小型沼氣工程的沼氣池類型淺析

吳 鳳

(湖北省農(nóng)村能源辦公室， 武漢 430070)

小型沼氣工程的沼氣池類型淺析

吳 鳳

(湖北省農(nóng)村能源辦公室， 武漢 430070)

湖北省小型沼氣工程的沼氣池類型主要有4種：地下圓柱水壓式沼氣池、地下隧道水壓式沼氣池、一體化沼氣池和分離濕式貯氣柜沼氣池。文章結(jié)合建設(shè)條件、施工難度等因素，對不同沼氣池建設(shè)類型進(jìn)行總結(jié)，旨在推動湖北省小型沼氣工程項(xiàng)目發(fā)展。

小型沼氣工程； 建設(shè)； 類型

近年來，隨著農(nóng)村生產(chǎn)生活方式的轉(zhuǎn)變和城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，湖北省以家庭為主的分散式養(yǎng)殖模式正向集中養(yǎng)殖小區(qū)和規(guī)?；B(yǎng)殖場發(fā)展[1]。規(guī)模化、集約化、標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖以其經(jīng)濟(jì)效益好的優(yōu)勢得以快速發(fā)展，畜禽養(yǎng)殖的廢棄物也隨之加劇，對環(huán)境造成的面源污染也越來越嚴(yán)重[2]。畜禽糞便作為一種生物質(zhì)能源，經(jīng)厭氧消化產(chǎn)生沼氣的轉(zhuǎn)化率為20%～40%[3]，截至2013年底，處理農(nóng)業(yè)廢棄物沼氣集中供氣戶已經(jīng)達(dá)到158萬戶[4]。

小型沼氣工程單體發(fā)酵容積為20 m3～300 m3[5]，湖北省實(shí)際建設(shè)的單體發(fā)酵容積是50 m3～300 m3。沼氣池池體按儲氣方式、幾何形狀、埋設(shè)位置、建池材料等分類[6]。目前湖北省實(shí)際推廣應(yīng)用的小型沼氣工程主要有地下圓柱水壓式、地下隧道水壓式、半地下產(chǎn)氣貯氣一體化及地下圓柱式或地下隧道式配套分離濕式貯氣柜4種不同類型[7]。

1 不同池型沼氣池結(jié)構(gòu)

1.1 地下圓柱水壓式沼氣池

類似于傳統(tǒng)的戶用沼氣池放大，主要由進(jìn)料間、圓柱形發(fā)酵間、削球殼池拱、反削球殼池底和出料間組成[7]，具體見圖1。

1.2 地下隧道水壓式沼氣池

主要由進(jìn)料間、長方形池體、拱形池頂、斜底和出料間組成，可兩池或多池并聯(lián)[7]，單池結(jié)構(gòu)示意見圖2。

圖1 地下圓柱水壓式沼氣池結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 地下隧道水壓式沼氣池結(jié)構(gòu)示意圖

1.3 一體化沼氣池

主要由發(fā)酵間和貯氣間組成。發(fā)酵間與貯氣間合建，發(fā)酵間為圓柱形建于地下，發(fā)酵間頂部采用半球形柔性氣囊作為貯氣裝置[7]，氣囊外部由鋼制薄壁筒體保護(hù)外殼，具體見圖3。

1.4 分離濕式貯氣柜沼氣池

由地下圓柱式或地下隧道式發(fā)酵池和濕式貯氣柜組成，發(fā)酵池構(gòu)造是在地下圓柱水壓式或地下隧道水壓式基礎(chǔ)上去掉水壓間，同時配套濕式貯氣柜[8]，濕式貯氣柜由浮罩和水封池組成具體見圖4。

圖3 一體化沼氣池結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 濕式貯氣柜結(jié)構(gòu)示意圖

2 4種不同池型的實(shí)踐比較

2.1 地下圓柱水壓式沼氣池

該類沼氣池多采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。發(fā)酵間結(jié)構(gòu)為圓柱形，單體容積通常設(shè)計(jì)為50 m3～80 m3，灌頂蓋的活荷載標(biāo)準(zhǔn)值可取2.0 kN·m-2[9]，單體容積增加，將加大設(shè)計(jì)和施工的難度。池體主體多建在地下保溫層(地下6 m為恒溫[1])，多用于丘陵地帶，山區(qū)及地下水位低的平原地區(qū)，我省鄂州和團(tuán)風(fēng)縣等地多建這種類型的小型沼氣池。

2.2 地下隧道水壓式沼氣池

該類沼氣池多采用鋼筋混凝土，混凝土灌注時需內(nèi)外夾模，制模成本高。單節(jié)池體長度不宜超過20 m，對于建設(shè)較大池容、建設(shè)場地長度受限和地下水位高的地區(qū)，可采用兩池或多池并聯(lián)方式降低池體長度和埋地深度[7]。實(shí)際建設(shè)中可設(shè)計(jì)傾斜角度或多個進(jìn)料口，通過物流流動及進(jìn)料沖擊力，預(yù)防結(jié)殼；實(shí)際發(fā)酵使用的糞源如果泥沙含量高，一般選用沉砂池或除砂器[9]。該類池型可用于地下水位較高的江漢平原，湖北省洪湖市、公安縣等地多建這種類型的小型沼氣池。

2.3 一體化沼氣池

該類沼氣池多采用鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)[9]。發(fā)酵間和貯氣間合建，用氣囊作為發(fā)酵間的頂蓋減少了拱頂?shù)氖┕るy度和建造周期，同等容積造價比分離濕式貯氣柜式便宜。該類沼氣池工作壓力較低，沼氣需采用增壓風(fēng)機(jī)輸送，以保證供氣壓力穩(wěn)定，通常用于池容較大、供氣距離較遠(yuǎn)的地區(qū)，湖北省保康縣等地多建這種類型的小型沼氣池。

2.4 分離濕式貯氣柜沼氣池

該類沼氣池同等容積發(fā)酵間的最大投料量大于水壓式沼氣池，出料間容積小于水壓式沼氣池的水壓間容積，沼氣池的工作壓力為3000 Pa～3500 Pa，因此發(fā)酵間的建池結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求低于水壓式沼氣池。儲氣裝置是解決沼氣發(fā)酵系統(tǒng)沼氣均衡生產(chǎn)與用戶對沼氣不均衡使用之間的矛盾，保證沼氣均衡供應(yīng)[9]，我省東寶區(qū)等地多建這種類型的小型沼氣池，1處15 m3標(biāo)準(zhǔn)的濕式貯氣柜建設(shè)成本約為2萬元。

3 結(jié)論

地下圓柱水壓式沼氣池一般適用于發(fā)酵容積小于等于100 m3，地下水位低，建設(shè)場地面積有限的小型沼氣項(xiàng)目，與隧道式沼氣池相比，同等容積下造價比隧道式低。

地下隧道水壓式沼氣池由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)易于線性放大，可增加池容積，適用于發(fā)酵容積大于100 m3、地下水位高、建設(shè)場地充裕，尤其以沉渣含量少的糞源為主要發(fā)酵原料的小型沼氣項(xiàng)目。

一體化沼氣池占地小、施工便捷，沼氣貯量大，適用于發(fā)酵容積大于200 m3，地下水位高、建設(shè)場地面積有限、供氣距離較遠(yuǎn)、有電力保障和業(yè)主資金相對充裕的小型沼氣項(xiàng)目。

分離濕式貯氣柜沼氣池適用于發(fā)酵容積大于100 m3，場地面積充裕，以穩(wěn)定供氣為主且供氣距離較遠(yuǎn)的小型沼氣項(xiàng)目。

[1] 蔡曉勇.淺析小型沼氣工程建設(shè)與管理[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，2014(21)：61.

[2] 劉寶存，趙同科.農(nóng)業(yè)面源污染綜合防控技術(shù)研究與應(yīng)用[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2011.

[3] 楊廣忠.城市生物垃圾與畜禽糞便中溫聯(lián)合厭氧消化研究[D].沈陽：沈陽航空工業(yè)學(xué)院，2010.

[4] 農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)生態(tài)與資源保護(hù)總站.2014農(nóng)業(yè)資源環(huán)境保護(hù)與農(nóng)村能源發(fā)展報告[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2013.

[5] NY/T667-2011，沼氣工程規(guī)模分類標(biāo)準(zhǔn)[S].

[6] 徐長存.《全國農(nóng)村沼氣工程建設(shè)規(guī)劃》貫徹實(shí)施與農(nóng)村沼氣服務(wù)體系建設(shè)方案及鄉(xiāng)村服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)全書[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2007.

[7] 蔣麥峰.新農(nóng)村沼氣工程建設(shè)新技術(shù)、新工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)與工程規(guī)劃、預(yù)算定額編制及工程審批、資金監(jiān)控稽查應(yīng)用手冊[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2009.

[8] 鄧良偉，等.沼氣工程[M].北京：科學(xué)出版社，2015.

DigesterTypesofSmallBiogasProjectsinHubeiProvince/

WUFeng/

(RuralEnergyOfficeofHubeiProvince,Wuhan430070,China)

There are mainly four digester types in small biogas project development in Hubei province, including the hydraulic style of cylindrical biogas digester, the hydraulic style of tunnel biogas digester, integrate biogas digester and wet gas holder separated biogas digester. The construction condition and construction difficulties of these digester type were summarized and compared, aiming at promoting the development of small biogas project in Hubei province.

Small biogas project； construction； type

2016-06-28

2016-10-25

吳 鳳(1982-)，女，山東萊州人，碩士，主要從事沼氣工程類項(xiàng)目管理和秸稈利用類項(xiàng)目管理工作，E-mail: nyxw721@163.com

S216.4

B

1000-1166(2017)04-0089-02