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作者多年沼气工程技术的成果总结、阐述沼气发酵原理、装置、技术、详解沼气工程设计、施工、设备、运行。
内容简介
《沼气工程建设手册》是作者多年从事沼气工程技术与推广应用工作的成果总结,并结合国内外沼气技术的最新进展编写而成的《沼气工程建设手册》以沼气生态农业模式为核心,阐述了以厌氧发酵技术为纽带的沼气工程原理及其应用技术,系统介绍了沼气技术在国内外的发展历程和现状,沼气发酵工艺、沼气发酵装置与技术基础,户用沼气池与大中型沼气工程的设计、施工、设备及运行管理,发酵剩余物的综合利用技术,以及我国户用沼气工程和大中型沼气工程典型实例等内容。具有较强的技术性和实用性,为有效建立资源节约型社会、发展农业循环经济、实现农业可持续发展、增加农民收入及改善农村生产生活条件等提供可参照的工程技术模式。
《沼气工程建设手册》适用于广大农村可再生能源领域的工程技术人员,从事现代农业建设和社会主义新农村建设的组织管理人员和广大基层沼气建设工作者,可作为农业工程、生态农业、可再生能源工程和农业环境工程等领域科技工作者的参考资料,亦可作为高等院校相关专业师生的教学参考书。
内页插图
目录
第一章 沼气工程设计原则
第一节 沼气工程概述
一、沼气工程的定义、组成和分类
二、沼气的主要成分和特性
三、中国大中型沼气工程的发展现状
四、国外沼气工程发展现状
第二节 沼气工程相关政策、法规和标准
一、发展农村沼气的有关政策规定
二、发展农村沼气的相关法规
三、沼气设计有关标准、规范
第三节 沼气工程设计原则
一、沼气工程总体设计原则
二、沼气工程选址
三、沼气工程总体布置
第四节 沼气工程的基本工艺流程
一、工艺设计
二、典型工艺方案的介绍
第二章 厌氧发酵原理
第一节 厌氧发酵的原理
一、厌氧发酵的原理
二、厌氧发酵过程的产酸阶段
三、厌氧发酵过程的产甲烷阶段
第二节 厌氧发酵的影响因素
一、温度
二、pH值
三、有毒和抑制性基质
四、营养物质
五、搅拌
六、碱度
七、负荷
第三节 不同原料的特性及产气量
一、原料特性指标
二、不同原料的产气量
三、污染物排放设计依据
第三章 前处理技术
第一节 格栅
一、格栅分类
二、格栅的设计
三、机械格栅
第二节 破碎
第三节 粉碎
一、一次粉碎工艺流程
二、二次粉碎工艺
第四节 沉砂
一、平流沉砂池的构造
二、平流沉砂池的设计
第四章 厌氧处理技术
第一节 全混合厌氧消化器
一、原理和特点
二、构造
三、设备与装置
四、设计计算
第二节 卧式推流厌氧消化器
第三节 升流式厌氧污泥床
一、升流式厌氧污泥床(UAS)的特点
二、三相分离器
第五章 沼气利用技术
第一节 沼气净化技术
一、沼气脱水的原理和设备
二、沼气脱硫的原理和设备
第二节 沼气储存
一、储气装置的容积及其位置的确定
二、储气柜的分类
第三节 沼气输配与使用
一、沼气管道的布置
二、沼气输配管网的计算
三、常用管材
四、管道的连接
五、管道的试压和吹扫
六、沼气灶具
第四节 沼气发电
一、沼气发电机的分类
二、沼气发电的特点
三、沼气发电系统
四、沼气发电机组的设计
第五节 沼气使用安全
一、沼气中的有害组分
二、防止中毒的发生
三、防止燃气着火和爆炸
四、对中毒者的急救方法
第六章 发酵产物综合利用
第一节 沼气的综合利用
一、沼气在塑料大棚蔬菜生产中的应用
二、沼气保鲜柑橘
三、沼气储粮
第二节 沼渣、沼液的出肥方式和利用技术
……
第七章 沼气工程的施工与验收
第八章 沼气工程常用设备
第九章 沼气工程运行管理
第十章 工程实例
第十一章 户用沼气工程设计与管理
参考文献
精彩书摘
(四)现场试验
现场坍落度试验在出料口取样;混凝土抗压试块在入模处取样。
试块留量:同部位、同一工作班、同一配合比混凝土每100m3,取样不得少于一次;一次连续浇筑超过1O00m3时,同一配合比的混凝土每200m3取样不得少于一次;每次取样至少留置一组标养试块,同条件养护试块的留置组数根据实际需要确定,每次浇筑留置一组至三组备用试块;冬期施工留四组,一组为28d标养试块,一组为同条件养护检查受冻临界强度,一组为同条件养护转常温养护28d试块,一组为同条件养护拆模用试块。
(五)混凝土的防水措施
预埋管均应焊防水环,或加法兰套管。
底板与墙板之间的施工缝应避免留设在剪力较大的地方,如留设在底板上300cm的墙板上,中间设钢板止水带。防水混凝土保养不少于14昼夜。
混凝土常见缺陷及处理。
混凝土常见缺陷:麻面、露筋、蜂窝、孔洞、缝隙加渣、缺棱掉角、裂缝、强度不足。
预防措施如下。
麻面:选择表面平整光滑的模板,板面清理干净、充分润湿,混凝土振捣密实,气泡排出。
露筋:保证钢筋垫块数量及垫块不位移,避免钢筋紧贴模板。
蜂窝,准确掌握混凝土配合比,混凝土搅拌均匀、浇筑方法正确、振捣合理、模板接缝严密。
孔洞:控制混凝土骨料的最大粒径,保证混凝土具有良好的流动性,振捣密实,避免混凝土中混入泥块等杂物。
缝隙加渣:混凝土施工缝处理干净,避免混入杂物。
缺棱掉角:模板要充分润湿或涂刷脱模剂,拆除模板前混凝土要达到规定的强度,拆模后要作好成品保护。
裂缝:混凝土要分层分段浇筑,使水化热能够部分散发;尽量减少内外温差,保证混凝土得到充分养护,避免水分蒸发过快;另外,拆模时避免混凝土剧烈振动。
强度不足:严格控制浇筑前的混凝土质量,避免混凝土的振捣不实和养护不良。
……
《绿色能源的脉络:现代沼气技术与应用指南》 内容概要: 本书是一部系统阐述现代沼气技术原理、工程建设、设备选型、运营管理以及多元化应用的高级参考指南。本书旨在为从事沼气工程设计、施工、运营、维护以及相关科研、教学的专业人士提供全面、深入、实用的技术指导和理论支撑。全书结构严谨,内容详实,从宏观的政策背景和市场前景切入,逐步深入到微观的技术细节和实践操作,力求展现沼气产业从源头到末端的全景图。 第一部分:沼气工程的基础理论与技术 本部分重点在于为读者构建扎实的理论基石。我们将首先深入探讨厌氧消化过程的生物学原理,包括不同类型的产甲烷菌群落、底物转化途径、影响反应速率的关键因素(如温度、pH值、有机负荷、搅拌效率等)。我们将详细解析不同类型反应器的设计理念和工艺特点,如混合式反应器(CSTR)、升流式厌氧污泥床反应器(UASB)、厌氧折返流滤床反应器(AF)、固定床反应器(FB)、顶发酵反应器(AF)以及固定化生物膜反应器(IFAS)等,并对其优缺点、适用范围进行详细比较。此外,还将涵盖沼气成分的分析方法、影响沼气质量的因素以及提高沼气产量的技术策略。 第二部分:沼气工程的系统设计与建设 本部分是本书的核心内容之一,将聚焦于沼气工程从规划到建设的全过程。我们将从项目立项、可行性研究、选址规划入手,详细介绍如何评估场址的地质条件、水文状况、交通便利性以及环境保护要求。随后,进入详细设计阶段,包括: 原料预处理: 针对不同来源的有机废弃物(如畜禽粪便、农业废弃物、食品加工残渣、生活污水污泥等),阐述有效的预处理方法,包括粉碎、混合、稀释、加热、酸化预处理等,以优化进料的稳定性和消化效率。 反应器设计与选型: 根据原料特性、处理规模、投资预算和运营条件,指导读者如何科学地选择和设计最适合的厌氧反应器类型。本部分将提供详细的设计参数计算方法,如容积负荷、水力停留时间、混合方式、搅拌功率、加热系统等,并辅以工程案例分析。 沼气收集与储存系统: 详细介绍沼气从反应器输出到储存的整个流程。包括沼气管道的设计、材料选择、防腐蚀措施、压力控制系统、防爆措施等。针对沼气储气罐,将深入分析不同类型储气设施(如湿式、干式、薄膜式、钢制、地埋式等)的优缺点、选型依据、安全操作规范以及维护要点。 沼气净化与提纯: 阐述沼气中常见的杂质(如H₂S、CO₂、H₂O、NH₃、硅氧烷等)的危害性及其去除方法。本部分将详细介绍各种净化技术,包括湿法净化(如水洗、碱液洗涤)、干法净化(如活性炭吸附、分子筛吸附)、生物脱硫、膜分离技术等,并分析其工艺流程、设备选型、运行参数和经济性。对于需要达到更高纯度(如生物天然气CNG/LNG)的沼气,将深入讲解提纯技术。 沼液沼渣处理与利用: 强调沼气工程的循环经济属性,详细探讨沼液和沼渣的处理与综合利用。针对沼液,将介绍固液分离(如叠螺脱水机、离心分离机)、浓缩(如蒸发、反渗透)、曝气处理、人工湿地净化等技术,以及将其作为液体肥料、有机肥原料的应用。对于沼渣,将介绍脱水、堆肥、生物干燥、造粒等处理方法,以及其作为固体肥料、土壤改良剂、生物质燃料等多种用途。 配套辅助设施: 涵盖进料系统(泵、管道、阀门)、出料系统、控制系统(PLC、SCADA)、安全监测报警系统(可燃气体、有毒气体)、供电供暖系统、环保配套设施(如噪声控制、废水处理)等的设计和施工要点。 第三部分:沼气工程的设备选型与维护 设备是沼气工程的“心脏”,本部分将提供详尽的设备选型指南和维护策略。 反应器设备: 重点分析搅拌器、加热器、温度传感器、pH计、液位计等关键设备的选型原则、技术参数和供应商评估。 沼气处理设备: 详细介绍脱硫器(如填料塔、鼓泡塔)、除湿器、压缩机、储气罐、净化分离设备(如膜组件、吸附剂)等设备的性能特点、选型依据、安装调试和日常维护。 泵与管道阀门: 针对输送不同介质(沼气、沼液、沼渣)的泵,如离心泵、螺杆泵、隔膜泵等,分析其适用性、选型参数和维护要点。同时,重点讲解管道材质选择(如不锈钢、玻璃钢、HDPE)、连接方式、防腐防爆措施以及各类阀门(如球阀、蝶阀、安全阀)的选型和操作。 自动化控制设备: 介绍PLC、HMI(人机界面)、各种传感器(温度、压力、流量、气体浓度)等自动化控制元件的原理、选型和组态方法,以及系统集成的注意事项。 设备维护保养: 建立系统的设备维护保养计划,包括日常巡检、定期检查、预防性维护、故障诊断与排除。重点讲解针对关键设备的易损件更换、润滑保养、清洁消毒等操作规程,确保设备的长期稳定运行。 第四部分:沼气工程的运营管理与经济性分析 成功的沼气工程离不开科学高效的运营管理。本部分将深入探讨如何最大化工程效益。 生产运营管理: 详细阐述沼气厂的日常操作流程,包括原料投加、反应器运行参数监控、沼气产量与质量监测、设备运行状态跟踪。强调建立标准化的操作规程(SOPs)和应急预案。 安全生产管理: 沼气易燃易爆,安全是重中之重。本部分将详细介绍沼气厂的安全管理体系,包括防火防爆措施、气体泄漏检测与预警、人员防护、设备安全操作规程、消防设施配置与维护、以及安全培训与演练。 质量控制: 围绕沼气产量、甲烷含量、杂质含量等关键质量指标,介绍科学的质量监测方法和控制策略,确保沼气产品符合后续利用标准。 经济性分析: 提供一套完整的沼气工程经济性评估框架。包括初始投资估算、运营成本核算(原料成本、能源消耗、人工成本、维护成本等)、收益分析(沼气销售、沼渣沼液销售、政府补贴、碳减排收益等)。通过财务模型,指导读者进行敏感性分析和风险评估,评估项目的投资回报率和可行性。 政策法规与市场机遇: 梳理国家和地方关于沼气产业发展的相关政策、法规、补贴标准以及市场准入要求。分析当前沼气产业的市场现状、发展趋势、潜在机遇以及面临的挑战,为读者提供战略性决策参考。 第五部分:沼气技术的多元化应用 本部分将展望沼气产业的广阔应用前景。 沼气发电与供热: 详细介绍沼气发电的技术路线(如内燃机、燃气轮机、燃料电池)、设备选型、并网技术、效率优化策略,以及与供热联产(CHP)的结合。 生物天然气(CNG/LNG): 重点阐述沼气提纯至生物天然气的工艺流程、技术瓶颈、市场应用(如交通燃料、工业燃料)以及相关标准。 沼气在化工领域的应用: 探讨沼气作为原料,通过裂解、合成等工艺生产合成气、氢气、甲烷化物、甲醇等高附加值化学品的技术可行性和工业化前景。 沼气在农业与农村生活中的应用: 推广沼气在农村地区的生活燃料、照明、炊事等方面的应用,以及利用沼渣沼液改善土壤肥力、发展生态农业的模式。 结论: 《绿色能源的脉络:现代沼气技术与应用指南》力求成为一本集理论性、实践性、前瞻性于一体的专业工具书。本书的内容覆盖了沼气工程建设的各个环节,从基础理论到工程实践,从设备选型到运营管理,再到多元化应用,为读者提供了一个全面、深入的学习平台。本书的出版,期望能推动我国沼气产业的技术进步和可持续发展,为构建绿色低碳的能源体系贡献力量。