【正文】 40℃之間，它在密閉條件下與空氣的混合比為1/120～1/7時遇火引燃，因此，可以利用它使內(nèi)燃機(jī)工作?！?，由于沼氣中混有二氧化碳?xì)猓蛊浠鹧娴膫鞑ニ俣鹊?，所以在?nèi)燃機(jī)內(nèi)有良好的抗爆作用。在我國，有全部使用沼氣的單燃料沼氣發(fā)動機(jī)及部分使用沼氣的雙燃料沼氣柴油發(fā)動機(jī)[24]。項(xiàng)目單燃料式發(fā)動機(jī)雙燃料式發(fā)動機(jī)點(diǎn)火方式電點(diǎn)火方式壓縮點(diǎn)火方式原理將“空氣沼氣”的混合物在氣缸內(nèi)壓縮，用火花塞使其燃燒，通過火塞的往復(fù)運(yùn)動得到動力將“空氣燃燒氣體”的混合物在氣缸內(nèi)壓縮，用點(diǎn)火燃料使其燃燒，通過火塞的往復(fù)運(yùn)動得到動力，是復(fù)合燃料發(fā)動機(jī)優(yōu)點(diǎn)① 不需要輔助燃料油及其供給設(shè)備② 燃料為一個系統(tǒng)，在控制方面比可燒兩種燃料的發(fā)動機(jī)簡單③ 發(fā)動機(jī)價格較低① 用液體燃料或氣體燃料都可工作② 對沼氣的產(chǎn)量和甲烷濃度的變化能夠適應(yīng)③ 如由用氣體燃料轉(zhuǎn)為用柴油燃料在停止工作，發(fā)動機(jī)內(nèi)不殘留未燃燒的氣體，因?yàn)轲I耐腐蝕性好缺點(diǎn)工作受到供給的沼氣的數(shù)量和質(zhì)量的影響① 用氣體燃料工作時也需要液體輔助燃料② 需要液體燃料供給設(shè)備③ 控制機(jī)構(gòu)稍復(fù)雜④ 借個較單燃料式發(fā)動機(jī)稍高近十幾年由于農(nóng)村家庭責(zé)任制、大中型的工廠化畜牧場的建立及環(huán)境保護(hù)等原因，我國的沼氣機(jī)、沼氣發(fā)電機(jī)組已向兩極方向發(fā)展。農(nóng)村主要向3～10千瓦沼氣機(jī)和沼氣發(fā)電機(jī)組方向發(fā)展，而酒廠、糖廠、畜牧場、污水處理廠的大中型環(huán)保能源工程，主要向單機(jī)容量為50～200千瓦的沼氣發(fā)電機(jī)組方向發(fā)展。單燃料發(fā)動機(jī)又稱為全燒式發(fā)動機(jī)，在沼氣產(chǎn)量大的場合可連續(xù)穩(wěn)定地運(yùn)行，適合在大、中型沼氣工程中使用，可以使用天然氣發(fā)動機(jī)，亦可由柴油機(jī)改裝而成。由于氣體燃料的組分、熱值、物理性能、著火溫度、爆炸極限、燃燒特性存在很大差異，當(dāng)利用天然氣發(fā)動機(jī)燃燒沼氣時，需對發(fā)動機(jī)的相關(guān)部件進(jìn)行必要的調(diào)整或改裝，例如發(fā)動機(jī)的空氣燃?xì)饣旌掀?，在改裝時，；此外，還應(yīng)根據(jù)發(fā)動機(jī)對空燃比和調(diào)節(jié)特性的要求，確定燃?xì)忾y芯的型號，設(shè)計若干組閥座與閥芯的配合方案，以備篩選。即使是同一種氣體燃料，其燃燒特性同樣會因產(chǎn)地、原料、成分的不同而不同。所以氣體燃料的發(fā)動機(jī)必須根據(jù)實(shí)際的燃?xì)馓匦赃M(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試，以達(dá)到預(yù)期的技術(shù)技能和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。沼氣發(fā)電機(jī)組調(diào)試的目的是根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際的燃料特性，將空燃比和點(diǎn)火提前角調(diào)整到最佳范圍，使發(fā)動機(jī)達(dá)到設(shè)計的性能指標(biāo)?？杖急鹊恼{(diào)整是關(guān)鍵，在調(diào)試過程中應(yīng)對沼氣燃料的成分和空燃比進(jìn)行隨機(jī)監(jiān)控，以便隨時調(diào)整調(diào)試的方向。故本設(shè)計使用由柴油機(jī)改裝的單燃料沼氣發(fā)動機(jī)。應(yīng)加裝磁電機(jī)或蓄電池電點(diǎn)火系統(tǒng)，同時增加火花塞，變內(nèi)燃式發(fā)動機(jī)為點(diǎn)火式發(fā)動機(jī)，即點(diǎn)火的全燃沼氣發(fā)動機(jī)。甲烷與適量空氣混合（含5%～15%甲烷），即可進(jìn)行燃燒?；旌蠚鈮旱狡變?nèi)，溫度一般不超過700℃，低于甲烷的自燃溫度，但又高于柴油的自燃溫度，當(dāng)壓縮沖程終了前噴以少量柴油以引燃沼氣，所以能保證雙燃料內(nèi)燃機(jī)正常工作。沼氣柴油雙燃料發(fā)動機(jī)的工作安全可靠。h ～ m3，熱效率在22%～25%之間。單燃料沼氣發(fā)動機(jī)的基本工作原理為：沼氣與空氣在混合器內(nèi)形成可燃混合氣，被吸入氣缸后，當(dāng)火塞壓縮接近上止點(diǎn)時，由火花塞點(diǎn)燃進(jìn)行燃燒做功。單燃料沼氣發(fā)動機(jī)一般存在燃燒速度慢、后燃嚴(yán)重、排氣溫度高與熱負(fù)荷大等問題，為了加快混合氣的燃燒速率，可以通過提高壓縮比，加強(qiáng)混合氣的氣流擾動，提高點(diǎn)火能量等措施來實(shí)現(xiàn)?？紤]到沼氣與柴油不同的物理化學(xué)特性，針對沼氣燃燒速度慢的特點(diǎn)，可以采用能改善其燃燒性能的快速燃燒方法，具體為：，使得燃燒室內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)度很大的紊流和尺度很小的微渦團(tuán)，提高沼氣空氣混合氣的燃燒速度，縮短快速燃燒期；，抗爆性能很好，可以選擇高壓縮比；“放炮”，采用的氣閥重疊角比原柴油機(jī)減少60176。曲軸轉(zhuǎn)角。發(fā)電量可以通過餐廚垃圾產(chǎn)沼氣的量和燃用沼氣的雙燃料內(nèi)燃機(jī)的發(fā)電機(jī)的耗氣量來計算： W=V()=37536（247。）=≈61400kW（?h ～ m3，h m3）。沼氣脫硫及穩(wěn)壓、防爆裝置：沼氣中含有少量的H2S，該氣體對發(fā)動機(jī)有強(qiáng)烈的腐蝕作用，因此供發(fā)動機(jī)使用的沼氣要先經(jīng)過脫硫裝置。沼氣作為燃?xì)?，其流量調(diào)節(jié)是基于壓力差，為了使調(diào)節(jié)準(zhǔn)確，應(yīng)確保進(jìn)入發(fā)動機(jī)時的壓力穩(wěn)定，故需要在沼氣進(jìn)氣管路上安裝穩(wěn)壓裝置。另外，為了防止進(jìn)氣管回火引起沼氣管路發(fā)生爆炸，應(yīng)在沼氣供應(yīng)管路上安置防回火與防爆裝置。進(jìn)氣系統(tǒng)：在進(jìn)氣總管上，需加裝一套沼氣空氣混合器，以調(diào)節(jié)空燃比和混合氣進(jìn)氣量，混合器應(yīng)調(diào)節(jié)精確、靈敏。發(fā)動機(jī)：沼氣的燃燒速度很慢，若發(fā)動機(jī)內(nèi)的燃燒過程組織不利，會影響發(fā)動機(jī)運(yùn)行壽命，所以對沼氣發(fā)動機(jī)有較高的要求。調(diào)速系統(tǒng)：沼氣發(fā)動機(jī)的運(yùn)行場合是和發(fā)電機(jī)一起以用電設(shè)備為負(fù)荷進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，用電設(shè)備的裝載、卸載會使沼氣發(fā)動機(jī)負(fù)荷產(chǎn)生波動，為了確保發(fā)電機(jī)正常發(fā)電，沼氣發(fā)動機(jī)上的調(diào)速系統(tǒng)必不可少。為了提高沼氣發(fā)電系統(tǒng)對沼氣的利用率，應(yīng)對沼氣發(fā)電過程中廢氣和發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)中產(chǎn)生的余熱加以充分利用，具體如下：[24]有三種（1）發(fā)動機(jī)廢氣的余熱→通過廢熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽→加熱消化器（2）發(fā)動機(jī)廢氣的余熱→通過換熱器產(chǎn)生熱水→加熱消化器（3）發(fā)動機(jī)廢氣的余熱→通過廢氣吸收式冷熱水熱水器→用于空調(diào)系統(tǒng)發(fā)動機(jī)冷卻水中余熱→通過換熱器產(chǎn)生熱水以加熱消化器沼氣發(fā)電系統(tǒng)能積極、有效地利用沼氣，可以將沼氣中約30%的能量變?yōu)殡娏Γ?0%的能量變?yōu)闊崮?。沼氣發(fā)動機(jī)在完全滿足人們對環(huán)保嚴(yán)格要求的同時，利用四沖程、高壓點(diǎn)火、渦輪增壓、中冷器、稀釋燃燒等技術(shù)，通過沼氣在汽缸內(nèi)燃燒做功，將沼氣的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。于此同時，利用熱回收技術(shù)可將燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)中潤滑油、中冷器、缸套水和尾氣排放中的熱量充分回收利用而組成熱動機(jī)組。一般從發(fā)動機(jī)熱回收系統(tǒng)中吸收的熱量以90℃的熱水形式供給熱交換中心使用。內(nèi)燃機(jī)正?；厮疁囟葹?0℃。在污水處理廠中可利用這一熱量給消化池進(jìn)行加熱。燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)機(jī)械效率通常達(dá)40%，熱效率可達(dá)50%，總效率高達(dá)90%。通常在O2為5%的情況下燃燒后排放的NOx ≤ 500毫克/米3，完全滿足環(huán)保的要求。因此，通過沼氣發(fā)動機(jī)利用沼氣是一種非常理想的途徑。參考文獻(xiàn)[1] 王梅. 餐廚垃圾綜合處理工藝及應(yīng)用研究[D]. 西安：西北大學(xué)，2008.[2] 任連海，田媛等. 城市典型固體廢棄物資源化工程[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2009.[3] 王向會，李廣魏等. 國內(nèi)外餐廚垃圾處理狀況概述[J]. 環(huán)境衛(wèi)生工，2005，13(2)：4143.[4] 敬言. 關(guān)于普及食物垃圾處理器的思考[J]. 家用電器，2003(1)：86—87.[5] 夏越青，周迎艷. 上海市餐廚垃圾的管理[J]. 環(huán)境衛(wèi)生工程，2003(1)：43—45.[6] 曹萍，陳紹偉. 高溫好氧處理廚余的工藝研究[J]. 環(huán)境衛(wèi)生工程，1996，(4)：1419．[7] 席北斗，魏自民，劉洪亮等. 有機(jī)固體廢棄物管理與資源化技術(shù)[M]. 北京：國防工業(yè)出版社，2006.[8] 劉會友，王俊輝，趙定國. 厭氧消化餐廚垃圾的工藝研究[J]. 能源技術(shù)，2005,26（4）：150 – 154.[9] 顏勇志，何一鳴. 沼氣處理工藝應(yīng)用于餐廚垃圾厭氧消化沼氣發(fā)電[J]. 城市垃圾處理技術(shù)，2010，（4）：2730.[10] 沈超青、馬驍茜. 廣州市餐廚垃圾不同處置方式的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益比較[EB/OL]. 環(huán)衛(wèi)科技網(wǎng)，20111101[11] 喬瑋. 城市垃圾厭氧消化處理技術(shù)研究[D]. 長沙：湖南大學(xué)，2004.[12] 邵琳,朱光燦. 餐廚垃圾厭氧消化工藝的影響與優(yōu)化[J]. 環(huán)境科技，2008，21（6）：5659.[13] 何品晶. 固體廢物處理與資源化技術(shù)[M]. 北京：高等教育出版社，20116.[14] 吳麗麗，景全榮，劉天舒等. 干式厭氧發(fā)酵制沼氣工藝方案設(shè)計及設(shè)備研究[J]. 可再生能源，2012，30（12）：101104.[15] 湯霞. 餐廚垃圾的特性與預(yù)處理工藝研究[EB/OL]. ，20120613.[16] 安恩科. 城市垃圾的處理與利用技術(shù)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.[17] 李靖，李學(xué)堯. 接種比例對餐廚垃圾高固體濃度厭氧發(fā)酵的影響[J]. 環(huán)境科學(xué)與管理，2012,37（11）：131135.[18] 中國石化集團(tuán)上海工程有限公司. 化工工藝設(shè)計手冊（第四版上冊）[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，.[19] 吳思方. 發(fā)酵工廠工藝設(shè)計概論[M]. 北京：中國輕工業(yè)出版社，1995.[20] 邊炳鑫，趙由才，康文澤等. 農(nóng)業(yè)固體廢物的處理與綜合利用[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，.[21] 沼氣凈化技術(shù)[EB/OL]. ，廣德先鋒網(wǎng)，農(nóng)業(yè)科技，20120315.[22] 沼氣的凈化[EB/OL]. ，道客巴巴網(wǎng)，20121201.[23] 蘭州市生物和醫(yī)藥科技產(chǎn)業(yè)辦公室. 幾種常用的大中型沼氣工程設(shè)計[J]. 中國生物能源網(wǎng)，20080920[24] 沼氣發(fā)電[EB/OL]. ，20101107[25] Franchetti,Matthew. Economic and environmental analysis of four different configurations of anaerobic digestion for food waste to energy conversion using LCA for: A food service provider case study [J]. Journal of environmental management，2013Jul15，123: 428.[26] Murto, Marika；Bjornsson, Lovisa；Rosqvist, Hakan；Bohn, Irene. Evaluating the biogas potential of the dry fraction from pretreatment of food waste from households. [J]. Waste management (New York, .)，2013May，33 (5)：12829.[27] Lim, Jun Wei；Wang, JingYuan. Enhanced hydrolysis and methane yield by applying microaeration pretreatment to the anaerobic codigestion of brown water and food waste[J]. WASTE MANAGEMENT，APR 2013，33(4)：813819. 160