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无线电电子与电气工程百科全书 沼气厂。 无线电电子电气工程百科全书
沼气厂的常见类型 世界上常见的沼气厂类型按照原料装载方式、沼气收集方式、建造材料、附加装置的使用、反应器水平或垂直位置、地下或地下等进行分类。地上结构。 下载方法 根据装载原料的方式可区分两种不同类型的沼气厂：
沼气收集方法 沼气厂的外观取决于所选择的沼气收集方法。
钢瓶装置是一个耐热塑料或橡胶袋（钢瓶），其中结合了反应器和储气罐。 用于装载和卸载原材料的管道直接连接到反应器的塑料上。 由于袋子的可伸展性以及由于落在袋子上的额外负载而实现气体压力。 这种装置的优点是成本低、易于移动、设计简单、适合精神状态的高发酵温度、易于清洁反应器、易于装载和卸载原材料。 这种装置的缺点是运行周期短（2-5年）、对外部影响高度敏感、创造额外就业机会的可能性低。
气球装置的一种变体是通道式装置，通常用塑料覆盖并避免阳光直射。 此类装置在发达国家经常使用，特别是在废水处理方面。 当反应器橡胶护套损坏的可能性很小且环境温度足够高时，建议使用软顶装置。 固定圆顶装置由封闭的圆顶反应器和排放罐（也称为缓冲罐）组成。 气体被收集在反应器的上部——圆顶内。 当装载下一部分原材料时，将加工后的原材料推入补偿罐。 随着气体压力的升高，补偿罐内加工原料的液位升高。 中国的固定圆顶装置是所有此类装置中最常见的类型。 中国已建成并投入运行的此类机组超过 12 万台。 家用电器中燃气的使用因燃气压力的变化而变得复杂。 燃烧器和其他家用电器几乎不可能调整到最佳性能。 如果需要恒定的气体压力，建议在反应器中安装压力调节器或选择其他工厂设计。 固定圆顶反应器通常是砖或混凝土罐。 此类装置的顶部覆盖有泥土，并充满气体以控制内部压力（高达 0,15 巴）。 出于经济原因，建议的最小反应器尺寸为 5 m3。 已知此类装置的反应器体积高达200 m3。 储气罐是固定圆顶装置的上部（收集气体的地方），必须密封。 砖砌体和混凝土不是气密的，因此安装的这一部分必须覆盖一层气密物质（乳胶、合成涂料）。 降低储气罐裂缝风险的一个方法是在反应堆砌体中建造薄弱环。 这种环是装置的半球形结构的下部（水密）和上部（气密）之间的弹性连接。 它可以防止由于反应器下部的静水压力而导致的裂纹扩展至储气柜的上部。
浮动圆顶工厂通常由地下反应器和可移动储气柜组成。 储气罐直接漂浮在原材料中或漂浮在特殊的水袋中。 气体储存在储气罐中，储气罐根据气体压力而上升或下降。 储气罐由特殊框架支撑，防止倾覆。 如果储气罐漂浮在特殊的水袋中，则可以防止其倾覆。 这种设计的优点是易于日常操作，易于根据储气罐上升的高度确定气体体积。 气体压力是恒定的，由储气罐的重量决定。 浮动圆顶工厂的建设并不困难，设计错误通常不会导致重大的天然气生产问题。 这种设计的缺点是钢制反应器的成本高以及铁对腐蚀的高敏感性。 因此，浮动穹顶装置的使用寿命比固定顶部装置的使用寿命短。 过去，浮动圆顶装置主要在印度建造。 此类装置由圆柱形或圆顶砖或混凝土反应器和浮动储气罐组成。 气罐漂浮在特殊的水袋中或直接漂浮在原材料中，并具有内部或外部框架，可提供稳定性并保持气罐直立。 生产沼气时，储气柜浮得较高；使用燃气时，储气柜浮得较低。 此类设备主要用于以恒定模式处理粪肥、有机废物和粪便，即每日下载。 它们通常建在中型农场（反应堆：5-15 m3）或大型农工综合体（反应堆：20100 m3）中。 水平和垂直安装 工厂反应器位置的选择取决于装载方法和农场可用空间。 如果有足够的空间，则选择水平安装以连续装载原材料。 立式装置更适合原料的批量装载，必要时可采用立式装置，以减少反应器占用的空间。 地下和地面安装 选择工厂位置时必须考虑地形并用于优化工厂性能。 例如，将装置放置在斜坡上非常方便，使进料口足够低，反应器中的原料稍微倾斜地移动到出料口，出料口高度较低，以便于装载进入车辆。 选择工厂时要考虑的另一个因素是改善地下设施的隔热性能，包括每日温度变化对原料发酵过程的影响较弱，因为超过 1 米深度的土壤温度不会影响发酵过程。改变很多。 金属、混凝土和砖反应堆 装置可以根据反应器的制造材料来区分。 混凝土反应堆通常建在地下。 混凝土反应器呈圆柱形，可以在输送机上制造小型装置（最多 6 m3）。 需要采取特殊措施来密封反应器。 优点：建造成本和材料成本低，可以批量生产。 缺点：优质混凝土消耗量大，需要合格的施工人员和大量的丝网，设计相对新颖，需要特殊措施保证气罐的密封性。
砖反应堆专为地下设施而设计，带有固定或浮动储气罐，呈圆形。 优点：初始投资低，使用寿命长，无活动或生锈部件，设计紧凑，节省空间且绝缘良好，施工创造当地就业。 地下位置可以减少安装占用的面积，并保护反应堆免受突然温度变化的影响。 缺点：砖制储气罐需要特殊涂层以确保密封性和高工艺性，经常发生气体泄漏，工厂操作由于位于地下而难以控制，安装需要仔细计算建筑水平，反应器内原材料的加热非常困难且昂贵来实施。 因此，砖块安装只能建议在温暖的国家和合格人员的情况下使用。 金属反应器适用于所有类型的装置，它们是密封的、承受高压并且易于制造。 通常可以使用现有的容器。 但是，金属相对昂贵并且需要维护以防止生锈。 附加设备 作为使用附加设备的示例，我们可以考虑发达国家典型的沼气厂的设计。 用于混合原料的容器可以根据原料的不同而具有不同的尺寸和形状。 通常，容器包含用于混合或研磨原材料的螺旋桨和用于将原材料装载到反应器中的泵。 有时，安装装置来预热原料，以防止反应器中原料的发酵过程减慢。 反应器通常是隔热的，由混凝土或钢制成。 为了优化原材料的流动，大型反应器具有细长的形状。 通过缓慢移动的转子或沼气来混合原材料。 有些装置由两个或多个反应器组成。 储气柜要么由柔性材料制成，位于反应堆容器上方，要么由钢制成，位于反应堆旁边。 该库用于冬季储存生物肥料，可以打开或关闭，并连接到储气罐以收集剩余沼气。 生物肥料在施用于田地之前先进行混合。 吉尔吉斯斯坦的沼气厂 截至 2010 年，吉尔吉斯斯坦有 50 多个装置，不幸的是，其中只有约 70% 正在运行。 根据原材料的混合和装载方法以及加热和隔热系统的存在，吉尔吉斯斯坦建造的所有装置可分为 4 种类型。 所有装置的一个共同特征是钢制反应堆，通常是用于储存石油产品或水的旧容器、铁路储罐。 没有加热和绝缘的单元，手动混合原材料 分布于纳伦、塔拉斯和伊塞克湖地区。 混合原料的容器通常是桶，原料用水稀释在桶中。 反应器不隔热，由钢罐制成。 由于反应堆缺乏隔热和加热，这些工厂在温暖的季节以一种精神错乱的模式运行。 原料以间歇方式装入反应器，每年人工装入2次或以上。
由于工厂设计不周，原材料装卸困难重重。 使用安装在反应器中的搅拌器每天手动混合原材料一次。 燃气通常直接用于做饭。 示例 1：此类工厂的一个例子是村里 Duishenov Farhat 的沼气厂。 吉尔吉斯斯坦塔拉斯地区克孜勒夏尔巴（图 18.1）。 该工厂于 2003 年利用联合国开发计划署全球环境基金赠款资金建造，生产用于取暖和烹饪的沼气，并从 2 个养牛场的粪便以及邻近农场的羊和家禽粪便中获取液体有机肥料。 该工厂由一台体积为 5 m3 的未加热地上反应器组成，可手动装载、卸载和混合原材料。 2003 年春季安装完毕后，该工厂装载了 3 吨原材料，并在夏季以精神模式运行。 夏天的沼气只够做饭。 自2003年起未进行原材料装卸。 设计缺陷包括手动搅拌系统不完善、原料装卸极其不便。 反应器缺乏隔热和加热，使得该装置不适合全年高效运行，并且在经济上无利可图。
反应堆上没有安全装置可能会导致反应堆因超压而破裂。 没有安装操作手册，也没有对操作人员进行培训。 具有加热和保温功能以及手动混合原材料的设备 发现于吉尔吉斯斯坦的伊塞克湖地区。 混合原料的容器通常是桶，在其中手动用水稀释原料。 使用电加热系统将反应器隔热并加热至中温或高温温度，该系统加热通过反应器中的管道循环的水。 将原料连续装入反应器中，并使用安装在反应器中的搅拌器每天一次手动混合。 煤气通常直接用于烹饪或收集在单独的煤气罐中。 存储器用于在施入田地之前储存肥料。 实施例2：这种工厂的一个例子是位于吉尔吉斯斯坦伊塞克湖州卡拉科尔的Mamunov Kamyl 工厂。 该工厂由一台容积为 5 m3 的地下加热反应器组成，可手动装卸和混合原材料。 该工厂于 2004 年自费建成，生产用于供暖和家用电器的沼气和液体有机肥料，并处理邻近农场 12 头牛的粪便。
该装置于 2004 年春季安装后，在农庄中以高温模式运行。 该工厂每周装载一次，产生的沼气用于烹饪。 将卸下来的肥料用于贫瘠地块的马铃薯施肥，取得了良好的增产效果。 建议细化原料装卸设计，改变供热系统设计，使用工厂产生的沼气。 此类装置适合在吉尔吉斯斯坦的条件下全年运行。 具有反应器加热和隔离以及原材料气动混合的设备 分布于吉尔吉斯斯坦崔地区。 用于混合原料的容器可以根据原料的不同而具有不同的尺寸和形状。 用温水稀释原料，以防止反应器中原料加工过程减慢。 反应器是绝缘的，由钢罐制成。 将原料气动混合并加热至中温或高温温度。 有些装置由两个或多个反应器组成。 气体通常收集在独立式储气罐中，该储气罐通常也是钢罐。 燃气用于空间供暖和烹饪。 仓库用于储存生物肥料。 示例 3：此类安装的一个示例是在 村安装 Zarya jamaat。 吉尔吉斯斯坦伊塞克湖地区 Teploklyuchenka Ak-Suu 区 图 21。 该工厂建于 2010 年，是欧盟委员会引进微型水力发电和沼气技术项目的一部分。 它由一台卧式（50 m3）反应器组成，具有气动装载和混合功能，自动选择产生的沼气。 该工厂处理 70-90 头牛的粪便——每天约 3-3,3 吨粪便。
除反应器外，沼气厂还包括：
容积为50 m3的卧式反应器以中温模式运行。 为了保持最佳温度，钢制反应器是隔热的并位于地下。 为了加热装载的原材料，使用了通过气体加热的装载仓。 在燃气锅炉中，加热系统使用红外线燃烧器。 具有反应器加热和隔离以及原材料液压混合的设备。 两个这样的装置位于吉尔吉斯斯坦的崔地区，一个位于奥什地区。 混合原料的容器可以有不同的尺寸和形状。 反应器是绝缘的，由钢罐制成。 将原材料进行水力混合并加热至中温温度。 仓库用于冬季储存生物肥料。 示例 4：此类安装的一个示例是在吉尔吉斯共和国 Chui 地区康德市安装的“2T”家禽养殖场。 该工厂由三个高架加热反应器组成，每个反应器体积为 25 立方米，使用离心泵进行液压装载、卸载和混合原材料。
生物反应器罐上覆盖有隔热层。 反应堆第一个容器中加工后的生物质的加热由水热发生器自动进行，第二个和第三个室中的加工生物质的加热则通过打开百叶窗用太阳能进行加热。 在寒冷的天气里，门关闭，容器内的热量被隔热层保留。 该工厂建于 2002 年，由家禽养殖场所有者自费建造，每天可加工多达 5 吨原材料。 安装后，安装在中温模式下运行了3个月，之后暂停。 该装置每周装载一次，卸载的肥料被倒入仓库并出售给人们。 没有使用沼气。 由于施用液体肥料的技术不发达，该装置的运行被暂停。 工厂的设计没有考虑到所产生的沼气的用途，反应器中原材料液位指示器的缺陷导致原材料装载不准确。 一般来说，安装是可操作的。 建设沼气厂 在开始建设沼气厂之前，有必要考虑其有效运行所需的条件。 沼气厂的故障或性能不佳通常是由于规划错误造成的。 此类错误的后果可能会立即或在工厂运行几年后显而易见。 仔细而全面的规划对于在错误造成不可挽回的损害之前消除错误至关重要。 农业沼气厂的建设规划应首先根据可用原材料的数量以及农场所需的能源量确定沼气和生物肥料的生产潜力。 如果沼气厂主要用作能源，则只有在潜在沼气产量计算足以满足农场的能源需求时才建议建设。 反应器尺寸的选择 反应器的尺寸以立方米为单位，取决于原材料的数量、质量和类型，以及所选的温度和消化时间。 有多种方法可以确定反应器所需的体积。 原料日装药量与反应釜尺寸之比 每日原料装载量根据发酵时间（反应器周转时间）和所选温度方案确定。 对于中温消化模式，反应器周转时间为10至20天，每日负荷剂量为反应器内进料总体积的1/20至1/10。 处理一定量原料的反应器尺寸 首先，根据动物数量，通过实验确定沼气厂每日处理的粪便量（DN）。 然后，将原料用水稀释以达到86% - 92%的水分。 在大多数农村设施中，混合粪便和水来生产原材料的比例为 1:3 至 2:1。 因此，装载的原材料量（D）是生活垃圾（DN）和稀释它们的水（DV）的总和。 对于中温模式下的原材料加工，建议使用每日装载剂量 D，等于装载到装置中的总原材料 (RS) 体积的 10%。 安装中原料总量不应超过反应釜容积的2/3。 因此，反应器体积 (RR) 使用以下公式计算： 操作系统 = 2/3 EP 和 OP = 1,5 操作系统 哪里 操作系统 = 10CHD D = DN + DV。 示例：Homestead 包含 10 头牛、20 头猪和 35 只鸡。 每天1头牛=55公斤，4,5头猪=1公斤，0,17只鸡=10公斤。 DN农场每天的垃圾量将等于55x20 + 4,5x35 + 0,17x550 = 90 + 5,95 + 645,95 = 646公斤，约86公斤。 牛、猪粪便的含水量为75%，鸡粪的含水量为85%。 要达到 3,9% 的湿度，请向鸟粪中添加 4 升水（约 XNUMX 公斤）。 这意味着每天的原料装载剂量约为650公斤。 反应堆满载OS=10x0,65=6,5吨，反应堆体积OR=1,5x6,5=9,75，即约10立方米。 沼气产量计算 沼气日产量的计算根据原料种类和每日负荷部分进行计算。 表 9 不同原料类型沼气产量计算
示例：Homestead 包含 10 头牛、20 头猪和 35 只鸡。 牛每日排泄物量=55公斤，猪=4,5公斤，鸡=0,17公斤。 养殖场每日垃圾量相当于牛粪550公斤（含水量85%）、猪粪90公斤（含水量85%）、鸡粪5,95公斤（含水量75%）。 将鸡粪加水稀释至含水量85%后，鸡的原料量约为10公斤。 根据表格，1公斤的沼气产量：
因此，
能源需求与沼气产量之间的平衡 每个家庭的能源需求是根据当前和未来所有消费情况（例如烹饪、照明、能源生产）的总和确定的。 还必须考虑到反应器中用于加热原材料的沼气消耗量，在吉尔吉斯斯坦的情况下，根据季节的不同，沼气消耗量在 10% 到 25% 之间。 农场所需的沼气量可以根据之前消耗的能源量来确定。 例如，燃烧1公斤木柴相当于燃烧650升或0,65立方米沼气，燃烧3公斤粪便相当于1立方米沼气，燃烧0,7公斤煤相当于3立方米沼气。 做饭所需的沼气量可以根据每天做饭的时间来确定。 一个人烹饪一份食物所需沼气量为0,15-0,3立方米沼气。 煮沸 3 升水需要 1 - 0,03 立方米沼气。 为0,05平方米的居住空间供暖，每天大约需要3立方米的沼气。 家用燃烧器每小时消耗 1 - 2 立方米。 示例：一个 4 口之家居住在 100 立方米的房屋中，在 3 立方米的面积内养有 20 头牛，并在反应器容积为 100 立方米的沼气厂中处理粪便。 一个四口之家一日三餐需要沼气4至1,8立方米，3,6平方米的房间供暖每天需要约3立方米沼气。 反应器的加热（例如，100 月份）需要所产生沼气的 2%。 为了加热一个体积为20立方米的工厂的反应器，每天需要消耗大约3立方米的沼气。 饲养1头牛每天大约需要3升开水，因此，饲养20头牛需要烧开60升水，每天需要1,8-3立方米沼气。 总面积为3平方米的动物所需房间的供暖每天需要100立方米。 因此，维持动物每天需要 2 - 20 m3 沼气。 整个农场每天需要沼气21,8-S23立方米。 选择安装位置 沼气厂选址的黄金法则是该厂属于农场，而不是厨房。 如果原料混合罐直接连接到农场的地板上，效果会更好。 即使要铺设几米管道，也比运输原材料便宜。 养殖场的地面水平面应高于准备原料的容器的水平面，这样动物的粪便和尿液就会在重力的作用下落入该容器中。 如果沼气厂卸货点位于附近农田的水平之上，这将有助于更容易地将生物肥料分配到这些农田。 选择沼气厂的设计 目前，已经开发了许多沼气厂的设计，适合在各种气候和社会文化条件下运行。 沼气厂设计的选择是规划过程中最重要的一步。 在选择设计之前，必须了解沼气厂的基本问题和可能的选择。 在吉尔吉斯斯坦等气候相对寒冷的地区，反应堆的隔热和加热对于核电站的全年运行非常重要。 正在加工的原材料的数量和类型影响工厂的规模和类型以及原材料装卸系统的设计。 工厂设计的选择还取决于建筑材料的可用性。 设计选择标准 位置：确定反应堆主要位于地下还是地上，如果是地上建筑，则确定反应堆是垂直还是水平。 现有的结构可用于储存生物肥料，例如空坑或金属容器。 为了降低成本，在规划时有必要考虑安装的现成部件的可用性。 原料的存在不仅决定了混合原料的容器的大小和形状，还决定了反应器、加热和混合装置的容积。 当固体含量低于5%时，可以用沼气搅拌。 当原料中固体含量超过10%时，机械混合是困难的。 反应堆 选择反应堆设计的主要标准是实际应用的真正可能性以及维护和操作的便利性。 无论选择何种设计，反应器必须满足以下要求： 水密/气密 - 水密可防止泄漏和地下水质量恶化，气密可保持沼气的足量产生，并防止空气与反应器中的气体混合，从而导致爆炸。 隔热是沼气厂在吉尔吉斯共和国的气候条件下高效运行的必要条件。 最小的表面积降低了建造成本并减少了通过反应器壁的热损失。 反应器设计的稳定性对于承受所有负载（气体压力、原材料的重量和压力、涂层的重量、耐腐蚀性）并确保工厂的长期运行是必要的。
反应器模具 从流体动力学的角度来看，反应器的卵形形状是最佳的，但其建造成本昂贵。 第二好的形状是具有圆锥形或半圆形底部和顶部的圆柱体。 不建议使用混凝土或砖块制成的方形反应器，因为角落会因原料压力而破裂，并且固体颗粒会聚集，从而干扰消化过程。 反应器可利用内部隔板分成几个部分，防止原料表面出现结皮，保证原料发酵更完全。 建造反应堆的材料 反应器可以由以下材料构成：
确保反应器的密封性 当建造采用混凝土、砖或石反应器的沼气厂时，必须保证反应器的气密性和水密性。 反应器内部需要覆盖一层能够承受高达 60°C 温度并能抵抗有机酸和硫化氢的物质。 含添加剂的水泥涂料。 在水泥中添加防水材料在防渗水和防透气方面显示出良好的效果。 为了不透气，需要添加两倍的不透水物质。 涂覆涂层之间的时间不应超过一天，因为一天后就不可能在防水表面上再附着另一层。 以下配方已在坦桑尼亚使用，效果良好：
所有七层涂层必须在一天内完成。 铝箔沥青。 沥青涂料易于施工并能长期保持柔韧性。 在反应器干燥的表面上涂上一层沥青。 箔片被粘在仍然粘稠的沥青层上，彼此重叠。 然后涂上第二层沥青。 沥青路面的缺点是其成分易燃并且不能应用于潮湿的表面。 除非使用便携式烤箱等特殊工具，否则干燥混凝土、砖块或石头反应器需要几周的时间。 此外，当原料移动通过反应器时，沥青路面可能会剥落。 石蜡。 将石蜡用 2-5% 的煤油或新机油稀释，加热至 100 - 150°C 的温度，涂在由燃烧器加热的反应器表面。 石蜡渗透涂层并形成深层渗透的保护层。 如果没有石蜡，可以使用蜡烛蜡。 反应堆位置 安装位置取决于几个因素 - 可用空间的可用性、距住宅场所的远近、废物储存地点、动物饲养场的位置等。 根据地下水的深度、原料装卸的方便程度，反应器可以有地面、部分或完全掩埋的位置。 反应器可以放置在地基上、埋在地下或安装在饲养动物的房间内。 反应堆必须有一个舱口，以便在反应堆内部进行定期维护和修理工作。 阀体和盖之间必须有橡胶垫圈或特殊密封剂。 在可能的情况下，建议采用地下放置，因为这样可以减少资本投资并无需使用额外的设备来装载原材料。 热控制的质量显着提高，而且还使得使用廉价的隔热材料——粘土和稻草成为可能。 保温材料 吉尔吉斯斯坦大多数沼气厂的建造都没有反应器隔热。 由于缺乏隔热，该工厂只能在温暖的季节运行，而当寒冷的天气到来时，反应器中的原材料就有冻结以及随后反应器破裂的危险。 保温材料应具有良好的保温性能、价廉易得。 具有地下或半地下反应器的工厂的合适材料是秸秆、粘土、炉渣、干粪肥。 电抗器是分层绝缘的。 例如，对于地下反应堆，在准备好坑后，首先铺一层聚乙烯薄膜，防止隔热材料与土壤接触，然后浇一层稻草，然后在坑的底部铺上粘土，之后安装了反应器。 然后，在反应器与土壤之间的剩余空间中，再次填充一层绝缘材料，直至反应器的上部，然后添加厚度至少为300毫米的带有炉渣的粘土。 测试与测量 安装在反应器上的控制和测量装置包括：反应器内原料液位的控制、反应器内温度和压力的控制。 可通过各种浮球装置、电子装置等进行原料液位控制。 通过普通温度计或测量范围从 0 秒到 70 秒的电子设备控制温度，通过压力计控制压力。 原料装卸系统 沼气厂采用连续装车模式运行，从获得最大量的沼气和生物肥料以及工厂的稳定性的角度来看是最佳的，涉及每天的原料装载和卸料。发酵块。 原料供应罐 新鲜粪便通常先收集在进料罐中，然后再装入反应器。 根据工厂的类型，储罐尺寸应等于每日原料量或每日原料量的两倍。 该容器还用于实现原材料所需的均匀性和水分含量，有时使用机械搅拌器。 油箱位置 容器位于向阳面的位置可以有利于进料的预热，使得发酵过程可以在将新的部分进料装入反应器后立即开始。 如果设施直接连接到农场，则需要建造一个容器，以便原材料在重力的影响下流向那里。 出于卫生原因，厕所应直接连接到进水管。 装卸口 装料口和卸料口直接通向反应器，通常位于反应器的相对两端，以便新鲜原料均匀分布在整个反应器容积中，并有效去除处理过的污泥。 装卸口的安装是在电抗器安装在基础上并进行保温工作之前进行的。 对于埋地式反应器和手动装载原材料的装置，装料口和卸料口以锐角通向反应器。 为保证反应器装料和卸料时的密封性，进、出口开口相对于垂直轴线倾斜，使管道下端位于液面以下。 这形成了液压密封，防止空气进入反应器。 人工装卸原材料 最简单的装卸方法是溢流法，即在装载新鲜粪便时，反应器中的污泥液面上升，等量的污泥通过与其相连的溢流管卸入收集生物肥料的容器中。 进料可能含有足够大尺寸的固体颗粒，例如垫料（稻草、锯末）、植物茎以及异物。 为确保管道不堵塞，其直径必须至少为200-300厘米，装载管道连接至料仓或预处理罐。 反应釜原料的供给和排出管道上安装有螺杆阀或半回转阀。 用泵装卸 当需要快速装载大量原料并且由于原料的地形或特性而无法使用重力时，泵就成为沼气系统的必要组成部分。 需要泵来弥合原材料注入水平与沼气厂之间的高度差。 泵电机容易磨损、价格昂贵、消耗能源并且可能发生故障。 因此，建议采用其他方式装载原料。 如果无法避免使用泵，则有两种安装方式： 干式安装：泵与管道安装在一起。 原材料自由流向泵并被泵加速。 湿式安装：泵与电机一起安装在原料内部。 电机封闭在不渗透的容器中。 或者泵由原料外部的电机轴驱动。 气动装卸原料 供给和混合原材料的最佳方式是气动。 “农民”协会“流体”的所有设施均使用此方法。 气动上料装置采用原料供给料斗（混合罐），采用0,5～1m3、耐压达5kgf/cm2的钢制容器和直径至少100mm且带阀门的管道。 使用压缩机将原材料装入料仓并从料仓装入反应器。 IF-56 品牌的活塞压缩机适用于反应器容积不超过 40 m3 的中小型沼气厂。 对于反应器体积为 50 m3 或以上的大型装置，使用 FU-12 压缩机，它同时用于泵出产生的沼气。 沼气收集系统 沼气收集系统由带截止阀的燃气分配管道、冷凝水收集器、安全阀、压缩机、接收器、储气罐和沼气用户（炉灶、热水器、内燃机等）组成。该系统只有在沼气反应器处于工作位置后才能安装。 从反应器中取样沼气的开口应位于其上部。 在冷凝水收集器后面安装了一个安全阀，以及一个水封，水封制成一个装有水的容器，确保气体仅在一个方向通过。 水闸 沼气厂反应器中产生的沼气含有大量水蒸气，水蒸气会凝结在管道壁上并导致堵塞。 理想情况下，气体系统的位置应使冷凝的水分可以直接排入反应器。 如果不可能，则应在系统的低点安装水封。 手动水阀操作方便，但如果不定期排空，系统会因水位过高而堵塞。 天然气管道 燃气系统通过管道将沼气厂与燃气器具连接起来。 该系统必须安全、经济，并为每个设备提供所需的气体量。 最常用的管道是镀锌钢管或塑料管。 气体系统必须气密并服务于沼气厂的整个生命周期，这一点非常重要。 必须保护从工厂向消费者供应沼气的管道免受损坏。 可以用肥皂溶液涂在管道接头处来检查气体泄漏。 燃气管道还必须配备安全泄压阀，当压力升至 0,5 kgf/s m2 以上时，将沼气释放到大气中。 更可取的是在火炬燃烧器中燃烧多余的沼气。 煤气管 正确安装燃气管道系统非常重要。 沼气管道系统的要求与通用标准没有差异。 您可以使用耐紫外线的塑料管。 钢管 直径1,2-1,8厘米、长度小于30米的管道适用于中小型沼气厂。 对于较大的安装、较长的管道和较低的压力，需要特殊的管道尺寸。 安装燃气管道时应特别注意：
镀锌钢管是塑料管的可靠且耐用的替代品。 如果需要，它们可以拆卸并重复使用。 它们具有抗震性，但价格昂贵，并且只能由合格人员安装，因此仅建议在无法安装塑料管道的地方使用。 塑料管 塑料（PVC）管道价格便宜且易于安装，但它们会对太阳辐射产生反应并且很容易破裂，因此建议将其安装在地下。 管道直径 所需管径取决于燃气器具的沼气消耗量以及储气罐与使用沼气的器具之间的距离。 距离越长，管道中的沼气压力就越低。 距离越长、气流越大，由于摩擦造成的损失就越大。 角落和配件会增加压力损失。 塑料管的压力损失小于镀锌钢管。 表 10 包含管道直径和沼气流量以及压力损失小于 5 mbar 的管道长度。 表10 不同管道长度和不同气体流量的合适管径
从表中可以看出，对于气体流量为 1,5 m3/h 且管道长度长达 100 吨米的情况，直径为 1,8 cm 的塑料管道最合适。另一种可能是选择直径为 2,4 cm 的管道。主管道和系统中所有其他管道的直径为 1,2。 管道系统的位置 塑料管道可用于地下系统或免受阳光和机械冲击的系统。 在所有其他情况下，均使用镀锌钢管。 沼气厂直接排放气体建议采用镀锌钢管。 塑料管道应埋入地下至少 25 厘米，并用沙子或软土包围。 然后，在检查管道系统是否泄漏后，用普通泥土小心地覆盖沟渠。 泄漏测试是通过以最大预期气压 2,5 倍的压力将空气泵入空管道系统来进行的。 如果几个小时后空气明显流失 - 压力下降，则通过用肥皂水倒入所有连接来检查（如果气体泄漏，管道表面会形成气泡）。 水龙头和配件 最可靠的水龙头是镀铬球阀。 通常用于水系统的阀门不适用于燃气系统。 主燃气阀应安装在靠近反应器的位置。 所有燃气器具上都必须安装球阀作为安全装置。 正确选择和安装的水龙头和配件使您可以在不关闭主燃气阀的情况下修理和清洁燃气用具。 储气罐 积累沼气的最佳方式取决于沼气的使用目的。 如果设想在锅炉燃烧器和内燃机中直接燃烧，则不需要大型储气柜。 在这种情况下，储气柜用于平衡不均匀的气体释放并改善随后的燃烧条件。 在小型沼气厂的情况下，大型汽车或拖拉机舱室可以用作储气罐，但最常用的是塑料或钢质储气罐。 气罐尺寸的选择 储气罐的大小，即其容积，取决于沼气的生产水平和消耗水平。 理想情况下，气罐的尺寸应能容纳每日产生的沼气量。 根据储气柜的类型及其能承受的压力，储气柜的容积为反应器容积的1/5～1/3。 塑料储气罐 发达国家使用由塑料或橡胶制成的储气柜来收集组合装置中的沼气，其中用作反应器的开放容器被塑料覆盖。 另一种选择是单独的塑料储气罐。 钢制气罐 钢制储气罐可分为两种：
测试与测量 安装在储气罐上的控制和测量装置包括：水封、安全阀、压力表和减压器。 钢制储气罐必须接地。 混合系统 混合目标 在反应器中混合发酵物质可以提高沼气厂的效率，并提供：
混合方法 原料的混合主要有以下几种方式：机械混合器、沼气通过原料的厚度以及将原料从反应器的上区泵送到下区。 机械搅拌机的工作机构是螺杆、叶片、板条。 它们可以手动或通过发动机操作。 机械搅拌 通过桨叶转子进行的机械混合最常用于卧式钢制反应器。 水平轴沿着反应器的整个长度延伸。 其上附有叶片或弯曲成环的管子。 当轴转动时，原料混合，外壳破碎，泥沙冲至出口。
手动驱动的机械搅拌机是最容易制造和操作的。 它们用于沼气产量低的小型工厂的反应器。 从结构上讲，它们代表反应器内平行于中心轴的水平或垂直安装的轴。 叶片或其他具有螺旋表面的元件固定在轴上，确保富含甲烷细菌的物质从卸载地点到装载地点的方向移动。 这使您可以提高甲烷的形成速率并减少原料在反应器中的停留时间。 液压搅拌 在泵的帮助下，可以将原料完全混合，同时装卸原料。 此类泵通常位于反应器的中心以执行附加功能。 气动搅拌 通过在反应器底部安装管道系统将产生的沼气注入反应器进行气动搅拌，并确保原料的温和搅拌。 此类系统的主要问题是原材料渗透到气体系统中。 这可以通过安装阀门系统来防止。 仅当发酵物质高度液化并且不在自由表面上形成硬皮时，通过使沼气穿过原材料厚度进行混合才能产生良好的效果。 否则，在装入反应器之前应不断去除漂浮颗粒或分离大颗粒。 原料混合频率 搅拌可以是连续的或间歇的，取决于反应器的操作模式。 最佳的混合模式显着减少原料的发酵时间并防止结皮的形成。 尽管由于沼气从原料中释放而发生部分混合，但由于温度移动和由于新鲜原料流入而导致的移动，这种混合还不够。 应定期进行搅拌。 原料混合太少会导致原料分层并形成结皮，从而降低产气效率。 充分混合的原料可以多产 50% 的沼气。 过于频繁的搅拌会损害反应器内的发酵过程——细菌没有时间“进食”。 此外，这还可能导致未加工完毕的原材料被卸货。 每 4-6 小时进行一次温和但剧烈的搅拌是理想的。 原料加热系统 吉尔吉斯斯坦的许多小型沼气厂没有加热系统，也没有隔热层。 由于没有加热系统，工厂只能在嗜热模式下运行，并且比在嗜温和嗜热模式下接收更少数量的沼气和生物肥料。 为了确保更高的沼气和生物肥料产量以及更好的原料消毒，采用两种加热方式：以蒸汽或热水与原料混合的形式直接加热，以及通过热交换器间接加热，其中加热材料，通常是热水，加热原料而不与他混合。 直接加热 直接蒸汽加热有一个严重的缺点——工厂需要蒸汽发生系统，包括对水进行盐净化，并且当使用蒸汽加热时，可能会发生原材料过热。 这种加热系统的高成本使其仅在大型废水处理厂中使用时才具有经济可行性。 添加热水会增加基材的水分含量，仅应在必要时使用。 间接加热 间接加热是通过位于反应器内部或外部的热交换器进行的，具体取决于反应器的形状、原料的类型和工厂的操作方法。
地暖并没有显示出良好的效果，因为沉积物积聚在反应器底部，导致难以加热原材料。 如果热交换器足够坚固，当进料流过反应器时不会破裂，那么内部加热是一个很好的解决方案。 换热面积越大，原料受热越均匀，发酵过程进行得越好（见图26）。 由于壁表面的热损失，使用沼气厂反应器壁表面上具有导热元件的热交换器的外部加热效率较低。 另一方面，反应器的整个壁都可以用于加热，并且反应器内部没有任何东西阻止原材料的移动。 原料的再加热通常在进料斗中进行，并且具有更容易清洁和维修反应器的优点。 内部和外部加热系统 为了达到最大的沼气产生效率，厌氧处理需要一定的环境温度条件，最好接近以实现最佳工艺。 在吉尔吉斯斯坦，加热系统和反应器隔离对于达到所需的工艺温度并防止能量损失是必要的。 为了借助电力将反应器加热至中温温度，每 330 m1 反应器体积平均需要 3 W 的电力。 最常见的原料加热系统是采用沼气、电力或固体燃料提供动力的热水锅炉的外部加热系统。 您也可以使用太阳能热水器。 作为加热元件，热交换器以盘管、散热器段、平行焊管的形式使用，其中温度约为 60 C 的热水作为热载体。较高的温度会增加风险 悬浮颗粒粘附在换热器表面。 建议将热交换器放置在混合装置的作用区域，这有助于避免固体颗粒在其表面沉积。 供暖系统安装 安装加热系统时，重要的是为系统中的流体自然运动提供必要的条件。 为此，需要保证系统上部点的热水供应和下部点的冷冻水回流。 供暖管道上必须安装阀门，以从高处释放空气，供暖系统必须配备膨胀水箱以改变水量。 必须安装温度计来控制沼气厂反应器内的温度。 建议在吉尔吉斯斯坦实施的安装类型 考虑到吉尔吉斯斯坦的气候等条件，建议引进以下类型的沼气厂。 沼气厂采用手动装载，无需混合，无需加热反应器中的原料 最简单的沼气厂（图 29）是为小型农场设计的。 该工厂反应器的体积为1至10立方米，设计每天可处理3至50公斤粪便。 该装置包含最少的组件，以确保粪便处理过程以及生物肥料和沼气的生产：反应器、用于装载新鲜原料的料斗、用于选择和使用沼气的装置、用于卸载发酵原料的装置。 该沼气厂可在吉尔吉斯斯坦南部地区使用，无需加热和混合，设计可在 5°C 至 20°C 的适宜温度范围内运行。 产生的沼气立即用于家用电器。 在装载下一部分原材料时或由于工厂反应器中沼气的压力，处理过的物质通过排出管从反应器中排出。 卸出的发酵物料落入临时储罐，临时储罐的容量不应小于反应器的容积。
最简单的沼气厂可以由任何农民自己建造。 该表提供了建造所需材料的规格和估计。 表 11. 手动装载、无需混合且无需加热原材料的最简单沼气装置的制造规格和估算
建造最简单的沼气厂的工作顺序 在自己建造最简单的沼气厂时，建议遵循以下程序：在确定农场每天积累的沼气厂处理粪便量并选择所需的反应器体积后，您需要选择沼气厂的位置反应器并为沼气厂反应器准备材料。 然后，安装装卸管道，并为沼气厂准备坑。 反应器安装在地坑后，安装装料斗和出气口，然后安装人孔盖，用于反应器的维护和修理。 然后，检查反应器的密封性、油漆和安装的隔热性。 工厂已做好调试准备！ 手动装载和混合原料的沼气厂。 建造手动装载和混合原材料的沼气厂（图30）也不需要大量的财务成本。
它适用于小型农场。 该工厂反应器的体积为1至10立方米，设计用于每天处理S3至0公斤粪便。 为了提高沼气厂的效率，安装了手动混合原材料的装置。 沼气厂在反应器中手动装载、混合和加热原材料 为了实现更密集、更稳定的消化过程，安装了反应器加热系统（图 31）。
该装置可以在中温和高温模式下运行。 沼气厂的反应器由热水锅炉加热，该热水锅炉以产生的沼气为燃料。 其余的沼气直接用于家用电器。 加工后的原料储存在特殊的容器中，直到施用于土壤。 沼气装置，手动装载，储气罐，气动混合原料，在反应器中加热原料 手动将原材料装入反应器的简单装置配备了用于产生沼气的自动泵送装置和用于储存沼气的储气罐（图32）。
反应器中的原材料混合是利用沼气气动进行的。 这样的沼气厂可以在所有消化温度范围内运行。 带储气罐的沼气厂，手动制备和气动装载和混合原材料，并在反应器中加热原材料 该装置（图 33）专为能够每天处理 0,3 至 30 吨或更多原材料的中型和大型农场而设计。 反应器体积 - 从 S 到 300 m3 及更多。
原材料的准备、装载和混合均采用气动系统机械化和生产。 原材料在沼气厂的反应器中使用热交换器和以沼气运行的水加热锅炉进行加热。 卸载原材料的管道有一个分支，用于收集储存的生物肥料并装载到车辆上出口到田间。 该沼气厂的装置（图32）提供手动制备和气动装载原料到反应器中的功能，产生的部分沼气用于加热反应器中的原料。 混合是用沼气完成的。 沼气的选择是自动完成的。 沼气储存在储气罐中。 该装置可以在任何原料发酵温度条件下运行。 沼气厂配有储气罐、机械制备、气动装载和原料混合，以及在反应器中加热原料 该沼气厂（图 34）的一个显着特点是专为中型和大型农场设计，它有一个用于制备原材料的特殊罐，从那里通过压缩机将原材料输送到装料斗，然后，使用压缩沼气输送至工厂的反应器。 产生的部分沼气用于运行供暖系统。 该工厂配备了自动沼气提取装置和用于储存沼气的储气罐。 加热系统的存在允许沼气厂以所有发酵模式运行。
表 12. 农场沼气厂的设备和材料规范，包括储气罐、机械准备、气动装载和原料混合以及反应器中原料的加热（见图 12 和 13）
表 13. 农场沼气厂的制造估算，包括气罐、机械准备、气动装载和原材料混合，以及在反应器中加热原材料（见图 12 和 13）。
* 此估算不包括运输成本、一般建筑成本和税收减免。 沼气厂的运营 沼气厂的稳定日常运行需要操作人员具有高度的纪律性，才能获得大量沼气和生物肥料，并延长沼气厂的使用寿命。 很多问题的发生都是由于操作失误造成的。 通常，可以通过以下方式最大程度地减少此类问题：
准备发射 准备阶段包括检查反应器和气体系统的密封性。 为此，将水压表连接到气体系统，关闭所有水龙头，以便可以用压力表测量反应器中的过量气压。 为此，反应堆注满水至工作水位。 多余的空气将通过安全阀排出。 之后，记录压力表读数并将充满水的反应器放置一天。 如果一天后压力表读数没有变化或变化很小，那么我们可以假设气体系统和反应器具有足够的密封性。 当反应器和气体系统出现压力损失时，必须查找并排除泄漏。 沼气厂的启动工作只有在整个厂及其组成部分被认为适合运行并满足安全运行要求的情况下才能开始。 调试阶段 如果可能的话，新沼气厂的初始进料应由其他工厂的废料（约 10%）或新鲜牛粪组成，因为成功运行需要产生甲烷的微生物菌株，而这些微生物在新鲜牛体内大量存在肥料。 初始原料的年龄和数量对整个发酵过程有很大影响。 建议在安装施工结束之前保留足够量的原材料。 在第一次装载时，可以用比平常更多的水稀释不足量的原料，以将反应器填充至2/3体积。 原料种类 根据所使用原料的类型，沼气厂可能需要几天到几周的时间才能达到稳定的运行水平。 将原材料稀释直至获得所需水分含量的均匀质量后，将其装入反应器中，反应器的填充量不超过内部体积的2/3。 反应器的剩余体积用于积累沼气。 装入反应器的原料不应是冷的——其温度应接近选定的最佳发酵温度。 调试优化 为了优化消化过程，可以使用一些已知的启动方法：
为保证开机期间微生物的稳定生长，装入原料的加热应逐渐增加，每天不超过2℃，达到35-37℃。 加热过程中应保证原料充分混合。 7-8天后，反应器中的微生物开始活跃并释放沼气。 调试阶段的特点 沼气厂投入运行的时期称为调试期，其特点是：
过程稳定 如果原材料经常且充分混合，则向操作模式的过渡会更快。 如果在调试过程中消化过程的稳定被延迟，则应向反应器中添加少量牛粪以恢复pH平衡。 消化过程稳定后，大量未消化的原料会立即产生大量沼气。 一旦产生的沼气水平下降到预期水平，就可以开始定期装载原料。 准备煤气罐 作为模块一部分的用于填充气体的气罐的准备工作只有在按照技术规范进行验收和测试并经过 Gosgortekhnadzor 当局检查后才能进行。 为了避免形成爆炸性混合物，在向气罐充注气体之前，必须将整个系统（包括燃气管道）中的空气排出。 空气被水置换，然后水被加压气体或不燃气体置换。 如果从储气罐中取出的气体样品中的氧气含量不超过 5%，则认为空气置换完成。 外部检查应检查属于气罐一部分的控制和测量装置（止回阀和安全阀、压力表、减压器）的状况。 用接地表检查储气罐接地和防雷的可靠性。 接地电阻不得超过4欧姆。 气体质量 沼气厂进入运行模式期间，沼气质量会较低。 出于这个原因，并且为了防止与储气罐中残留的氧气相关的爆炸情况，每天的前两次沼气必须释放到空气中。 一旦沼气变得易燃，它就可以用于预期目的。 日常运营 原料的剂量加载 为了沼气厂的最佳运行，新鲜粪便的每日剂量和施用频率非常重要。 负荷剂量是一个可变值，取决于原料类型、发酵温度和原料中干物质的浓度。 在每天装载原料的低剂量（每天不超过反应器体积的1-5%）下，释放的沼气比在10-20%的高剂量下释放的沼气要少。 但日负荷高剂量时，沼气中甲烷含量减少，二氧化碳含量增加。 从沼气质量的角度考虑，中温发酵温度的装置每日最佳装料量可考虑为装料总量的6-10%，发酵时间为10-20天。 高温状态的最佳负荷剂量可以考虑为 1S-2S7，发酵持续时间为 4 至 8 天。 采用嗜心发酵模式时，建议每天添加新原料的装载量不超过2%。 如果采用分批装料法，则反应器立即装料至2/3，40天或更长时间不添加新鲜粪便处理原料。 加载和混合频率 每日剂量不应完全引入反应器中，而应以固定间隔逐渐等份引入，每天 4-6 次。 装入下一部分后，建议将原材料混合。 应每天检查搅拌器的状况和操作。 通过发酵物质的颜色控制发酵过程 原料发酵过程在反应器中的进行情况可以通过沼气释放的强度以及反应器出口处发酵物质的颜色来判断。 沼气不存在或其形成较弱表明微生物活性较低，可以通过发酵物质的灰色来检测。 其原因也可能是缺乏微生物，导致发酵过程的衰退，恢复发酵过程需要引入具有良好浓度的微生物的营养液，因此具有良好的排气潜力。 如果营养物质过量，可能会形成酸并降低微生物的活性。 此时，发酵原料的颜色变为黑色，并且在其表面上可能形成白色薄膜。 可以通过引入植物灰或石灰水来中和酸。 如果发酵物质呈深棕色，同时其表面形成泡沫，则我们可以假设正常的发酵过程正在进行中。 原料液位控制 小型工厂的一个特殊问题是反应器开口的堵塞。 这可能导致反应器内压力过高并堵塞气体管道。 为了防止这种情况，有必要每天检查原材料的水平和装置开口的状况。 每周和每月交易
年度运营
事故预防 经营沼气厂时，应注意以下事项：
Gosgortekhnadzor 要求 如果沼气厂包括：
年龄不低于 18 岁的人员经吉尔吉斯共和国 Gosgortekhnadzor 以规定格式的证书形式获得许可，有权维修沼气厂并进行气体危险工作，可被允许维修沼气厂并携带排除气体危险工作。 维护、监控和维修 沼气厂的维护包括沼气厂高效、长期运行所需的工作，以及在沼气厂发生故障时进行的维修。 日常维护 表 14 日常维护
每月维修
表 15. 钢筋控制
年度服务
监控 监控涉及收集有关安装操作的数据，用于：
应收集以下数据：
Ремонт 下表描述了运行中的沼气厂可能发生的故障。 最常见的担忧是沼气产量下降。 表 16. 故障的常见原因及其消除
在发生故障时和工厂正常运行期间都会进行维修工作。 超出上述范围的维修必须由专家进行，因为装置所有者通常没有受过技术教育。 无论如何，安装的年度检查必须由经过培训的技术人员进行。 Документация 为确保正常运行、维护和修理，设施必须具备以下文件：
作者：Vedenev A.G.、Vedenev T.A.
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文章评论： 斯韦特兰娜 非常需要和需要的文章。 我怎么联系你？ luskazah@mail.ru 谢尔盖 非常必要的一篇文章，剩下的只是在就业中心建立一个圈子进行培训。
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