沼气工程上料设备应用现状及前景分析

张小英，贺丽琴

（太原市塑料研究所，山西 太原 030024）

可再生能源的综合开发和利用是我国农村能源建设的重要组成部分。近年来在各级政府的大力推动下，得到了长足的发展。以沼气、生物质能为重点的农村可再生能源建设，缓解了农村地区能源供应短缺的情况，改变了农村传统的生火做饭模式，满足了农民对高品位能源的需求，提高了农民生活质量，适应了现代化新农村的发展需求，同时还消耗掉了大量的农作物秸秆，是一种可实现秸秆处理规模化的方式。农村沼气工程是集经济、生态、社会效益于一体的农村基础设施建设工程。发展农村秸秆沼气，对提高农民生活质量、保护农村生态环境、优化农业产业结构、转变农业增长方式以及推动社会主义新农村建设具有重要意义。

沼气工程最关键的问题是在沼气输送原料（如粪便）的浓度及秸秆原料的提升上。目前，沼气液料输送提升有如下几种方法：

1 利用单螺杆泵作为输送沼气液料的上料设备

具体来讲，沼气液料如牛粪、猪粪、鸡粪等，夏天浓度要求在6%～8%，冬天浓度要求在8%～10%。但在实际运行过程中，原料浓度夏天在2%～3%之间，冬天也只有4%～5%。这样的上料浓度严重地影响了沼气的产气效率。制约原料在浓度上不能提高的主要原因就是已经处理好的粪便原料输送不到发酵塔内。如猪粪，1 t猪粪的干物质19%～20%，夏天稀释6%～8%需加水1.5 t，冬天浓度提高10%，只需加水1 t。按这样的浓度，目前市场采用的单螺杆泵是根本做不到的。目前市场采用的单螺杆泵，就1 t猪粪来讲，需要配8～10 m3污水。这样计算下来，原料浓度只有2%左右，料液浓度低，会增加发酵塔内有效水力负荷，缩短发酵塔内的滞留期，严重影响沼气产气率。当浓度提高到干物质4%，也就是1 t猪粪加4 m3水时，单螺杆泵输送起来就会很吃力，常出现堵泵、电机发热现象。在检修方面：单螺杆泵在正常情况下，6个月就需要更换护套（塑料品）或轴。原因在于单螺杆泵的护套件为有弹性的塑料制品，轴为不锈钢件，沼气输送的液体原料为猪粪、牛粪、鸡粪，它们或多或少地会在采集处理时掺进一些碎石子等物。尤其在鸡粪中，有人为的在鸡饲料中添加8%的石粉，不能消化的1.5%的碎石要进入到鸡粪中。当遇到鸡粪做原料时，单螺杆泵只能使用3个月就要更换护套或轴。当强压力通过护套和轴中间的空隙输送原料时，碎石子只要把护套或轴划出痕迹时，单螺杆泵就会输送无力，出现上料慢或不能上料的现象。

另外，如猪场、牛场、鸡场不可避免地会有树叶、秸秆叶、枝等存在，一旦这些东西过滤不严，进入调浆池，经常会堵塞单螺杆泵。据本公司统计，正常15m3的调浆池上一次料需要40min，而堵塞就要5次左右，处理一次要10 min左右。共计上一次15 m3的液料，需要2 h左右。以上就是单螺杆泵输送粪便液料的基本情况。

2 将秸秆粉碎成粉末状，再通过污水泵输送提升

目前社会上还有一种沼气液料输送办法，就是把秸秆粉碎成粉末状，通过大功率的污水泵输送到发酵塔内。此方法存在以下缺陷：第一，秸秆必须为干秸秆，水分不能超过12%，否则秸秆粉碎不成末状；第二，大量的秸秆会造成大面积的存放，秸秆晾干，数量过大，就会形成严重的火灾隐患，威胁到原料的安全问题；第三，大量的干秸秆存放，不但要防火，还需要防湿、防水、防腐烂，要一年四季保质、保量地存放干秸秆就需要大量的存放仓库，所以增大了投资；第四，干秸秆变为秸秆粉末，需要大功率的粉末粉碎机（电机30 kW左右），秸秆粉碎机1 h粉碎秸秆1 t左右，电费负担也相应增加。

3 利用正负压罐输送沼气液料的上料设备

此方法以2 cm段状秸秆为原料。缺陷是上料时需要两个正负压空压罐充压或真空到原料罐，通过真空把原料吸进到原料罐，再通过压力充压罐把原料送入到发酵塔内，反复一次要10～15 min。15 m3的液料上完一次，需要2～3 h，很费时间。同时，两台大功率的空压机运行2～3 h，耗电量极大，操作环境中的噪声也非常大，不是理想的设备。

为了解决以上几种沼气液料上料装备中存在的问题，进一步提高产气效率，故急需一种新型沼气上料装备。这种沼气专用泵通过合理的结构设计，集搅拌、输送、切割于一体，在沼气工程上料过程中，可直接抽送段状秸秆，无需将秸秆粉碎为粉末，并且在输送过程中自动将秸秆段破碎，减少了粉碎秸秆成本。

我国是能源消费大国，随着国民经济的快速发展和人民群众生活需求的日益增加，能源的紧张问题已成为国家发展中的大事，开发再生能源已成为大趋势，刻不容缓。国家“十二五”规划中，继续加大对可再生能源的开发，其中就包括沼气行业的投资支持。以大陆32个省市、自治区计算，全国每年7亿t秸秆和全国畜禽粪便造成的环境污染，最好的解决办法就是大力发展大、中型沼气，这样既提供了清洁环保的新能源，又解决了粪便污染的大问题。