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沼氣是CH4和其他幾種氣體的混合氣體。主要成分是CH4(占55----65),其次是CO2(占31—41),其余少部分是H2 、CO、 N2 、H2O(水蒸氣狀態(tài))。沼氣是可燃?xì)怏w,其發(fā)熱量按CH4含量55-65分別為5148-5718大卡/ m3,統(tǒng)計數(shù)字5632大卡/m3。其熱效率:用于鍋爐燃燒79,節(jié)標(biāo)煤0.652㎏/ m3,用于發(fā)電1.43度/ m3,節(jié)標(biāo)煤0.647㎏/ m3,民用做飯熱效率48,是煤的17.9 的2.6倍,節(jié)標(biāo)煤1.9㎏/ m3。因為沼氣的主要成分是CH4,所以將CH4的特點看作沼氣的特點:爆炸限4.9-15.4、zui著火溫度645℃、自然點650-750℃、閃點<―6.67℃、沸點―161.58℃、熔點-184℃、臨界點-82.15℃、密度162㎏/ m3、粘度103.7mp、分子量16.03。火災(zāi)危險度為Ⅰ類1級1組(1T1-1)屬重點防火區(qū)。
沼氣的產(chǎn)生,在與氧氣隔(厭氧)的條件下,濃度有機(jī)廢水中有機(jī)物在厭氧微生物作用下被轉(zhuǎn)化為沼氣(含甲烷55—65)。以酒精廢水為例,據(jù)理論推算,每公斤COD可轉(zhuǎn)化成0.583 m3沼氣,一般按0.5 m3計算。萬噸酒精生產(chǎn)廠每天排出COD總量為27500公斤。若厭氧停留時間10天以上,將約90的COD被轉(zhuǎn)化成沼氣,沼氣產(chǎn)量將達(dá)到12600 m3。
決定或影響沼氣產(chǎn)量的因素有:
1.可生化性能:通常將BOD與COD的比值大小看作可生化性能的劣。比值大,可生物降解的性能,沼氣產(chǎn)量也多,比值大于0.4就稱可生物降解性能好,比值小于0.2可生化性能就太了。
2、有機(jī)物濃度:在厭氧條件下,有機(jī)物降解的產(chǎn)物是沼氣,只要可生化性能好,COD含量,沼氣產(chǎn)量也就多,這就是說薯類酒精每m3原糟液可產(chǎn)沼氣26 m3,而分離后的每m3糟液只能產(chǎn)16—18 m3沼氣的道理。
3、厭氧反應(yīng)器的有效容積及停留時間,在一定范圍內(nèi)與沼氣產(chǎn)量成正比關(guān)系。
4、進(jìn)料溫度控制對甲烷菌的正常生活影響大,我們對酒精廢水處理利用的是中溫甲烷菌,經(jīng)過的總結(jié),認(rèn)為溫甲烷菌的zui適生長溫度為57±1℃,中溫菌種的zui適生長溫度是37±1℃。在其它情況相同的條件下,利用溫甲烷菌比利用中溫甲烷菌發(fā)酵速率要出2/3。在時間內(nèi),溫度變化若>1℃,會引起甲烷菌生長速率迅速下降,甚會出現(xiàn)死亡速率大于增殖速率,直接影響有機(jī)物去除率和沼氣產(chǎn)量。
5、控制 PH值是廢水厭氧處理zui的影響因素之一,甲烷菌對PH值非常敏感,的范圍是7—7.4,出此范圍,甲烷菌增殖速率迅速下降,直接影響沼氣產(chǎn)量。另外營養(yǎng)物與微量元素也是影響甲烷產(chǎn)量比較的因素,但酒精廢水受影響不大。
6、要提厭氧反應(yīng)器的負(fù)荷,提反應(yīng)器的消化速率。除以上營養(yǎng)物質(zhì)、溫度、PH值等條件外,反應(yīng)器的污泥濃度以及污泥與有機(jī)物之間的有效接觸(即傳質(zhì)過程)是影響厭氧消化速率的兩個zui因素。反應(yīng)器要有較的有機(jī)負(fù)荷,舊同時具備兩個條件:較的污泥濃度和好的傳質(zhì)過程。而這兩個條件是由反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定的。
沼氣的用途:
(1) 用于鍋爐燃燒,操作簡單易行, 安全可靠,效果明顯,每1000立方米沼氣可節(jié)約1噸煤,并能減少煤渣可燃物,提鍋爐利用率,減輕操作員勞動強度。
(2) 用于庭生活燃燒,比液化氣燃值,使用方便。
(3) 用于發(fā)電,每立方米沼氣可發(fā)1.44千瓦時。單獨使用沼氣燃燒發(fā)電,效益,但穩(wěn)定性差,與汽油或柴油混合燃燒發(fā)電,穩(wěn)定性能好
但效益比前者差。根據(jù)現(xiàn)行,單獨用沼氣發(fā)電,每千瓦時為0.13---0.14元。與柴油混合發(fā)電,每千瓦時為0.21----0.23元。
(4) 用作化工原料,可制作一氯甲烷,二氯甲烷,三氯甲烷,四氯甲烷,但需要凈化處理。
沼氣的安全使用
沼氣只要用管道輸送到燃燒點即可。厭氧發(fā)酵罐是壓容器,罐內(nèi)壓力不得過0.006Mpa。(600㎜H2O)一般使用壓力為200-400㎜H2O。壓力是由輸送管道壓力損失和水封決定的,厭氧罐頂設(shè)防爆安全閥。為防止操作失誤設(shè)兩道水封器,一旦回火可由水封器阻擋,只要厭氧罐正壓,就不會引起回火。稍有負(fù)壓,有水封器也不會出現(xiàn)安全事故。
大都知道,燃燒的三大要素:可燃物、助燃物、著火源。在這里可燃物即是沼氣。。有資料,甲烷含量于4.9時即不會爆炸也不會燃燒。當(dāng)于15.4時,易發(fā)生燃燒,但不會發(fā)生爆炸。所以沼氣的使用只要按規(guī)章制度操作是非常安全可靠的。
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