沼氣發(fā)電-水葫蘆的變廢為寶摘要：生物質(zhì)能是以實(shí)物的形式存在的一種可儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)目稍偕茉?。利用生物質(zhì)能發(fā)電不僅可以緩解目前世界普遍存在的能源危機(jī)，如果運(yùn)用合理，還可以得到效益與環(huán)保雙贏的結(jié)果。將難以治理的水葫蘆制成沼氣并用來發(fā)電正是合理運(yùn)用生物質(zhì)的并達(dá)到雙贏的一種表現(xiàn)形式。方案思路來源：水葫蘆，學(xué)名鳳眼蓮，多年生宿根浮水草本植物。因其繁殖能力很強(qiáng)，覆蓋在整個(gè)淡水水域水面，使得其他水中的植物無法進(jìn)行光合作用，而水中的動(dòng)物沒有得到充分的空氣與食物，使得水中的生態(tài)平衡遭到破壞，甚至有時(shí)會(huì)堵塞水道。對與這種生命力強(qiáng)，繁殖能力高的“水害”來說，人們的解決方案的著手點(diǎn)一直是怎樣清除它們，但對于怎樣將它們變廢為寶卻很少有人問津。因此，我們想以這個(gè)為突破口，將遍布全國15個(gè)省的水葫蘆利用起來進(jìn)行發(fā)電，減緩能源危機(jī)的同時(shí)也能維護(hù)淡水生態(tài)平衡。方案總體設(shè)計(jì)：我們小組認(rèn)為，既然水葫蘆經(jīng)過了較長時(shí)間的光合作用，其內(nèi)含有較多由太陽能轉(zhuǎn)換而來的化學(xué)能，生物質(zhì)能潛力較大。目前，生物質(zhì)能資源的利用技術(shù)包括沼氣技術(shù)、生物燃料技術(shù)、生物質(zhì)燃燒技術(shù)、生物質(zhì)氣化技術(shù)、生物質(zhì)熱解技術(shù)以及生物質(zhì)直接液化技術(shù)等。我們組采用的是生物質(zhì)氣化技術(shù)，將水葫蘆進(jìn)行厭氧發(fā)酵長生沼氣，再利用沼氣進(jìn)行發(fā)電供給水域附近居住區(qū)的日常用電甚至是為生產(chǎn)單位提供生產(chǎn)所需的部分電能。具體方案：一、沼氣的制備--水葫蘆的厭氧發(fā)酵1、水葫蘆的產(chǎn)氣（沼氣）潛力將水葫蘆用作厭氧發(fā)酵原料產(chǎn)沼氣最早可追溯到上世紀(jì)的七十年代,國外報(bào)道了水葫蘆產(chǎn)氣潛力,此后,又有大量試驗(yàn)結(jié)果證明了這一說法。由于眾多研究是在不同條件下進(jìn)行,其水葫蘆產(chǎn)氣潛力相差較大：以水葫蘆為唯一底物,獲得的產(chǎn)氣潛力為400ml/gVS(揮發(fā)性固體含量),同樣以水葫蘆為唯一底物,在其他條件下，其獲得的產(chǎn)氣潛力僅為190ml/gVS；分別用鮮樣與風(fēng)干樣水葫蘆為底物,采用批次方法,常溫下,發(fā)酵300d,所獲得的鮮樣、風(fēng)干樣產(chǎn)氣潛力分別為291ml/g、245ml/gTS(總固體含量),348ml/g、292ml/gVS。日本生物學(xué)家Yukihiko在水葫蘆化學(xué)元素分析基礎(chǔ)上,推算出水葫蘆化學(xué)結(jié)構(gòu)為C6H1206,依據(jù)水葫蘆成份,進(jìn)一步推算出在厭氧條件下,水葫蘆厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷與二氧化碳量分別為14.8%、40.5%(質(zhì)量比),換算成質(zhì)量體積比分別為207.2ml/g、206.2ml/g,理論產(chǎn)氣(沼氣)潛力為413.4ml/g,其中甲烷含量為50.1%。2、發(fā)酵前的預(yù)處理研究發(fā)現(xiàn),水葫蘆雖然含有較高的可發(fā)酵物質(zhì),具有較高的產(chǎn)氣潛力,但因較高木素質(zhì)含量,影響了水葫蘆的實(shí)際生物產(chǎn)氣量。此外,由于水葫蘆比重輕,含水量高,不僅使反應(yīng)器中有機(jī)負(fù)荷量調(diào)節(jié)困難,也由于它飄浮的特性,使反應(yīng)器進(jìn)出料增加難度且易堵塞,即是將水葫蘆切碎在傳統(tǒng)的批次反應(yīng)器中仍然存在困難,因此,水葫蘆的預(yù)處理技術(shù)尤為重要。水葫蘆切碎處理（預(yù)處理的一種）,可增加微生物接觸底物(水葫蘆)的比表面積,有利于提高產(chǎn)氣。研究發(fā)現(xiàn)，在中溫條件下（在不同接種量和氮水平以及不同切碎長度的條件下）,當(dāng)接種量最(4.7∶10.0,質(zhì)量體積比)與C/N比最小(C/N為15∶1)條件下,水葫蘆切碎長度為6.1mm時(shí),能獲得更高的產(chǎn)氣量。在以水葫蘆為底物的厭氧發(fā)酵試驗(yàn)中,一些金屬元素的添加,如:Fe3+、Zn2+、Ni2+、Co2+和Cu2+,不僅有利產(chǎn)氣,提高產(chǎn)氣量,還可以提高氣體中甲烷含量與系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。用來自電鍍廠銅污染水體中生長的水葫蘆進(jìn)行發(fā)酵試驗(yàn),與未污染水體中生長的水葫蘆相比,可以獲得更好的產(chǎn)氣量與甲烷含量;用基于修復(fù)紙漿廢水的水葫蘆作產(chǎn)氣試驗(yàn),其產(chǎn)氣量也大于來自清潔水源的水葫蘆;在水葫蘆厭氧發(fā)酵過程中添加Ni,同樣可以增加水葫蘆的產(chǎn)氣量;添加不同形態(tài)的硼化合物也起到促進(jìn)水葫蘆中有機(jī)物降解,提高產(chǎn)氣量的作。將水葫蘆與其它畜禽糞便或人糞尿混合發(fā)酵,因糞便可以為水葫蘆發(fā)酵提供更多微生物數(shù)量,更豐富的生物多樣性以及更多的養(yǎng)分,可增加水葫蘆的產(chǎn)氣量與產(chǎn)氣效率。3、厭氧發(fā)酵工藝在分析了水葫蘆的產(chǎn)氣能力及預(yù)處理工藝之后可知，水葫蘆的產(chǎn)氣潛力甚至超過了秸稈，而且在采取一定的預(yù)處理措施之后，又能進(jìn)一步的提高產(chǎn)氣率。然而利用水葫蘆產(chǎn)生沼氣發(fā)電的關(guān)鍵之處就在于如何將水葫蘆的產(chǎn)氣潛力開發(fā)出來。目前，一般采用的是厭氧發(fā)酵的工藝。研究者開展了直接從水葫蘆酸化過程中提取揮發(fā)性脂肪酸(VFA),然后采用液體進(jìn)料方式進(jìn)行連續(xù)發(fā)酵產(chǎn)沼氣研究工作。將水葫蘆放在一個(gè)可連續(xù)攪拌的酸化反應(yīng)器中,用部分畜禽糞便作為接種物,讓水葫蘆進(jìn)行發(fā)酵,將發(fā)酵產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)酸引入U(xiǎn)AF(上流式厭氧濾池)反應(yīng)器中,用經(jīng)馴化過的污泥作接種物,進(jìn)行厭氧發(fā)酵,產(chǎn)氣量(VAF)為0.38m3/(kg·d),甲烷含量60%。通過對有機(jī)負(fù)荷、水力滯留時(shí)間以及對酸化反應(yīng)器中稀釋度進(jìn)行優(yōu)化,酸化采用瘤胃式反應(yīng)器,厭氧反應(yīng)采用UASB(升流式厭氧污泥床)工藝,結(jié)果水葫蘆酸化過程中產(chǎn)生的有機(jī)酸100%地轉(zhuǎn)化為沼氣。二、沼氣發(fā)電1、沼氣發(fā)熱量每立方米純甲烷的發(fā)熱最為34000焦耳，根據(jù)水葫蘆厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣中的甲烷平均含量來算，由水葫蘆制得的每立方米沼氣的發(fā)熱量約為20400焦耳。即1立方米沼氣完全燃燒后，能產(chǎn)生相當(dāng)于0.6千克無煙煤提供的熱量。2、沼氣發(fā)電系統(tǒng)概述構(gòu)成沼氣發(fā)電系統(tǒng)的主要設(shè)備有沼氣發(fā)電機(jī)組、發(fā)電機(jī)和熱回收裝置。沼氣經(jīng)脫硫器由貯氣罐供給燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，從而驅(qū)動(dòng)與沼氣內(nèi)燃機(jī)相連接的發(fā)電機(jī)而產(chǎn)生電力。沼氣發(fā)電機(jī)組排出的冷卻水和廢氣中的熱量通過熱回收裝置進(jìn)行回收后，作為沼氣發(fā)生器的加溫?zé)嵩础Ｒ话銇碚f，作為發(fā)電機(jī)組燃料的沼氣中甲烷的含量必須高于50%，而通過水葫蘆制得的沼氣中甲烷含量約為60%，滿足要求。而且不必進(jìn)行二氧化碳的脫除，因?yàn)樯倭慷趸紝Πl(fā)電機(jī)組有利，使其工作平穩(wěn)，減少廢氣中有毒物的含量。從發(fā)電裝置出來的廢沼氣進(jìn)入熱交換器中，將熱量釋放出來，用來加熱進(jìn)行厭氧發(fā)酵的污泥，從而提高沼氣的發(fā)生率。3、沼氣用于內(nèi)燃機(jī)的特點(diǎn)甲烷的燃燒點(diǎn)在640～840℃之間，它在密閉條件下與空氣的混合比為1/120～1/7時(shí)遇火引燃，因此，可以利用它使內(nèi)燃機(jī)工作。沼氣的理論燃燒溫度為1807.2～1945.5℃，由于沼氣中混有二氧化碳?xì)怏w，使其火焰的傳播速度低，所以在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)有良好的抗爆作用。4、沼氣發(fā)電機(jī)組裝置大功率沼氣發(fā)電機(jī)組是沼氣工業(yè)化利用的關(guān)鍵設(shè)備。在我國，有全部使用沼氣的單燃料發(fā)電機(jī)組及部分使用沼氣的雙燃料沼氣-柴油發(fā)電機(jī)組。單燃料沼氣發(fā)電機(jī)組工作原理及優(yōu)點(diǎn)：工作原理：將“空氣沼氣”的混合物放在氣缸內(nèi)壓縮，用火花塞使其燃燒，通過火花塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)得到動(dòng)力，然后連接發(fā)電機(jī)發(fā)電。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(gè)系統(tǒng)，在控制方面比可燒兩種燃料的發(fā)電機(jī)組簡單；③發(fā)電機(jī)組價(jià)格較低?？紤]到利用水葫蘆發(fā)電的主要供給對象是周邊住宅區(qū)及為工業(yè)區(qū)的提供部分生產(chǎn)所需的電力，采用成本較低，發(fā)電機(jī)組的單燃料沼氣發(fā)電機(jī)組比較適宜。此外，可以充分利用發(fā)電機(jī)組的余熱用于沼氣生產(chǎn)，使綜合熱效率達(dá)80％左右，大大高于一般30~40%的發(fā)電效率，用戶的經(jīng)濟(jì)效益顯著。一般來說，沼氣發(fā)電機(jī)組的輸出電壓為400V，可以與6.3KV或10KV變壓器低壓端相聯(lián)供給使用。三、可行性分析首先，此方案的基礎(chǔ)是利用水葫蘆為源材料進(jìn)行發(fā)電，必須考慮到其來源的廣闊性，經(jīng)濟(jì)性，可持續(xù)性。水葫蘆易見于我國華北，華東，華中及華南的19個(gè)省，而且繁殖能力強(qiáng)，生命力強(qiáng)，可在每年的5~10月份對其進(jìn)行連續(xù)分批的采集。剩余本分又可進(jìn)行風(fēng)干處理給及其他月度使用。其次，就是水葫蘆的發(fā)酵工藝。目前，世界上利用生物質(zhì)發(fā)酵制取沼氣的技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，尤其是利用秸稈發(fā)酵產(chǎn)生沼氣進(jìn)行發(fā)電應(yīng)經(jīng)達(dá)到了商業(yè)性運(yùn)營的程度。在中國，已經(jīng)有了利用水葫蘆產(chǎn)沼氣發(fā)電的例子，但并沒有得到開展和引起人們的重視。并不是因其制取沼氣的過程較秸稈復(fù)雜，而是秸稈具有更廣闊的來源的持續(xù)性。但事實(shí)上，水葫蘆的產(chǎn)氣能力甚至超過了秸稈，而且發(fā)酵工藝基本相同，因此在水葫蘆分布較多的區(qū)域，水葫蘆的發(fā)電效益要比秸稈高。最后，就是水葫蘆發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性。其經(jīng)濟(jì)性與秸稈發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性差不多，主要的成本用在大修費(fèi)用，財(cái)務(wù)費(fèi)用以及設(shè)備折舊上面，參照秸稈發(fā)電的經(jīng)濟(jì)結(jié)算，回收期一般在8~10個(gè)月左右。不僅可以盈利，還起到了保護(hù)生態(tài)環(huán)境，減緩化石能源危機(jī)的雙重作用，是一項(xiàng)集環(huán)保和節(jié)能于一體的新能源綜合利用項(xiàng)目。目錄第一章總論 11.1項(xiàng)目概述 11.1.1項(xiàng)目名稱 11.1.2建設(shè)單位 11.1.3項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn) 11.1.4可行性研究報(bào)告編制單位 11.2報(bào)告編制依據(jù)和研究范圍 11.2.1報(bào)告編制依據(jù) 11.2.2研究范圍 21.3承辦單位概況 31.4項(xiàng)目提出背景及必要性 41.4.1項(xiàng)目提出的背景 41.4.2項(xiàng)目建設(shè)的必要性 71.5項(xiàng)目概況 91.5.1建設(shè)地點(diǎn) 91.5.2建設(shè)規(guī)模與產(chǎn)品方案 91.5.3項(xiàng)目投資與效益概況 91.6主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 10第二章市場預(yù)測 12第三章建設(shè)規(guī)模與產(chǎn)品方案 153.1項(xiàng)目的方向和目標(biāo) 153.2建設(shè)規(guī)模 153.3產(chǎn)品方案 15第四章建設(shè)場址及建設(shè)條件 174.1建設(shè)場址現(xiàn)狀 174.2建設(shè)條件 17第五章建設(shè)方案 215.1概述 215.2蛋鴨養(yǎng)殖基地建設(shè)方案 235.31000畝林下放養(yǎng)基地建設(shè)方案 335.3.1概述 335.3.2技術(shù)方案 335.3.3林下放養(yǎng)基地建設(shè)內(nèi)容和產(chǎn)量預(yù)期 345.4雛鴨孵化廠(含種鴨場)建設(shè)方案 355.5鴨蛋加工廠 37第六章總圖布置及公用工程 416.1總圖布置 416.2土建工程 41第七章節(jié)能、節(jié)水 437.1研究依據(jù) 437.2能耗分析 447.3節(jié)能措施 44第八章環(huán)境與生態(tài)影響分析 468.1環(huán)境影響現(xiàn)狀分析 468.2生態(tài)環(huán)境影響分析 468.2.1建設(shè)期對生態(tài)環(huán)境的影響 468.2.2運(yùn)營期對生態(tài)環(huán)境的影響 468.3生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施 468.3.1采用的依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn) 468.3.2建設(shè)期對環(huán)境的保護(hù)措施 478.3.3運(yùn)營期對環(huán)境的保護(hù)措施 488.4環(huán)境影響評(píng)價(jià) 49第九章企業(yè)組織與勞動(dòng)定員 509.1公司體制及組織機(jī)構(gòu) 509.2勞動(dòng)定員 509.3人員來源及培訓(xùn) 519.3.1人員來源 519.3.2人員培訓(xùn) 51第十章項(xiàng)目組織管理與實(shí)施進(jìn)度計(jì)劃 5210.1基本要求 5210.2項(xiàng)目組織 5210.3項(xiàng)目管理 5210.4建設(shè)周期計(jì)劃 53第十一章風(fēng)險(xiǎn)分析 5411.1風(fēng)險(xiǎn)因素 5411.2風(fēng)險(xiǎn)因素分析及風(fēng)險(xiǎn)程度 5411.3防范和降低風(fēng)險(xiǎn)的對策 55第十二章投資估算和資金籌措 5712.1投資估算 5712.1.1投資估算的編制范圍 5712.1.2投資估算依據(jù) 5712.1.3投資估算方法 5712.2總投資估算 5812.3資金籌措 6212.4資金使用計(jì)劃 62第十三章財(cái)務(wù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)及社會(huì)效益評(píng)價(jià) 6313.1評(píng)價(jià)依據(jù) 6313.2基本數(shù)據(jù) 63HYPERLINK"file:///H:\\準(zhǔn)備修改傳百度文檔\\精心下載的2016.2.20源文檔\\蛋鴨繁育養(yǎng)殖及鴨蛋深加