沼氣工程上料設(shè)備應(yīng)用現(xiàn)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(fā)和利用是我國農(nóng)村能源建設(shè)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(fā)展。以沼氣、生物質(zhì)能為重點的農(nóng)村可再生能源建設(shè)，緩解了農(nóng)村地區(qū)能源供應(yīng)短缺的情況，改變了農(nóng)村傳統(tǒng)的生火做飯模式，滿足了農(nóng)民對高品位能源的需求，提高了農(nóng)民生活質(zhì)量，適應(yīng)了現(xiàn)代化新農(nóng)村的發(fā)展需求，同時還消耗掉了大量的農(nóng)作物秸稈，是一種可實現(xiàn)秸稈處理規(guī)?；姆绞?。農(nóng)村沼氣工程是集經(jīng)濟、生態(tài)、社會效益于一體的農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程。發(fā)展農(nóng)村秸稈沼氣，對提高農(nóng)民生活質(zhì)量、保護農(nóng)村生態(tài)環(huán)境、優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)增長方式以及推動社會主義新農(nóng)村建設(shè)具有重要意義。

沼氣工程最關(guān)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(shè)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(yán)重地影響了沼氣的產(chǎn)氣效率。制約原料在濃度上不能提高的主要原因就是已經(jīng)處理好的糞便原料輸送不到發(fā)酵塔內(nèi)。如豬糞，1 t豬糞的干物質(zhì)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(fā)酵塔內(nèi)有效水力負荷，縮短發(fā)酵塔內(nèi)的滯留期，嚴(yán)重影響沼氣產(chǎn)氣率。當(dāng)濃度提高到干物質(zhì)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(xiàn)堵泵、電機發(fā)熱現(xiàn)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(dāng)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(dāng)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(xiàn)上料慢或不能上料的現(xiàn)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(yán)，進入調(diào)漿池，經(jīng)常會堵塞單螺桿泵。據(jù)本公司統(tǒng)計，正常15m3的調(diào)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(fā)酵塔內(nèi)。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(shù)量過大，就會形成嚴(yán)重的火災(zāi)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(zhì)、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?yōu)榻斩挿勰?，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(dān)也相應(yīng)增加。

3 利用正負壓罐輸送沼氣液料的上料設(shè)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(fā)酵塔內(nèi)，反復(fù)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(huán)境中的噪聲也非常大，不是理想的設(shè)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(chǎn)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(jié)構(gòu)設(shè)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(jīng)濟的快速發(fā)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(fā)展中的大事，開發(fā)再生能源已成為大趨勢，刻不容緩。國家“十二五”規(guī)劃中，繼續(xù)加大對可再生能源的開發(fā)，其中就包括沼氣行業(yè)的投資支持。以大陸32個省市、自治區(qū)計算，全國每年7億t秸稈和全國畜禽糞便造成的環(huán)境污染，最好的解決辦法就是大力發(fā)展大、中型沼氣，這樣既提供了清潔環(huán)保的新能源，又解決了糞便污染的大問題。