【正文】 根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，我們選擇將沼氣發(fā)電作為并網(wǎng)運行 [23]。沼氣發(fā)電系統(tǒng)對電能的最經(jīng)濟的使用方式是先滿足其建設(shè)單位自身的用電需求，然后再將多余的電力并入公共電網(wǎng)；產(chǎn)生的熱能也是先滿足發(fā)酵池的所需，然后再考慮住所、農(nóng)場的取暖或輸送至公用供熱網(wǎng)。對于小型的沼氣發(fā)電系統(tǒng)，其產(chǎn)電效率在20％～35％之間，產(chǎn)熱效率在50％～55％之間。為了提高沼氣的能源利用率，沼氣發(fā)電系統(tǒng)一般應(yīng)采用熱電聯(lián)合生產(chǎn)。 65% 24 MJ/ m179。作為標(biāo)準(zhǔn)。 甲烷的熱值為2125MJ/ m179。/d, 其中甲烷占60%~70%，還有二氧化碳等其他氣體。所以，沼氣發(fā)電機組系統(tǒng)的設(shè)計和組成，一般要著重考慮以下幾個方面：沼氣脫硫裝置、穩(wěn)壓及防爆裝置、進氣調(diào)節(jié)裝置、發(fā)動機點火裝置、控制及調(diào)速裝置、余熱利用系統(tǒng)和并網(wǎng)供電裝置。燃燒后生成的硫化物的排放還會引起酸雨，導(dǎo)致環(huán)境污染。硫化氫具有較強的腐蝕性。另外，為了防止進氣管回火發(fā)生爆炸，應(yīng)在沼氣供應(yīng)管路上安置防爆裝置。由于沼氣成分含量的不穩(wěn)定，應(yīng)對燃料的成分進行監(jiān)測，并適時調(diào)整空燃比，以獲得較高的效率。對余熱進行利用可提高能源利用的綜合效率。首先應(yīng)該符合國家電力建設(shè)安全要求，最好能請○ 4具備專業(yè)知識、有經(jīng)驗的設(shè)計單位提供設(shè)計，設(shè)計過程要充分結(jié)合現(xiàn)場條件，以盡可能的節(jié)省投資，充分發(fā)揮發(fā)電機組的效能。一般基本型機組可以做到機組正常運行；全自動管理型配備電腦管理控制系統(tǒng)，可以全方位直觀顯示運行工況，自動保存運行數(shù)據(jù)，并且可以在電腦上下達指令操控機組；全自動控制系統(tǒng)是國際一流品牌相當(dāng)水準(zhǔn)的控制系統(tǒng)，除具有全自動管理功能外，機組自動運行，自動調(diào)整各項運行參數(shù)，關(guān)鍵部件全部采用高端進口產(chǎn)品，可靠性高。 選擇合理、經(jīng)濟的控制水平。首先要確定沼氣熱能多少，它與沼氣總量，單位沼氣熱量有關(guān)。 中北大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書第 30 頁 共 36 頁根據(jù)氣量選好機型。目前，市面上沼氣發(fā)電機組品種繁多，大體說，有專業(yè)按照燃氣特○ 1性設(shè)計制造和柴油發(fā)動機簡單改造兩種。而且將沼氣升級為沼氣—甲烷然后放入天然氣的格子當(dāng)中，是一種非常有效的方法將沼氣整合成一種新能源，沼氣能夠被成功的用作替代品作為運輸?shù)娜剂?，考慮到上述內(nèi)容現(xiàn)階段工作的目的是決定適當(dāng)利用沼氣和富有家玩的沼氣的進入柴油發(fā)動機轉(zhuǎn)換成火花式發(fā)動機參考壓縮天然氣燃料 [20]。壓縮比關(guān)于烴排放物的影響和混有氧化氮更高壓縮比的影響一樣，產(chǎn)生更多的未燃燒的碳氫化合物，實驗室結(jié)果顯示二氧化碳的出現(xiàn)要少于氧化氮的排放物，但是由于更低的氣缸壓力導(dǎo)致發(fā)動機的動力和熱效率在減少，未燃燒的碳氫化合物的水平在增加。添加超過 5%的合成氣到填埋廢物氣體中能夠減少污染排放和提高發(fā)動機效率，由于氫氣和一氧化碳，在發(fā)動機的氣缸中合成氣中能被完全燃燒。然而它增加了氧化氮排放物、二氧化碳排放物、未燃燒的烴類及一氧化碳。而且將沼氣升級為沼氣—甲烷然后放入天然氣的格子當(dāng)中，是一種非常有效的方法將沼氣整合成一種新能源，沼氣能夠被成功的用作替代品作為運輸?shù)娜剂?，考慮到上述內(nèi)容現(xiàn)階段工作的目的是中北大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書第 29 頁 共 36 頁決定適當(dāng)利用沼氣和富有家玩的沼氣的進入柴油發(fā)動機轉(zhuǎn)換成火花式發(fā)動機參考壓縮天然氣燃料甲烷和沼氣是能夠有效防止爆震音，因此被使用該燃料的發(fā)動機有更高的壓縮比和汽油發(fā)動機相比。壓縮比關(guān)于烴排放物的影響和混有氧化氮更高壓縮比的影響一樣，產(chǎn)生更多的未燃燒的碳氫化合物，實驗室結(jié)果顯示二氧化碳的出現(xiàn)要少于氧化氮的排放物，但是由于更低的氣缸壓力導(dǎo)致發(fā)動機的動力和熱效率在減少，未燃燒的碳氫化合物的水平在增加。添加超過 5%的合成氣到填埋廢物氣體中能夠減少污染排放和提高發(fā)動機效率，由于氫氣和一氧化碳，在發(fā)動機的氣缸中合成氣中能被完全燃燒。然而它增加了氧化氮排放物、二氧化碳排放物、未燃燒的烴類及一氧化碳。甲烷和沼氣是能夠有效防止爆震音，因此被使用該燃料的發(fā)動機有更高的壓縮比和汽油發(fā)動機相比。但是，若沼氣中CO 2含量過高，則會導(dǎo)致發(fā)動機起動困難。由于沼氣中含有二氧化碳，使其火焰的傳播速度降低，在內(nèi)燃機內(nèi)有良好的抗爆性，這樣，可允許發(fā)動機提高壓縮比以獲得較高的性能指標(biāo)。沼氣中甲烷含量為60％～70％時，其熱值為21～25 MJ/m3。隨著中國可再生能源法在2022年1月1日開始實施，沼氣發(fā)電的外部環(huán)境將得到大大改善 [18]。沼氣發(fā)電設(shè)備的生產(chǎn)設(shè)計水平和整體性能質(zhì)量落后于國外設(shè)備，電力生產(chǎn)效率和能源綜合利用效率有待于進一步提高。一般是對柴油機或汽油機進行較淺層次的改進，對改裝后的發(fā)動機的熱工性能研究不深，沒有形成規(guī)?；纳a(chǎn)能力。進入新世紀(jì)以來，大型沼氣工程的發(fā)展為大功率沼氣發(fā)電機組的開發(fā)應(yīng)用提供了基礎(chǔ)條件，在引進國外沼氣發(fā)電機組的同時，一些發(fā)動機生產(chǎn)廠家也相繼改裝和生產(chǎn)出單機功率較大的沼氣發(fā)動機，并應(yīng)用于許多大中型沼氣工程中，取得了良好的環(huán)境和經(jīng)濟效益。在研究開發(fā)初期，主要是針對農(nóng)村戶用沼氣池生產(chǎn)的沼氣對小功率的內(nèi)燃機進行改造來生產(chǎn)電力。國內(nèi)有一大批科研單位、高等院校和生產(chǎn)企業(yè)都先后從事了沼氣發(fā)電技術(shù)的研究及發(fā)電設(shè)備的開發(fā)。因此，沼氣發(fā)電技術(shù)越來越受到人們的重視并進入新的發(fā)展時期。現(xiàn)在，隨著環(huán)保力度的加大和循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展，大中型沼氣工程的建設(shè)數(shù)量和沼氣的產(chǎn)量都不斷增加。 沼氣的用途 中國沼氣發(fā)電技術(shù)的發(fā)展沼氣是一種具有較高熱值的可燃氣體。效果好。所用沼液須停留凈化的新鮮沼液，在傍晚時，畝施 20 公斤左右于入水口處。 ：用過篩后的沼液噴施果樹苗，能調(diào)控果樹葉片的抗冷生理，明顯提中北大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書第 27 頁 共 36 頁高抗凍能力。如果是配合飼料，沼液摻進去要反復(fù)搓揉，直到手搓可以成團，手撒可以成粉為止。在沼液中摻入少許硼砂，效果更明顯。須注意的是：種子必須全干燥且無外傷，浸種的沼液必須有 50 天的時間，在持續(xù)運轉(zhuǎn)的沼氣肥中存儲發(fā)酵。用沼液浸過的有殼種子，發(fā)芽率達 98％以上，成活率可提高16％。5 發(fā)酵產(chǎn)物的利用 沼液的用途沼液是人們廣為熟知的一種速效性有機肥料。該工程有機肥料產(chǎn)量為100t/a ，產(chǎn)生的有機肥全部外賣；鮮魚產(chǎn)量為2450 kg/a，全部外賣以及提供給業(yè)主所在公司的餐飲連鎖店；179。中北大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書第 26 頁 共 36 頁4．處理效果工程建成后，連續(xù)試運行90 d，各工段運行良好，廢水經(jīng)固液分離后水質(zhì)有所好轉(zhuǎn)，對COD 、BOD SS、NH 3一N都有一定的去除；在沼氣厭氧發(fā)酵池發(fā)酵20 d后，水質(zhì)有較大改善，COD、BOD、SS 去除率均達到80％以上；生態(tài)魚塘對COD、 BODSS、NH 3一 ％、％、％、％。生態(tài)魚塘在消納沼液的同時每天也可以提供6 m179。蘆葦、菖蒲等，既可以去除沼液中的N、P等營養(yǎng)物質(zhì)，又可為有機肥生產(chǎn)提供原料；②浮水植物。a)。魚塘內(nèi)水流方向為折流式，水生植物養(yǎng)殖區(qū)和養(yǎng)魚區(qū)交叉分開。分別從生態(tài)魚塘的三個方向6個入口進水，按消％計算，則生態(tài)魚塘的容積為40000 m179。有機肥發(fā)酵池1座，磚混結(jié)構(gòu)，輔助設(shè)備包括烘干機l臺、板框壓濾機l 臺、粉碎機l臺、打包機1臺 [7]。聚乙烯管規(guī)格為DN20，長度為1500m，在儲氣柜后設(shè)置脫硫塔和氣水分離設(shè)備。儲氣柜主要參數(shù)：水封池尺寸為 2m，鋼混結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)。/d。② 儲氣柜根據(jù)鴨場排放糞污量( t/d)，糞污入池率取30％， m179。為此擬建1座125m179。/d，糞水COD約為5000 mg/L，發(fā)酵后沼液COD≤500 mg/L，結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀笄闆r，設(shè)計發(fā)酵時間為20d，則該鴨場需建設(shè)125m179。中北大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書第 25 頁 共 36 頁該系統(tǒng)主要由沼氣發(fā)酵池、沼氣儲柜及沼氣輸配系統(tǒng)構(gòu)成。若水壓間平面是圓形，則平面圓的半徑 r 為= m?Sr?41..3256?水壓式沼氣池的尺寸設(shè)計完成 [19]。（2）求發(fā)酵間最大液位降 H1（即 O—O 面與 A—A 面間的距離）中北大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書第 24 頁 共 36 頁根據(jù)計算，A—A 面在發(fā)酵間圓筒形池身墻下 h 筒 處。（3）水壓間的容積由于從池內(nèi)壓出的料液量等于池內(nèi)的貯氣量，因此，水壓間的容積等于池內(nèi)最大貯氣量。（2）水壓間高度因為沼氣池內(nèi)設(shè)計壓強是沼氣池在最大貯氣量時發(fā)酵間內(nèi)的液面下降值和水壓間的液面上升值之和產(chǎn)生的壓強，此時，水壓間液面達到了最高位置（即 B—B 液面） 。要做到以上兩條，在設(shè)計水壓間時必須確定三個尺寸：（1）水壓間底面標(biāo)高由于當(dāng)水壓間底面恰好與發(fā)酵間初始狀態(tài) OO 位置相平時，水壓間無無效容積。水壓間兼有對池內(nèi)沼氣加壓、貯肥以及便于出料等多種功能。以上兩種方法各有利弊，在實踐中最好的辦法是將兩種方法結(jié)合起來：即用壓強控制法來確定進料管安裝位置，而出料管的位置則采用中層出料安裝法來確定。常見的安全保護措施一是加大池體結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)；二是采用其它形式的限壓裝置，如可以控制氣壓計玻璃管的高度，當(dāng)氣壓過大時會將氣壓計水柱沖出，達到減壓保護池體的作用。在采取中層出料安裝法時，池內(nèi)壓強有時可能高于設(shè)計壓強，不利于池體安全。因為上層料液多浮渣，消化率低，滅菌效果差；底層料液由于沉淀，寄生蟲病卵較多；中層料液蟲卵少，消化情況也較好。Ⅱ、中層出料安裝法這種安裝法是將是進、出料管安裝在圓筒形池身墻中部偏下的位置，這要比用壓強控制法計算出的位置低約 20cm 左右。由于 V 筒 = πR2h 筒式中：h 筒 ——圓筒形池身內(nèi)氣箱部分的高度； R——圓筒形池身半徑。??V ==179?！?C大多數(shù)沼氣池是屬于 種狀況，只有在池容產(chǎn)氣率較低、沼氣池效益很差的情況○ A下出現(xiàn) 狀況， 至于純屬巧合。? D、計算氣箱總?cè)莘e中北大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書第 22 頁 共 36 頁 （式 422） CsV??氣 =+= m179。 B、計算死氣箱容積 （式 4)3(12ssfrfV??π20） = =)(2121fRfr??).(.2?? Vs = =179。由于池內(nèi)浮渣會逐漸加厚，實際液面要高出 OO 液面，因此要求 h3 必須大于 15cm。為保證不讓蛆蟲等爬入導(dǎo)氣管內(nèi)使導(dǎo)氣管堵塞，該值取 3~5cm。計算可得（計算過程從略）：對于 65cm 直徑的活動蓋該值在 10~15cm 之間。這種方法的優(yōu)點在于能自動限壓，保護池體的安全，缺點是進、出料口位置偏高，用肥時不易取出較稠的料液。這樣，當(dāng)池內(nèi)貯氣量達到最大設(shè)計貯氣量（同時，池內(nèi)也達到了最高設(shè)計壓強）時，進、出料管口的上沿即開始露出液面。這種對稱布置使進出料口之間的距離最遠，對于保證發(fā)酵原料在池內(nèi)的滯留期和流動的均勻性都有很大的好處，可以減少發(fā)酵原料的短路和發(fā)酵出現(xiàn)死角的現(xiàn)象。水平位置安裝不恰當(dāng)，會引起發(fā)酵原料利用不充分；豎直位置安裝錯誤，會引起跑氣或者壓力過高等現(xiàn)象。 S1=（ 2+）=（㎡）圓柱體池身內(nèi)表面積 ○ 2S2=2πRH （式 418） 式中 S2—池身圓柱體內(nèi)表面積， ㎡； R—池身內(nèi)圓柱體內(nèi)半徑，m； H—池身圓柱體高度，m； π—圓周率，取值 。 H =()=（ m）（4）發(fā)酵間內(nèi)總面積 S=S1+S2+S3 （ 式 416）式中 S—內(nèi)總表面積， ㎡ S1—池蓋削球體內(nèi)表面積，㎡S2—池身圓柱體內(nèi)表面積，㎡S3—池底削球體內(nèi)表面積，㎡ 蓋削球體球面內(nèi)表面積 ○ 1 S1=π(R2+f12) （式 417） 式中 S1—池蓋削球面內(nèi)表面積， m179。 Q2==（m179。； Q2—發(fā)酵間池身圓柱體容積，m179。發(fā)酵間池身圓柱體容積 ○ 1 Q2= V Q1 Q3 （式 414） 式中 Q1—池蓋削球體凈容積，m179。則 Q3=(3+) =（m179。 Q3—發(fā)酵間池底削球體凈容積，m179。池底削球體矢高 ○ 1f2=D/d2 （式 412）式中 f2池底削球體矢高, m。 f1=(m)池蓋削球體凈容積 ○ 2中北大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書第 18 頁 共 36 頁