合理，检查沼气发酵原料酸碱度是否合适等。昭电目豈嘗固只鳴沼气池*吃饱肚：F-.區I谡械产1.主严阳气平痕问43.4、安全使用注意事项沼气易燃、易爆，混有有毒气体一硫化氢。用户必须熟练掌握户用沼气安全使用操作规程和安全基本知识， 使用前要仔细阅读使用说明书，防止误操作出现安全事故。（1 ）、沼气池出料口、进料 口必须加防护 盖，防止人、畜 掉进池内。严禁 随意揭开防护池的水更阳、阿轉阿必诙加盘.必貓用钢祎蝉雜上（200埒）做 盖 董板 怦矍术以上匚 奧板1一加把子.盖.。（2 ）、严禁在沼气 池周围吸烟或使用明 火。严禁在沼气灯、灶 具和输气管道旁堆放

14、柴草等易燃物。一旦发 生火灾，立即关闭气源 总开关，及时把火扑 灭。（3）、试火必须在灶具上进行。严禁在沼气池导气管和输气管路试火。使用沼气时，若没有电子点火器，需要引火物时， 应先点燃引火物，再开开关，以防引起火灾。（4 ）、压力表压力过大时，要注意安全放气。严禁在室内和日光温室内放气，以防引起爆炸。（5）、一次加料或出料数量较大时，必须打开总开关，慢慢加料或出料，以免损坏池体（6）、严禁向沼气池内投放化学物品和有刺激性的有机物沼气池町以进猪畫、牛粪*吗粪*羊脊等畜禽粪便利人奏ftlL 诜涤舸、电池. 乗菌剂类的农妁、消电剂科1 一些辛悚鉞菜龙枝等用能进入沼气池乜（7）、室内闻到臭鸡蛋味时，

15、迅速打开门窗通风，同时关使用明火， 以防引起 火灾。同时 要及时更 换脱硫剂。（8）、输气管发生老化时，必须更换专用的新输气管，不 得使用不合格的输气管。（9）、沼气池安全出料和维修必须在持证技工的现场指导下实施。大出料和维修一定要做好安全防护措施。 敞开活动顶盖几小时后，先出掉浮渣，用污泥泵抽净池内料液，清水冲洗 沼气池并将水抽出，用鼓风设备从进料口向池内鼓风，使进、出料口和活动盖口三口通风， 排除池内残留沼气； 下池前将小 动物吊入池内进行试验， 下池时必须系好安全带， 池外必须有 2名以上成人守护；下池人在池内工作时感到头昏、发闷，要 马上到池外休息；对停用多年的沼气池进行维护时要特别注

16、 意，严格按照安全操作规程办事。 进池出料和维修必须使用防爆灯具，严禁用油灯、蜡烛等明火，严禁在池内吸烟。一旦发生池内人员昏倒， 应立即采用人工办法向池内输入 新鲜空气。切不可盲目下池抢救，以免发生连续窒息中毒事故。 将窒息人员抬到地面避风处，解开上衣和裤带，注意保暖，并 就近送医院抢救。太阳灶一、太阳灶基础知识1、太阳灶的概念及应用太阳灶是利用太阳能辐射， 通过聚光获取热量，将较大面 积的阳光聚焦到锅底，使温度升高， 以满足炊事烹饪食物的一 种装置。太阳灶不烧 任何燃料，没有 任何污染，正常 使用时比蜂窝 煤炉还要快，和本一致。据报道，瑞士自然主义者霍勒斯德索苏勒早在 1767年 就发明、试

17、用了第一台太阳灶。太阳灶已是较成熟的产品，人类利用太阳灶已有 200多年 的历史，特别是近二、三十年来，世界各国都先后研制生产了 各种不同类型的太阳灶。 世界上大部分国家都有发展太阳灶的 计划，国际太阳灶协会近来在肯尼亚取得重大突破，现在那里 有超过5000个家庭用伯纳德的折叠式太阳灶烹调。在发展中 的国家，太阳灶受到了广大用户的好评， 并得到了较好的推广 和应用，据报道印度和中国各有超过 100000 台太阳灶，目前 太阳灶在我国已得到普遍应用。太阳灶有广泛的用途。 我们通常可用太阳灶烧开水、 煮饭、 煮面条、炒菜、炖肉等。2、太阳灶的种类及结构 世界上研制的太阳灶种类繁多。但是，从原理结构

18、分类， 大致上只有三种类型，即闷晒式（箱式） 、聚光式和热管传导 式。我们目前推广的，主要是聚光式太阳灶。 聚光式太阳灶是 将较大面积的阳光聚焦到锅底，使温度升到较高的程度， 以满 足炊事要求。这种太阳灶的关键部件是聚光镜，不仅有镜面材 料的选择，还有几何形状的设计。 最普通的反光镜为镀银或镀 铝玻璃镜，也有铝抛光镜面和涤纶薄膜镀铝材料等。聚光式太阳灶的镜面设计， 大都采用旋转抛物面的聚光原 理。在数学上若抛物线绕主轴旋转一周， 所得的面， 即称为“旋 转抛物面”。若有一束平行光沿主轴射向这个抛物面， 遇到抛物 面的反光，则光线都会集中反射到定点的位置，于是形成聚光 或叫“聚焦”作用。作为太阳

19、灶使用， 要求在锅底形成一个焦面， 才能达到加热的目的。换言之， 它并不要求严格地将阳光聚集 到一个点上，而是要求一定的焦面。确定了焦面之后，我们就 不难研究聚光器的聚光比， 它是决定聚光式太阳灶的功率和效 率的重要因素。聚光比 K 可用下式求得： K= 采光面积 /焦面面积。采光面积是指太阳灶在使用时反射镜面阳光的有效投影面根据我国推广太阳灶的经验，设计一个 500700瓦功率的聚光式太阳灶，通常采光面积约为 1.52.0米。太阳灶主要由“灶体” “支撑调节机构”和锅架组成 太阳灶灶体（集光板）的表面形状为旋转抛物面凹面，上面粘贴反光材料。太阳灶的支撑调 节机构是保证太阳灶 随时跟踪太阳的结

20、构 部分，它包含了支架、 底座以及仰角调节杆。 支架架在底座上，灶体 架在支架上，可以自由地左右旋转。仰角调节杆连接了灶体和支架， 以实现太阳灶灶体的仰角调节，实现全方位接收。锅架就是支撑锅具的结构部分。3、太阳灶聚光镜的面积太阳灶聚光镜的面积， 是聚光镜垂直于太阳光线的实际面从理论上计算太阳对垂直于光线的平面上的辐照度大约每 平方米1000W。通常炊事需要的热功率约 1000W 左右，考虑 到多数情况下聚光镜不可能与太阳光垂直，要打上个折扣，再加上空气透明度，锅底方向及热效率等， 至少要有2平方米才合适二、推广使用太阳灶的意义1、中国农村能源利用现状 能源是社会经济发展的物质基础， 能源短缺

21、是现代人类社 会经济发展的重要瓶颈因素。 改善能源利用是促进经济发展的 要素之一， 也是实现联合国千年发展目标中消除极端贫困和饥 饿目标的必要条件。中国的广大农村地区， 生活用能约占生产生活能源总消耗 量的 60% 。占全国人口六成的农村人口， 依然以农作物秸秆和 薪柴等传统的生物质燃料为主要生活用能来源。 农村生活用能 的现状对经济、社会、环境带来了诸多不利影响。由于退耕还 林等政策的执行， 农村地区尤其是中西部农村地区不能再砍伐 薪柴，生活用能问题更加突出。新世纪以来，煤炭在农民生活 用能中所占比例有所增加。但农民对能源的支付能力很低，再 加上农村地区煤炭价格普遍高于一般的市场价格， 这给

22、农民造 成了沉重的经济负担。燃烧薪柴和其它燃料所造成的室内污染损害了农村人， 尤 其是农村妇女的健康。据世界卫生组织和 UNDP 联合发布的 声明显示， 在发展中国家， 每年约有 160 万人因为在通风环境 差的房间中炊事活动产生的烟尘而丧生。 捡拾薪柴还增加了农 村妇女的家务负担， 剥夺了她们从事其他生产和休息娱乐的时 间。传统的炉灶，能源效率很低，温室气体和烟尘排放量高， 从某种程度上加剧了气候变化和环境污染。 作物秸秆作为燃料 使用，不能还田，打破了耕地营养循环的封闭链条。砍伐薪柴 会对森林资源造成一定破坏，加剧水土流失。2、太阳辐射能分布情况 根据中国气象局风能太阳能资源评估中心测算，

23、 我国太阳 能资源总储量为1.47 X108亿千瓦？寸/年,相当于2.4万亿吨标 煤。3、推广使用太阳灶的好处 太阳灶是利用洁净的太阳能辐射， 通过聚光获取热量， 进 行炊事烹饪食物的一种装置。 它能够利用清洁的太阳能辐射资 源，方便炊事生活，而且价格低廉，操作简便。我国西北、华 北地区太阳能资源丰富， 非常适合在农村地区推广太阳灶。太 阳灶使用对解决农村能源短缺问题， 减少燃料支出， 保护生态 环境，促进节能减排，增进身体健康，减轻家务负担，尤其是 妇女的家庭负担有重要意义。每台太阳灶按年节煤 0.5 吨计算，每吨煤按 600 元计算， 年节能效益达 300 元,减轻了农民的经济负担。太阳灶

24、的使用 减少了薪柴和煤的使用量。 使用 1 台太阳灶每年相当于向大气 中少排放烟尘约 20 公斤，少向大气中排放 0.54 吨的 CO2。大力推广和使用太阳灶， 对减少植被的破坏， 控制水土流 失，确保退耕还林（草）成果的巩固具有现实意义。总之，随着全县农业农村经济快速发展，农业能源污染、 农业废弃物无序排放、农作物秸秆焚烧等农业环境问题也陆续 凸显，在这种情况下，加快发展农村清洁能源建设，促进循环 农业发展显得尤为重要。大力发展清洁能源对全县经济社会可 持续发展、建设资源节约型和环境友好型社会有着重大的现实 意义和深远的历史意义。三、太阳灶的使用及注意事项使用太阳灶不用花一分钱，您只利用太阳

25、光就可以烧水、 做饭，既方便又省钱，一次投资长期受益。当前，虽然太阳灶 推广规模在不断加大，但是， 部分农户在使用和维护太阳灶方 面还存在着一些问题， 特别是在使用上还存在着一定的安全隐 患。下文将介绍太阳灶正确的使用和维护方法，希望广大用户 能够掌握。1、 安装1太阳灶应放在住宅北墙的开阔、避风、平坦处。2要避开周围高大建筑物及树木、 电杆等能遮阴挡光的地方。3不要放在人、畜机械经常活动和容易阻碍其他活动的地 方。4不要放在距草、树和其他易燃物品较近处。5不要放在潮湿的地方。2、 使用1使用太阳灶的灶具底部要涂黑， 新灶具要用柴、 草熏黑底部，减少光的透射，增加反射光波，提高热效率。2使用太

26、阳灶时，应随季节和时间的变化进行调整。 由于太阳每日东起西落，阳光不断偏西移动， 所以太阳灶同样也得 跟踪阳光从东偏西旋转， 不断调整方位与高度，以达到最佳效 果。使用太阳灶时应调整灶面，使其轴对准阳光，并使焦斑处于锅圈中心处。一般每510分钟，应进行一次跟踪调整， 使 光斑始终落在锅底。由于光斑温度很高， 调整时要特别注意不 要使光斑落到人体或其他物体上， 特别要注意农家院落内晾晒 的衣物、堆积的秸秆等易燃物，以免造成人身伤害或引起火灾 导致财产损失。3使用太阳灶要注意安全，不要将头、 手伸到灶的聚光点以免烧伤。3、其他注意事项1、 要保持太阳灶反射面的清洁。 这不仅可延长太阳灶的 使用寿命

27、，还可提高效率。可用潮湿柔软的纱布擦净或用水冲 洗发射面，切忌用硬物或带颗粒的清洁剂擦洗，以免损坏反光 材料。2、在不使用期间，要将灶面背向阳光，以延长反光材料 的使用寿命。最好是为太阳灶配制一个外罩， 以便于用户在停 用太阳灶时将它罩起来， 这样不仅能避免阳光的照射， 还能防 止雨水和风沙的侵蚀，增加太阳灶的使用期限。3、太阳灶的调整转动部分应注意定期加润滑油， 使其操作方便、灵活。4、太阳灶使用过程中，禁止儿童靠近，避免烧伤、烫伤 等事故发生。五、太阳灶新技术的开发与利用目前，太阳灶使用过程中仍然存在各种待开发和完善的问题，但我们相信在近期内以下的问题将会得到解决。1、 太阳灶自动跟踪太阳问题 目前我们使用的普通太阳灶，一般每510分钟，应 进行一次跟踪调整，使光斑 始终落在锅底。这使得具体 操作中带来些麻烦。通过科 学人员的精心研究，太阳灶 自动跟踪装置已进入试用 期，不久将会普遍推广应用。2、 使用太阳灶要忍受太 阳暴晒的问题现在我们使 用的普通太阳 灶，必须人在太 阳下作业，因此避免不了受太阳暴晒。针对这个问题科学家们经过研究， 制造 出了室内太阳灶。室内太阳灶就是在我们现有太阳灶基础上， 增加设备并进 行改进而成的。