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污泥产沼利用的能量平衡
英姿飒爽 2024-06-15 09:51:32
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英姿飒爽 2024-06-17 10:39:18

污泥厌氧消化过程中,单位有机质的沼气产量取决于污泥有机质中可降解部分的比例,以及可降解有机物的成分组成,一般在0.3~0.9m3/kgVS(挥发性固体)。沼气热值取决于其成分,一般在20~25MJ/m3。沼气燃烧产热可供给消化池加热,根据消化池散热情况和热损失,可以估计消化加热所需能量。消化池散热由池体形状、传热系数等决定,沼气锅炉热效率约90%,管路热损失约3%,通常20%~30%的沼气产量可以满足消化加热所需。剩余70%~80%的沼气可用来发电。综合估算,理论上约0.14~0.18m3沼气即可发电1kW·h。然而受制于沼气发电机组的热效率,实际发电量远低于该值。德国、奥地利、美国、丹麦等国家的纯燃沼气发电机水平较先进,气耗率小于0.5m3/kW·h(沼气热值为25 MJ/m3),我国“九五”、“十五”期间研制的纯燃沼气发电机气耗率一般在0.6~0.8m3/kW·h(沼气热值大于21MJ/m3)。根据上述参数,可以对污泥厌氧消化产沼发电量进行估算。

污泥厌氧消化

不同浓度污泥消化,污泥有机质含量对沼气发电的影响如表所列。其中,有机质降解率按50%计,单位沼气产量按0.8m3/kgVS计,沼气自用量(加热)按30%计,沼气发电量按2kW·h/m3计。从表9-26中可以发现,适当提高消化污泥浓度,即提高污泥负荷,可以提高消化池单位容积产气率,同时,高污泥负荷会减少消化池体积乃至表面积,从而减少散热,节约更多沼气用于发电。另一方面,高有机质污泥可提供更多有机质用于转化沼气,而且一般来说,高有机质污泥的有机质降解率也更高。

污泥消化沼气产生量及发电量

虽然污泥厌氧消化沼气可以转化为能量,但污泥搅拌、输送等操作也会消耗电能,通常单位池容电耗为10~20kW·h/m3,因此污泥消化产沼气发电不能满足自用电需求。虽然污泥浓度增加可以增加单位容积产气量,但随着污泥浓度的提高,污泥搅拌能耗也会相应增加。

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