大型高效自动化沼气池成套专利技术商务计划书.doc

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1、 大型、高效自动化沼气池成套专利技术商 务 计 划 书天津市蓟县为民能源科技研究所电话：18601132986邮箱：weimin18601132986QQ:2451570457所长：曹秀保 2011-10-7目 录一 沼气产业市场分析31.生物质能源总量以及对未来社会的影响32.农村沼气市场分析43.大型沼气能源产业的市场分析74.废物利用的中型沼气市场分析105.大型沼气利用系统11二沼气技术的现状分析高科技应用131.发酵温度与沼气生产的关系132.沼气池大小与沼气发展的关系143.大型沼气池的物料分布问题154.大型沼气池除渣问题155. 结论15三大型、高效自动化沼气池技术的可行性分析

2、和系统解决方案161.空气隔热保温沼气池技术162.自动排气技术18四市场发展策略201.沼气产业发展总体策略212.农村沼气池的发展策略213.大型沼气池发展战略224.开发节能型废物利用沼气池225.技术发展策略236.国际、国内的政策应用23五投资与效益分析241.国际、国内政策性奖励242.小型沼气池成本分析243.大中型节能沼气池成本及经济效益分析26六 风险性分析和预防措施271、风险分析272.技术知识产权先进性、成熟性和可靠性27七附件30一 沼气产业市场分析沼气是一种混合气体，其主要成分除甲烷CH4外，还含有二氧化碳CO2、硫化氢H2S、一氧化碳CO、微量氮气、游离氨等气体。

3、有时还含有高级碳氢化合物CmHn。沼气的成分随发酵原料、发酵条件和工艺流程不同而不同。通常情况下，甲烷含量为50%-70%，二氧化碳含量为30%-45%，其它气体含量较低。水蒸气含量根据发酵温度增加而增加。从沼气的成分看到，有毒气体主要是硫化氢、一氧化碳有毒性以外，其余气体都是无毒性气体，沼气是一种优质天然能源。按照甲烷含量65%计算，沼气的发热值为5570大卡/立方米，折合标煤0.796公斤/立方米。按照汽油价格7.5元/升等同热值计算，沼气的价格应为5.69元/立方米。可见，沼气是一种优质的清洁能源，并且极有开发价值。1. 生物质能源总量以及对未来社会的影响秸秆、树枝、果皮、菜叶、垃圾、污

4、水等都是沼气的生产原料。2009年我国农作物的播种面积23.77亿亩，按照每亩1吨生物质计算，每年将产生约24亿吨生物质，其总能量约8.4亿吨标煤。工业固体废物19.07亿吨，其中与生物质相关的固体废物4623万吨，垃圾1.57亿吨，加上树枝、果皮等林业生物质，每年可利用的生物质总量26.26亿吨，折合标煤9.38亿吨。若将生物质转化为能源和有机肥，它对社会的影响见表1：表1 生物质不同的利用百分比对未来社会的影响 生物质利用率社会影响20%40%60%80%总量生物质利用量亿吨标煤1.883.755.637.50占总能源生产量6.85%13.69%20.5%27.38%天然气生产沼气总量亿m

5、2390478071709560占天然气产量138%276%414%552%发电沼气发电总量亿kWh5697113941709122788占总发电量16.49%32.99%49.48%65.97%有机肥沼气渣总量亿吨4.468.9313.3917.86生产有机粮食亿吨1.122.243.364.48有机粮食占总产量百分比21.09%42.18%63.28%84.37%减少二氧化碳排放亿吨6.8913.7920.6827.57说明：本表的基础数据来源于国家统计局官方网站，干基生物质的发热值按照2500大卡/公斤计算，折标系数0.3571。实际值达到35004000大卡/公斤。因此，本表的估计是比

6、较保守的。从上表可以看到，即使将可用生物质的20%转化为天然气，其总量就超过了全国的天然气生产总量。沼气发电量占总发电量的16.49%，有机粮食生产达到21.09%，减少二氧化碳排放6.89亿吨。由此可见，沼气在新能源、节能、现代农业、循环经济和环境保护等领域的意义是不可比拟的。未来社会的根本出路在于生物质的有效利用。这一思想也正是我国在几千年前就提出的天人合一的理想社会。2. 农村沼气市场分析建设社区集约化沼气系统是农村能源的发展方向农村问题一直是中国政府的重中之重。农村能源也是要解决的重要问题之一。目前中央、省、市财政对农村沼气池都基于大量补贴，各省对每口8m的沼气池（相当于每户用的沼气池

7、）财政补贴在1400元2000元。按照农业部的测算农村沼气池的产气率约0.14m/m天，每口沼气池每天产气1.12m沼气，相当于每天产1m的沼气池补贴12501786元。由于传统沼气池产气率低，特别是产气不稳定，冬天需要能源时，沼气池却不产气。尽管国家给予大量补贴，越来越多的农户不愿意建沼气池，沼气池建设反而成了政府的负担。由于节省成本，目前农村沼气池的造价大约在400元/m左右，非常简陋。不仅规模小，难于管理，漏气严重，而且寿命短。这些因素也是造成农村沼气不能普遍推广的原因所在。 农村沼气池市场容量沼气技术是我国的一项广泛的惠民政策，对所有农民实行补贴。根据这一特点，我们考虑设立县级代理和镇

8、级代理。说实在的，对这样广泛的惠民政策，市场容量是无法想象的。以下是依据国家统计局的资料，进行的一个保守分析，市场前景无法想象。 我国县级区划：2859个 镇级区划：40828个 农业人口：72135万人 农村家庭户数：2.28亿户 按照10%的户数建沼气池，惠农总户数：2300万户 按150户建一口150立方高效自动化无需保温沼气池，共建高效沼气池：15.3万座 每座沼气池建造价格35万元 实际建造价格仅20多万元 沼气池总投资：535.5亿元 国家补贴：414亿元 农民承担：306亿元 建造高效自动化沼气池纯利润：折合每座沼气池利润15万元。工期35天 沼气总产量：100亿m/年 运行利润

9、（0.5元/m）：50亿元/年 传统沼气池与高效自动化沼气池的技术经济比较现有的农村沼气池技术与经济指标： 每户建8m的沼气池 沼气池发酵温度：自然低温发酵，25以下，绝大部分时间的发酵温度，20以下。 沼气池产气率：0.14m/m天（国家农业部的测算） 产气的稳定性：波动很大，春秋产气率很低，冬天不产气。特别是北方地区，由于结冰现有技术根本不可能。南方地区冬天不产气或产气量很少满足不了用户使用，夏天用不完，需要放气，造成浪费、污染环境破坏臭氧层和存在安全隐患。新型自动化沼气池可以在任何地区高温发酵。 每天每口沼气池平均产气量：1.14m沼气 沼气池建设单价：400元/m 每口沼气池建设成本：

10、4000元 国家补贴：1800元/户 农民出资：2800元/户 沼气池寿命；最多5年，很多沼气池23年就坏了。现有小型沼气池的维护已经成为问题。 沼气池管理：无人管理，沼气池功能无法正常发挥。夏天沼气用不完，对空放气，造成浪费、污染和安全隐患。 基本现状：国家鼓励，大力资助，但农民不愿建设。 集约化高效沼气池的技术经济指标 单口沼气池容量：150m/口 发酵温度：高温发酵（5560），高效保温，建有加热系统，运行温度不受环境影响。 沼气池产气率：1.5m/m天（实验室产气率3.0m/m天） 每天每口产气：225m 供应户数：200户（按照每户1.14m/天计算，实际上每户每天0.9m就能满足生

11、活用气） 沼气池建造单价：2300元/m 每口总造价：34.5万元 国家补贴：0.18150=27万元 每户出资：1330元，比单户沼气池农民出资少负担1470元，仅为原来出资的47.5% 每口建造实际价成本：23万元 每口利润：11.5万元 利润率：33.3% 每户承担 新型沼气池寿命：50年以上 产气稳定性：常年高温发酵，不受气候影响。特别是在北方地区，原来不能建沼气池，现在可以高效运行。 沼气池管理：专人运行、管理和服务。可以建设农村能源公司，实行公司化运作。这一体系是农村能源发展的必由之路，国家正在大力支持。 生物质利用率：提高30%以上 生物质综合利用：生产有机肥，发展生态农业和循环

12、经济 环境保护：对污水、废渣进行综合治理，保护环境通过以上分析，新型高效自动化无需保温沼气池无论从任何一个方面新型高效自动化沼气池都远远超过传统沼气池。是新农村建设的发展方向。根据最近的市场调查，国家正在推行新农村建设，建设城镇化社区是我国农村发展的必然趋势，建设集约化沼气系统也是十二五国家支持的重点。 3. 大型沼气能源产业的市场分析建设大型、高效自动化沼气系统是生物质能源的最终发展方向沼气产业的最终出路是建设超大型、高效率、高效益和规模化沼气池和科学化沼气利用系统。沼气是一种优质能源，但目前对的沼气仍然是低层次、低效率、低效益的利用，其经济价值和社会价值远远未得到体现。以下是目前几种常见的

13、生物质能源利用方式： 生物质秸秆燃烧发电：燃烧干生物质燃料、原料加工成本高、投资高（1万元/千瓦以上）、热效率低（20%左右）、二次污染严重、不能生产有机肥，土地越来越瘦。 高温气化发电：与燃烧发电基本相当。燃烧干生物质燃料、原料加工成本高、投资高（1万元/千瓦以上）、热效率低（20%左右，若采用燃气蒸汽循环热效率可达40%左右，但投资会大大增加）、二次污染严重、不能生产有机肥，土地越来越瘦。 生物质干燥颗粒：原料成本很高，每吨干颗粒成本达到8001000元，没有进行能源转化，经济效益很低。 小型沼气应用：仅限于生活用气，受自然条件影响大，冬天不产气，夏天用不完造成浪费，沼气渣和废水不能系统处

14、理造成二次污染。经济价值很低。 我国目前的沼气池现状：我国目前建造的户用沼气池据农业部2009年底统计累计保有量3507.3万户，正常使用户3230.24万户。同过这个数字明显显示出还有276.79万户不能正常使用。假如每户沼气池以最低价格2000元计算折合276.79*2000元=55.3580亿元。也就是说 我国损失55亿元。从而也证明了我国户用沼气池建造技术不过关。管理缺陷。监督不到位等，有待立法。劳民伤财产品杜绝发生。大中型沼气池也有一部分不能启动使用。还有的冬季不能使用。产生的沼气还不够燃烧沼气锅炉给沼气池加温用气。大中型沼气池存在弊端如下;传统建造成本高。1000立方沼气池目前建造

15、价格是350万元-495万元，而新型高效自动化沼气池的建造价格只需100万元足以。而且是自动化管理。节能60%以上A. 浪费紧缺能源。使用大量动力设备一座1000立方沼气池约需5-6台进料泵排料泵、功率25KW左右。加搅拌设备功率11KW左右。及各种辅助动力设备5KW左右。基本每天需要40KW动力、消耗掉大量紧缺能源。还要使用锅炉燃烧沼气为沼气池增温，失去节能减排建造沼气池意义，新型高效无需保温自动化沼气池仅需一台进料泵足以。并且不需要任何锅炉增温，可保证沼气池高温发酵功能B. 发酵不彻底、排料易造成二次环境污染。新工艺建造的沼气池全混隧道连体式发酵彻底。排放无污染。发酵彻底沼渣沼液基本无有害

16、病菌存留。达到绿色无公害有机肥要求。C. 传统式顶式斜搅拌易出现短路死角。物料造成沉积。减少池体容积、减少产气率。新工艺潜污推流式池体上下搅拌均匀。菌种接触面积加大，产气率提高D. 传统输气设备老化，需使用鼓风机。空气压力保护器。沼气压力保护器，浪费紧缺电能及设备资金。新型高效自动化沼气池排气自动化，无需任何设备，压力达到10kpa也不会涨破双模储气柜。但是我们设计沼气压力在5KPA以内。因高压影响甲烷合成。产气排气无需任何人看管，全自动安全运行E. 传统保温使用易燃苯板存在安全隐患。新工艺使用无机保温材料及空气保温法。极大节省造价，减少增温能源。保温效果显著，成本低廉，运行安全F. 现在几乎

17、所有大中型沼气池增温方法都是用沼气锅炉，造成能源浪费，失去节能减排建造沼气池意义。新工艺完全取消靠锅炉增温传统老方法，全部使用自然界的绿色能源，空气、阳光、发电机余热回收等热源。G. 调节池及两级厌氧发酵池增温完全使用空气保温。二次光照增温、引进美国太阳能先进利用技术，热吸附技术、完全能满足沼气池增温所需温度。而保温是关键先进的保温方法，减少对流、传导、辐射功能提高保温效果。 使沼气池均衡产气。科研新成果。 全混隧道连体式沼气池排料是隧道循环逆反排料法。运行距离远。10几米直径圆柱体沼气池物料在池体内需运行100米左右距离后排除池体外，滞留时间长、排除废料与新料不复混，发酵彻底，有机物料利用率

18、高，节约能源，排除废料不会形成二次环境污染，达到减排近零排放目的。 搅拌系统选用推流搅拌顺反逆转，匀速搅拌，不留短路死角， 进料排料自动化完成，进料无正压。出料无负压 排气自动化，无需鼓风机、各种保护器等对国内外技术进行改造创新。目前国内外绝无仅有 太阳能二次利用，温室效应达到50度左右。节省大量增温能源 一级厌氧发酵沼气池无需保温，保温性能高于任何保温材料保温效果，节省增温能源。减少保温材料，减少施工费用，减少池体建造成本50% 多体联建减少占地50%。减少各种费用50% 净化池、调节池、沉砂池、去杂物多连体自动化 发电机组不脱硫、不脱碳每立方沼气发两度电 沼气发酵物料添加吸附剂。发酵剂、多

19、种微量元素产气率提高一倍以上 秸秆发酵新技术。秸秆发酵技术并不是现在市场上书中说的哪麽简单。只是简单的碳氮比2530碳/1氮的问题。就可发酵产沼气。是的25-30比1的碳氮比是可以产沼气。但是只是这种方法产气量相当少。而且也有人只是用秸秆单一物质发酵就可想而知他的产气量会更少了。沼气物料发酵产生甲烷过程是一个相当复杂过程。除具备水分，发酵分解物质必备前提。还要有适宜温度。厌氧条件。但这个厌氧条件又不是绝对的，据德国专家实践证明添加少量适宜的氧还有促进甲烷生长作用，但这个量控制非常严格。在比如有毒物质不能发酵产生沼气，但是有些微量毒素物质同样有刺激甲烷再生功能，关于碳氮比里面还需加入多种微量元素

20、。加入量多少是科学问题。过多过少都会影响产气率。细菌同人体一样需要多种微量元素保持生存平衡。缺少哪一种都会发生抑制及疾病产生。专利发明人做过多次试验。证明纯秸秆发酵是不可取的。它除了产气量极少以外。在温度低下时还会产生负压。由于水蒸气在低温状态下变成水减少空间、好氧菌与厌氧菌为了生存产生激烈争抢物料之中各自所需养分造成两败俱伤、低温状态各种菌种停止繁殖、水中氧气耗掉大量厌氧菌。停止产气形成负压状态。 还有人在纯秸秆发酵过程之中添加尿素调节碳氮比。这种方法也有一定效果，但是并不理想。专利发明人通过大量实验证明，厌氧菌生长繁殖同样与动植物一样需要各种微量元素补充来调节生理平衡。在发酵过程之中多种微

21、量元素的添加是必不可少的，以上技术是我研究所发明的多项专利。其中包括10种专利技术。为了保密原因暂时不公开。现在仅上报两项专利发明。（1.）无需保温大中型沼气池。专利号201120303152.0（2）全自动化进出料大中型沼气池。专利号201120303153.5 可以明显看出现在所有大中型沼气池没有一家大中型沼气池无需保温的。也没有一家大中型沼气池可实现自动化进出料的。但这还不是关键技术，关键技术比这个还先进的多，为了保密暂时未有上报而已结论：只有建设新型高效自动化大型、高效率、高利用率的沼气系统，生物质能源才有可能真正成为新能源之一，才能够发挥其应有的作用。减少建造成本。提高建造速度发展绿

22、色可再生能源废物利用的中型沼气市场分析建设废物利用沼气系统是节能和发展循环经济的重要方法沼气技术是一种重要的节能技术。特别是养殖业的粪便、垃圾、污水、酒糟、蔗渣、中药渣等都是优质的沼气原料。沼气渣生产有机肥料，同时还可以发电、供热、供气等综合利用。正是由于这些优点，国家财政部、建设部201161号文件把废物的沼气利用作为重点支持和补贴对象。包括美国GE公司、中国华电集团这样的世界级公司都在积极参与废物沼气开发市场。图2 美国GE公司在北京养鸡场建设的综合沼气系统根据国家农业部的补贴政策，对于500立方米以上的养殖业沼气池，国家财政补贴高达建造费用的4050%。根据初步估计，每年5005000立

23、方米的废物利用沼气池建设至少可达1000座以上。大量的潜在市场，包括垃圾、污泥、酒糟、药渣、蔗渣沼气池等还没有开发。这些中型沼气池具有广阔的市场前景，每年建设100座中型沼气池，其产值就将达到510亿元，利润达到5000万元以上。4. 大型沼气利用系统提高沼气的应用价值是当务之急我国目前的沼气产业不仅沼气池落后，而且沼气利用率极低，远没有发挥其应有的价值。还仅用于煮饭，少数项目用于低效率发电。特别糟糕的是，许多沼气池在冬天不够用，夏天用不完，就把沼气放掉，照成大量浪费、污染和不安全。沼气究竟应该怎样利用，这也是急需解决的重要问题之一。 综合发电系统下面是一个集发电、供气、供热和生产有机肥的沼气

24、利用系统。该系统的经济价值至少增加50%以上，详见图3：沼气燃机机组发电蒸汽机组发电锅炉余热加热沼气池汽车用气沼气池居民用气生产肥料用热燃气-蒸汽联合循环图3 沼气高效利用系统示意图这个系统不仅充分利用了发电价值，比目前广泛采用的单一燃气发电要增加一倍的发电量。同时，热量还得到了充分利用。 用沼气生产天然气用沼气生产天然气是一个很好的方案。在欧洲已经出现了沼气汽车、火车等。下面是一个沼气提纯系统。该系统可以生产纯度高达98%的天然气，详见图4：图4 用沼气生产天然气工艺流程图 沼气发电和生产动力燃料进行比较究竟用沼气发电，还是用来生产天然气，需要进行技术经济比较：沼气发电： 沼气生产投资：15

25、000元/千瓦（2.188元/千瓦时） 燃气蒸汽循环发电系统投资：5000元/千瓦 总投资成本：20000元/千瓦 发电热效率：42%左右 上网电价：0.35元/千瓦时 国家补贴：0.5元/千瓦时 总电价：0.85元/千瓦时 投入产出：20000/（8000x0.85）=0.29元/元 沼气价值：4.18元/m，相当于天然气价值5.32元/m生产动力燃料： 沼气生产投资：5.94元/m沼气（折合为天然气投资为：7.55元/m天然气） 生产天然气投资：0.87元/m天然气 天然气总投资：8.42元/m天然气 天然气销售价值：5元/m（折合沼气价值：3.93元/m） 投入产出：5/8.42=0.5

26、9元/元投资比较 投资动力燃料的价值比投资电力生产的价值高一倍以上。其主要原因在于我国生产电力采用的是价值较低的煤炭生产，而我国的天然气和动力燃料非常缺乏。不过，在天然气产区天然气价值为2.5元/m左右。在这种情况下，投资电力与投资动力燃料基本相当。 结论：对于投资大型沼气项目最好在天然气缺乏的地区，尤其是中原、东北和华南地区。二 沼气技术的现状分析高科技应用生物质在河沟、湖泊、沼泽等自然状态下产生的一种无毒、无味、无色的天然气体（甲烷），称为“天然气”。因它产生沼泽等地，又俗称为“沼气”。沼气来源于自然，是一种优质的天然、无污染的生态能源，在未来社会中有无可比拟的价值。沼气技术非常简单。在我

27、国上世纪70年代就已大力推广，但一直处于规模小、成本高、产气率低、效益低、手工操作的落后状态，使国家每年数十亿补贴资金和20多亿吨生物质资源没得到充分利用。直到今天每年农民还大量露天燃烧秸秆，导致能源浪费和环境污染。导致沼气技术落后的主要因素有：1. 发酵温度与沼气生产的关系提高发酵温度是沼气技术的发展方向之一温度对沼气产生影响极大，其最佳发酵温度为5560。根据农业部沼气研究所的实验，中温发酵与高温发酵产气量的关系如图3所示蒋丽丽、符征鸽:“玉米麦秸中高温中高温发酵产气潜力及特性研究”中国沼气2008，26（6）第13页：图3 沼气池产气与温度的关系曲线图 根据该文献，沼气其它参数与温度的关

28、系如表2所示：表2 温度与沼气生产的关系表(麦秸秆)产气潜力%产气率m3/m3天发酵时间天累计产气量m3/m3原料产气率m3/kg30801.52439.920.45053803.01542.800.535对比提高100%缩短37.5%增加7.21%18.9%当发酵温度低于30时各项指标下降更快，当低于10时沼气池几乎不产气。因此，提高沼气池的发酵温度是解决沼气技术的关键之一。而解决这一问题的重要手段之一是提高沼气池的保温性能。目前农村沼气池几乎没有保温，而超过1000m的中型沼气池也仅仅采用常规材料保温，保温层厚度约1015mm.保温效果很差。2. 沼气池大小与沼气发展的关系建造特大型沼气池

29、是沼气产业发展的根本出路通过简单计算就可以得出结论：沼气池的相对造价与沼气池大小成反比。意思说，沼气池越大，相对造价越低，反之越高。我国绝大部分沼气池都是只有几立方米的小型沼气池，大型沼气池业只有几千立方米。因此，其相对造价都很高。与造价相比，沼气池的大小与散热的关系更加密切。根据理论计算，沼气池的相对散热与沼气池大小成指数曲线关系其数学方程为： T=T0e-kX ，其中：X为时间，T=t-tf，T为沼气池温度与环境的温差，T0为最初的温差。t为沼气池温度，tf为环境温度，k=6h/CPa，h为传热系数，C为水的比热，P为水的密度，a为沼气池的边长。：X（时间）T（温度）tft0图4 沼气池温

30、度衰减曲线也即是说，沼气池越小，温度下降急剧加快。沼气池越大，沼气池的相对散热大大降低。正是由于这个原因，农村沼气池几乎不可能加热。这就是造成农村沼气池无法推广的根本原因。而1000m左右的沼气池业只能通过加热维持中温发酵。即使如此，加热沼气池所消耗的热量也高达产生热量的2040%以上，而高温沼气池还几乎是空白。出了散热问题以外，只有建造容量超过1万m以上的特大型沼气池才能从根本上解决每年20多亿吨生物质，年产气超过千亿m的生物质能源问题。3. 大型沼气池的物料分布问题目前的中型沼气池主要是粪便、污水浆状型沼气池。这种沼气池的特点主要是物料易于流动，物料进入和排除沼气池都很方便。但它的一个重要

31、问题是物料进入以后就很快与已经发酵的物料混合，这就容易出现发酵不足和发酵过度的情况。特别是对那些容易沉淀和漂浮的物料有可能长期停留在池内，而某些物料则出现严重发酵不足的情况。这些问题的出现一方面是生物质不能得到充分利用，另一方面则是沼气池有效容积大打折扣。对于大型秸秆沼气池，面积达到几百，甚至几千，容积达到上万m，物料分布不均将会更加严重。经常出现堆积、空洞、过度发酵和发酵不足的情况。因此，如何解决大型沼气池物料的时间分布和空间分布均匀的问题，是发展大型沼气池的重要问题之一。4. 大型沼气池除渣问题目前上千立方米的沼气池通常都是易于流动的奖状物料沼气池，而对于茎状物料的沼气池达到几百立方米都很

32、困难。其主要原因就是茎状物料的除渣问题。对于上万立方米的特大型沼气池而言，除渣问题也是制约沼气技术大型化的关键技术之一。5. 结论目前我国的沼气技术还处于小规模、低效率、低效益的原始作坊状态。开发高效率、高效益、大容量、规模化的沼气池是开发生物质能源产业的必经之路。而造成目前现状的关键问题在于高效保温、物料均匀分配、机械除渣和自动化技术。这四大技术难题的解决是沼气产业必须攻克的难关。三 大型、高效沼气池技术的可行性分析和系统解决方案要使沼气产业真正成为新能源支柱产业之一，必须从整体上解决这些技术问题，而不是单一解决个别问题。本专利权人业正是基于沼气产业的现状，发明了大型化、高效率沼气池的成套技

33、术，针对不同的问题从各个层面解决。同时，又使这些专利构成一个整体，我研究所不仅对户用沼气池创新并通过中国农村能源行业学会及河北省技术鉴定中心鉴定为国内领先水平，而且大中型沼气池不管是湿发酵中的低浓度与高浓度发酵和干发酵即纯秸秆发酵都发明了10项专利技术，在国内沼气行业都处于领先水平。从而形成一套完整的解决方案。1. 空气隔热保温沼气池技术 专利概况专利名称：（1）“无需保温大中型沼气池”，（2）全自动化进出料大中型沼气池 功能与效果解决沼气池散热问题，实现在任何高寒地区高温发酵，提高保温效果100倍以上，提高沼气池产气率3倍以上，相对于农村沼气池提高产气率10倍以上。按照实验室产气率，在高温发

34、酵条件下，产气率为3.0m/m天，我们的高效沼气池设计目标为1.5m/m天，争取达到2.0m/m天。通过不断的技术改进和科学研究，使沼气池产气率达到3.0m/m天，甚至更高是完全能够做到的。对于中小型沼气池散热损失小于沼气能量的1%。对于特大型沼气池散热损失小于0.5%。 结构和保温原理该专利利用空气的优良保温性能和廉价特性成功解决了沼气池的保温难题，其结构原理图如图1所示：1、地，2、沼气池底板空气夹层，3、沼气池底板，4、沼气池铡面外层，5、沼气池侧面内层，6、沼气池侧面空气夹层，7、沼气池，8、沼气池顶棚外层，9、沼气池顶棚内层，10、沼气池顶棚空气夹层，11、沼气池盖板，12、沼气池导

35、管。图5 空气隔热保温沼气池原理结构图 根据传热计算公式,沼气池散热主要与两个因素有关：保温材料的导热系数；保温层厚度。由于导热系数与散热成正比。因此，保温材料的导热系数越低，保温性能越好。根据专业文献，常见保温和沼气池建筑材料的导热系数见下表：表3 常用沼气池材料和保温材料传热系数表 数据来源于美传热与传质分析，E.R.G.埃克特、R.M.德雷克著。第819820页空气砖石棉纤维珍珠岩粘土混凝土导热系数w/moC0.0260.030.380.520.0550.0770.0480.0210.0621.280.811.4导热系数对比114.62.111.82.345.739.4从上表可以看到，空

36、气的保温效果是粘土的46倍，是混凝土的40倍，是石棉等常规保温材料的2倍。即，对于农村沼气池基本上没有保温，散热非常快。而对于大型沼气池，地板没有保温，绝大部分热量从地板散失。因此，从保温材料而言，如果采用空气保温至少提高保温效果2倍40倍。对于传统的沼气池保温，由于保温材料厚度有限，大约1020mm。而空气隔热保温，可以将空气保温层做1000mm，甚至更厚。空气保温厚度增加至少提高保温效果50倍。因此，如果考虑导热系数和保温层厚度的综合效果，采用空气隔热保温至少提高保温效果100倍以上。这个是理论数据，实际工程建造与应用上还需解决辐射与传导问题，这就是工艺，保温层厚度大易行成对流结论：如果采

37、用空气隔热保温可以在任何高寒地区实现高温发酵（发酵温度5554），而散热损失小于生产的沼气的能量的1%。提高沼气池产气效率3倍以上。2. 自动排气技术 专利概况专利名称：全自动安全排气法。双模储气柜排气现在不管国内与国外都使用鼓风机吹气法排气，设置空气压力保护器和沼气压力保护器防止涨破双模储气柜。工艺复杂浪费设备浪费电源。新工艺排气法不需要任何设备就可无人看管自动化排气。压力达到10kpa也不会涨破双模储气柜。但是为了提高产气率一般设计压力在5KPA以内。沼气池结构及基本原理本发明的主要特点是在沼气池发酵间两级厌氧发酵池连体建造，池中建池一体化建造。内池是一级厌氧池， 一级厌氧池外墙是二级厌氧

38、池。所以一级厌氧池外墙无需保温材料保温，胜似任何材料保温。其结构原理如图2所示：1为实现沼气技术产业化提供了技术保障。本专利还可以配套其它技术形成一个完整的沼气技术产业链： 空气隔热保温技术。对于特大型沼气池，散热损失可以降低到沼气能量的0.5%以下。 计算机自动化监控技术，对整个沼气池实现计算机自动化优化运行。 沼气渣生产有机肥料，发展现代有机农业。 废水综合处理。由于沼气生产过程实际上是一个废物厌氧处理过程。BOD、COD除去率达到85%以上，如果在配合好氧水处理工艺就可以达到国家污水处理排放指标。 功能与效果无需保温大中型沼气池技术的基础上，对特大型沼气技术的改进。特别是针对混杂物料、茎

39、状物料的分类发酵和分阶段发酵有了突破性发展。在结构上更加简单、安全、可靠，运行更加方便，建造成本大幅度下降。并且在进料、运行、除渣和控制等方面提供了详细的技术方案。结构与原理本专利的基本特征是将特大型沼气池分成若干单元，并且通过特种结构有机连接成一个整体。对于不同的物料、不同的发酵阶段可以按照不同的方式发酵，自动控制其发酵时间和方式。结构上简单、安全、可靠、造价低，是沼气技术的重大突破。由于本专利还没有公开，不便于提供详细细节。3. 沼气池成套技术沼气技术虽然原理简单，但涉及到生物、保温、物料控制等一系列关联过程，加上我们长期忽略它的成套技术开发，使得这一技术始终在原始层面上徘徊。本专利权人抓

40、住保温、物料分布和除渣、自动安全排气、自动进料排料、自动顺反循环、二次阳光利用、热吸附、温控棚、等关键问题开发出了适合于建造大、中、小型，适合于各种物料的高效沼气池技术。专利1：空气隔热保温沼气池；专利2：无需保温沼气池；专利3：自动化进出料沼气池。专利4：自动排气沼气池、专利5：自动顺反循环沼气池。专利6：二次阳光利用沼气池。专利7：热吸附温控沼气池、专利8：连体自动调节池沼气池。专利9：多连体一体化沼气池、专利10：秸秆发酵新方法。这10个专利构成了大型、高效沼气池成套技术。这一成套技术的基本功能有： 在任何高寒地区实现高温发酵（5565），保温效果比传统保温提高100倍以上，散热损失不超

41、过所产生的能量的1%。 保证物料分布均匀，不出现堆积、空洞、发酵不足和发酵过度的情况。 除渣方便，可实现自动化除渣。 利于自动化运行，可根据不同物料和不同的发酵阶段按照不同的运行方式发酵，以保证系统的最优化运行。 可建造大、中、小各型沼气池，有效容积可达数万m以上，每天产气达到10万m以上。 产气率大幅度提高，设计产气率达到1.5m/m天，争取实现2.0 m/m天，研究发展目标3.0 m/m天以上。 结构简单，造价低，寿命长（可达50年）。 相对造价至少降低60%以上。四市场发展策略 根据沼气产业的特点和国际国内的市场环境，我们制定了农村沼气产业和规模化的大型沼气产业的两种发展模式。1. 沼气

42、产业发展总体策略总体战略目标：以技术为龙头，充分利用国际、国内的有利条件，3年以内把我们的科技研究所建设成为一个国内最大的沼气产业研究机构，5年以内建设成为产值达到50100亿的大型沼气产业技术开发公司、工程建设公司和新能源供应公司。10年以内把我们的公司建设成为一个集生态环境、生态能源、生态农业和生态养殖于一体的现代新能源公司。第一阶段：发展集约化农村沼气池、中型废物利用沼气池和大型产业化秸秆沼气系统。第二阶段：建立生态环境-生态能源-生态农业-生态养殖综合循环系统。2. 农村沼气池的发展策略 基本特点改变单户建设沼气池的传统模式，建立集约化的农村沼气供应新模式。目前的农村沼气池主要是以户为

43、单位的小型沼气池，每户约8m左右。小型沼气池不仅建设成本高，而且运行成本、管理成本更高。由于长期无人管理，绝大部分农村沼气池均处于低效率，甚至完全停止运行状态。所以，目前的农村沼气池推行越来越困难。为此，我们确立了农村沼气池集约发展策略。即，以100户左右为单元建立高效沼气池，特别是针对北方市场建立供热、供气、供电一体化沼气产业化模式。该模式的基本内容包括：1. 沼气池规模：每口1001000m的高效沼气池2. 供能户数：100户1000户左右3. 供能内容：供气（煮饭、生活）、供热（用余热取暖）、动力燃料（富裕沼气可压缩、收集、建立集约化天然气动力燃料公司）。4. 成立沼气池服务公司，对沼气

44、池的运行、经济效益和维护进行统一运作和管理。 运作模式：建立农村能源产业合作公司 在欧洲已普遍建立居民能源产业合作公司。基本方式为：小城镇居民以资源出资方式建立新能源合作公司。每年不仅自己供应新能源，而且产生商业效益分红。我国政府给予巨大的惠民政策，建立农村能源合作公司更具备条件。可在北方进行试点。 商业运作模式 第一步：重点开发农村沼气市场。在全国50%以上的县市设立合资公司，在75%以上 的乡镇设立代理点。 合资公司我方以技术和管理入股的方式实现控股，所占股份30%。每个股份公司注册资本5001000万元。最好选择当地政府的国有企业。 第一年建设1001000m左右的农村沼气池500座，第

45、二年5000座，第三年5万座，5年内实现全国农村沼气池普及，达到15万座。3. 大型沼气池发展战略要开发沼气产业最终必须走建设大型沼气池的道路。其发展策略初步计划如下： 第一年完成年产3000万m（10万m/天）的大型沼气池立项，并开工建设，2年内完成。 与国家的大型能源公司合作，建设合资的沼气能源公司。5年内建设特大型沼气池10座。最大单个沼气池容量达到10万m（我们已经有这样的专利技术），年产沼气6000万m。公司年产沼气总量达到35亿m。实现年销售收入610亿元。10年内实现年销售收入100亿元以上。4. 开发节能型废物利用沼气池对于废物利用的中型沼气池，需要根据不同废物的特点着重解决沼气技术多样化问题，形成各种针对性强的专业技术。以下技术是需要着重解决的问题