沼气工程热量衡算.doc

沼气工程热量衡算一.沼气工程需热量计算1.罐体总热损值根据我国的年平均温度，将沼气工程按照东北（0℃） 、北方（10℃） 、南方（15℃）三个地区考虑东北（0℃） 北方（10℃） 南方（15℃）厌氧罐容积（m3）每天耗煤（kg）每年耗煤量（t）每年燃煤费（万）每天耗煤（kg）每年耗煤量（t）每年燃煤费（万）每天耗煤（kg）每年耗煤量（t）每年燃煤费（万）300 31.2 11.4 1.37 22.3 8.1 0.98 17.8 6.5 0.78500 45.3 16.5 1.98 32.3 11.8 1.41 25.9 9.5 1.13800 62.2 22.7 2.72 44.4 16.2 1.94 35.5 13.0 1.551000 71.7 26.2 3.14 51.2 18.7 2.24 41 15.0 1.801200 81.8 29.9 3.58 58.4 21.3 2.56 46.7 17.0 2.051500 89.2 32.6 3.91 63.7 23.3 2.79 51 18.6 2.232000 114.3 41.7 5.01 81.6 29.8 3.57 65.3 23.8 2.86（1）厌氧罐罐体的理论热损失值 Q1见表1：注：散煤的热值6000kcal/kg，按锅炉实际热效率53%计算，得到煤的热值为6000*4.178*0.53=13280 kJ/kg；散煤价格1200元/吨。

2）由于实际安装过程对保温性能有影响，实际热损失考虑1.6的误差因子，则厌氧罐实际的热损失值见表2：东北（0℃） 北方（10℃） 南方（15℃）厌氧罐容积（m3） 每天耗煤（kg）每年耗煤量（t）每年燃煤费（万）每天耗煤（kg）每年耗煤量（t）每年燃煤费（万）每天耗煤（kg）每年耗煤量（t）每年燃煤费（万）300 49.9 18.2 2.19 35.7 13.0 1.56 28.5 10.4 1.25500 72.5 26.5 3.17 51.7 18.9 2.26 41.4 15.1 1.82800 99.5 36.3 4.36 71.0 25.9 3.11 56.8 20.7 2.491000 114.7 41.9 5.02 81.9 29.9 3.59 65.6 23.9 2.871200 130.9 47.8 5.73 93.4 34.1 4.09 74.7 27.3 3.271500 142.7 52.1 6.25 101.9 37.2 4.46 81.6 29.8 3.572000 182.9 66.8 8.01 130.6 47.7 5.72 104.5 38.1 4.582.物料加热所需热量公式：Q=Cm△t式中：C=4.2KJ/kg*℃；m 为需要加热的物料量；△t 为物料升高的温度。

进料温度东北按照平均6度计算，北方按照10度计算，南方按照15度计算，对不同地区，不同规模的沼气工程，原料升温至35℃，物料加热所需热量 Q2列于表3：东北（0℃） 北方（10℃） 南方（15℃）厌氧罐容积（m3）每天进料量（t）　每天耗煤（kg）每年耗煤量（t）每年燃煤费（万）每天耗煤（kg）每年耗煤量（t）每年燃煤费（万）每天耗煤（kg）每年耗煤量（t）每年燃煤费（万）300 15 137.5 50.2 6.02 118.6 43.3 5.19 94.9 34.6 4.16500 25 229.3 83.7 10.04 197.7 72.2 8.66 158.1 57.7 6.92800 40 366.9 133.9 16.07 316.3 115.4 13.85 253.1 92.4 11.091000 50 458.6 167.4 20.08 395.3 144.3 17.31 316.3 115.4 13.851200 60 550.3 200.8 24.10 474.4 173.2 20.78 379.5 138.5 16.621500 75 687.9 251.1 30.13 593 216.4 25.97 474.4 173.2 20.782000 100 917.1 334.7 40.17 790.7 288.6 34.63 632.5 230.9 27.73.厌氧罐所需热量厌氧罐所需热量 Q＝Q1+Q2+Q3-Q4Q1——反应罐总热损失；Q2——原料升温所需热量；Q3——反应罐内水分蒸发带走的热量；Q4——厌氧反应放出的热量。

反应罐内水分蒸发带走的热量 Q3和厌氧发酵产生的热量 Q4，两者都很小，并且相互抵消，可忽略不计东北（0℃） 北方（10℃） 南方（15℃）厌氧罐容积（m3） 每天耗煤（kg） 每年耗煤量（t） 每年燃煤费（万） 每天耗煤（kg） 每年耗煤量（t） 每年燃煤费（万） 每天耗煤（kg） 每年耗煤量（t） 每年燃煤费（万）300 187.4 68.4 8.21 154.3 56.3 6.75 123.4 45 5.41500 301.8 110.2 13.21 249.4 91.1 10.92 199.5 72.8 8.74800 466.4 170.2 20.43 387.3 141.3 16.96 309.9 113.1 13.581000 573.3 209.3 25.10 477.2 174.2 20.9 381.9 139.3 16.721200 681.2 248.6 29.83 567.8 207.3 24.87 454.2 165.8 19.891500 830.6 303.2 36.38 694.9 253.6 30.43 556 203 24.352000 1100.0 401.5 48.18 921.3 336.3 40.35 737 269 32.28则厌氧罐所需的总热量 Q 见表4：二.产值和能耗拐点的计算1.拐点定义产能：沼气工程产生的沼气产值。

（即收入）耗能：加热原料所需的费用 （即支出）拐点：当产能与耗能相等时，可以看做拐点，随着沼气工程规模的增大， “耗能/产能”比（即支出/收入比）逐渐增小说明：（1）拐点计算周期为1年；（2）东北地区、北方地区、南方地区耗能差别较大，需分别计算；（3）调粪水温度不同，耗煤量差别也较大；（4）耗能分燃煤锅炉、燃气锅炉、发电余热回收三种情况；（5）1000m3以上的沼气工程，考虑发电余热回收；（6）发酵温度按35℃计算，产气率按0.8计算，CSTR 工艺停留时间按20天计算；2.沼气工程产值不同规模的沼气工程，所产生沼气产值列于表5：厌氧罐容积（m3） 一天产生的沼气量（m3） 一年产生的沼气量（m3） 一年所产沼气燃烧可提供的热量（KJ） 一年产生的沼气产值（万元）300 240 87600 1101132000 13.1500 400 146000 1835220000 21.9800 640 233600 2936352000 35.01000 800 292000 3670440000 43.81200 960 350400 4404528000 52.61500 1200 438000 5505660000 65.72000 1600 584000 7340880000 87.6说明：沼气价格1.5元/m3；沼气热值根据标准沼气（CH4含60%）的热值2182OKJ/m3计算。

计算过程中，沼气锅炉热效率取80%；考虑热水在循环过程中的热损失等，参照燃煤锅炉，取0.72的校正因子则沼气可以提供的热值为：2182OKJ/m3*0.8*0.72=12570KJ/m33.燃煤锅炉拐点（1）假设煤的价钱为1200元/吨，则支出/收入比见表6：东北（0℃） 北方（10℃） 南方（15℃）厌氧罐容积（m3）一年产生的沼气产值（万元）每年燃煤费（万） 耗能/产能比值 每年燃煤费（万） 耗能/产能比值 每年燃煤费（万） 耗能/产能比值300 13.1 8.21 0.627 6.75 0.515 5.41 0.413500 21.9 13.21 0.603 10.92 0.499 8.74 0.399800 35 20.43 0.584 16.96 0.485 13.58 0.3881000 43.8 25.10 0.573 20.90 0.477 16.72 0.3821200 52.6 29.83 0.567 24.87 0.473 19.89 0.3781500 65.7 36.38 0.554 30.43 0.463 24.35 0.3712000 87.6 48.18 0.550 40.35 0.461 32.28 0.368（2）假设煤的价钱为1000元/吨，则支出/收入比见表7：（3）假设煤的价钱为800元/吨，则支出/收入比见表8：东北（0℃） 北方（10℃） 南方（15℃）厌氧罐容积（m3）一年产生的沼气产值（万元） 每年燃煤费（万） 耗能/产能比值 每年燃煤费（万） 耗能/产能比值 每年燃煤费（万） 耗能/产能比值300 13.1 5.47 0.418 4.69 0.358 3.76 0.287东北（0℃） 北方（10℃） 南方（15℃）厌氧罐容积（m3）一年产生的沼气产值（万元） 每年燃煤费（万）耗能/产能比值 每年燃煤费（万） 耗能/产能比值 每年燃煤费（万） 耗能/产能比值300 13.1 6.84 0.522 5.63 0.430 4.51 0.344500 21.9 11.02 0.503 9.1 0.416 7.28 0.333800 35 17.02 0.486 14.13 0.404 11.32 0.3231000 43.8 20.93 0.478 17.42 0.398 13.93 0.3181200 52.6 24.86 0.473 20.73 0.394 16.58 0.3151500 65.7 30.32 0.461 25.36 0.386 20.29 0.3092000 87.6 40.15 0.458 33.63 0.384 26.9 0.307500 21.9 8.82 0.403 7.58 0.346 6.07 0.277800 35 13.62 0.389 11.78 0.337 9.43 0.2691000 43.8 16.74 0.382 14.52 0.332 11.61 0.2651200 52.6 19.89 0.378 17.28 0.329 13.82 0.2631500 65.7 24.26 0.369 21.13 0.322 16.91 0.2572000 87.6 32.12 0.367 28.03 0.320 22.42 0.256从表中数据对比可以看出，随着燃煤价格的上涨，燃煤锅炉的运行费用已经成为制约沼气工程的关键因素。

4.沼气锅炉拐点不同地区、不同规模的沼气工程，通过沼气锅炉提供热量，则需要的沼气量和支出/收入比见下表：（1）东北（0℃）表9：厌氧罐容积（m3） 一天产生的沼气量（m3） 每天耗煤（kg） 需要热量（kJ/天） 每天所需沼气量（m3） 耗能/产能比（沼气量比）300 240 187.4 2488672 198 0.825500 400 301.8 4007904 319 0.797800 640 466.4 6193792 493 0.7701000 800 573.3 7613424 606 0.7571200 960 681.2 9046336 720 0.7501500 1200 830.6 11030368 878 0.7312000 1600 1100 14608000 1162 0.727（2）北方（10℃）表10：厌氧罐容积（m3） 一天产生的沼气量（m3） 每天耗煤（kg） 需要热量（kJ/天） 每天所需沼气量（m3） 耗能/产能比（沼气量比）300 240 154.3 2049104 163 0.679500 400 249.4 33。