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时间：2014-09-25 22:10:03 阅读量：0次 所属分类：科技论文
摘要：新疆具有丰富的沼气原材料资源，但气候因素成为制约沼气推广利用的瓶颈。针对新疆的气候特征，阐明了新疆沼气利用过程中的优势及存在的主要问题，对沼气池如何越冬并能平稳产气提出了思路和建议。
摘要：新疆具有丰富的沼气原材料资源，但气候因素成为制约沼气推广利用的瓶颈。针对新疆的气候特征，阐明了新疆沼气利用过程中的优势及存在的主要问题，对沼气池如何越冬并能平稳产气提出了思路和建议。
关键词：新疆;沼气;气候;越冬
沼气是由有机物质如人畜粪便、秸秆、杂草、垃圾、污水、污泥、工业有机废料等在厌氧条件下，通过各类厌氧微生物的分解代谢而产生的一种多组分的混合气体。它的主要成分是甲烷、二氧化碳和少量的一氧化碳、氢、氧、硫化氢、氮等，其中甲烷大约占60%-70%，在标准状态下，1立方沼气的发热值为21.34～27.20兆焦耳，折标准煤0.74公斤。
新疆地处祖国西部边陲，绿洲小城镇大都自然条件十分恶劣，生态环境极为脆弱。实施沼气工程建设项目，把部分畜禽和秸秆所产沼气收集起来并有效地利用，不但能减少向大气中的排放量，有效地减轻大气“温室效应”，还可以改善绿洲小城镇的环境污染问题，经济效益也十分显著，具有能源、环保、生态及经济的多重功能。浓度、接种物、PH值、温度会影响到沼气的产量，但影响沼气产量的关键性因素还是决定于发酵温度。
1.新疆农村大力发展沼气的有利条件
新疆地域辽阔，养殖业与畜牧业发达，是我国的第二大牧区，农作物秸秆、牲畜与家禽粪便和人粪尿是很好的沼气发酵原料，其中有机废弃物是很好的生物质能，在农村的发生量也最大，因此具有丰富的沼气原料资源。随着农业、牧业的大力发展，农村的粪便资源是越来越多，也越来越丰富，有统计资料显示，2002年末全区牛存栏数达365.56万头(只)，羊存栏达到3355.21万头，猪存栏数达到144.27万头，全区年粪便总量达4696.75万吨，可年产沼气50亿立方米，其中农村人均占有人畜粪便4吨，沼气资源400立方米[1]。2005年，全疆仅牲畜出栏就达5333.6万头(只)，到2005年末，全区牛存栏数达到504.16万头;羊存栏数达到4355.5万只;猪存栏数达到238.38万头;家禽存栏数达到5676.08万只[2]。除此之外，新疆农村人每年排泄物总量239.55×104吨，新疆2005年各种农作物秸秆的资源总量为1985.5×104吨，这些均为沼气的原材料提供了充足的保证[3]。
2.目前新疆农村发展沼气存在的问题
2.1 宣传力度及资金支持不够
虽然近年来新疆沼气的利用取得了长足的进展，但是对沼气的利用思路仍停留在“电灯烧饭”这样的一个层次上。加之新疆的煤炭、天然气等资源相对于内地的一些省份来说更为丰富一些而认为发展沼气的意义并不重大，对于沼气、沼液、沼渣的综合利用宣传不够，导致农民的积极性不高。国家的资金扶持有限，发展沼气的大部分资金还需要农牧民自筹，这样势必影响了农牧民发展沼气的积极性。
2.2重建轻管现象仍普遍存在
截止到2009年4月底，全区已经建成的沼气用户有23.25万户，但是在部分地区，由于发酵温度、地质条件等问题制约了沼气的发展[4]。随着农村劳动力不断向城市转移，留守的老人和孩子已不能胜任日常的沼气池维护，因此出现建库积极，刚开始沼气池还用，一段时间之后气量减少，甚至不再产气等现象。而专业技术人员的缺乏，也直接导致“病池”、“废池”的出现，甚至最后沼气池直接成为“垃圾池”。
2.3沼气池的越冬管理是最大的难题
沼气的发酵适宜的温度为30-35℃[5]，也有研究表明气温低于6℃沼气池停止产气[6]。新疆在气候带上分属于寒冷(南疆)和严寒(北疆)地区，一年之中采暖期就长达六个月，北疆大部分地区在十月份平均气温在8℃左右，勉强可以产气，但是到了十一月份，气温更低，有些普通的沼气池就无法产气，南疆与北疆相比气温稍高，但到了十二月份普通沼气池也无法产气[4]，因此，沼气在新疆寒区的应用主要受限于温度的影响，集中体现在发酵温度低、产气少，所以制约新疆沼气利用大面积推广的最大难题也就是沼气池的越冬管理。如果温度偏低，沼气池产气量低，甚至直接威胁到沼气池的正常使用，当冬季温度过低时沼气池停止发酵，温度更低沼气池还有冻裂报废的危险，因此北方的沼气的普及和利用明显落后于南方地区。
.3.新疆农村发展沼气存在的问题的应对策略
3.1加大宣传力度
沼气的利用具有良好的经济及社会效益，据测算，一个10立方的沼气池，北疆地区的农户使用每年可节省燃料费用588元，南疆可以节省777元;同时沼气池中产生的沼液含有丰富的氨基酸等物质，被称为“生物农药”，而且无毒无害，每年可以为农户节省农药费用50元左右[7]，由于沼气替代了烧煤和秸秆，使煤、秸秆、树枝等燃料的使用大大减少，平均每户农家一年可节约柴草、秸秆3000吨，相当于0.3hm2 的林木生长量[8]，对农村居住环境的改善则更为明显。新疆农业人口1200万，其中少数民族占70%以上，几乎家家都有牲口圈养殖牛羊等牲口，而且喜好独立的院落，产沼气原材料来源丰富，沼气池一旦建好可以为生活提供燃气，沼渣、沼肥及沼液的综合利用又可以促进养殖业和家庭园艺的发展，因此应大力的宣传，让农牧民从经济上尝到甜头，从被动接受到主动去接受，这样才能促进沼气的大发展。
3.2重视后期管理
沼气的利用不单单是建好沼气池就一劳永逸。对于沼气池来说，“三分建，七分管”，说明后期的管理更为重要，如果只使用，轻管理，不及时的对沼气池进行日常的养护，必然导致少出气甚至是不出气。农牧民对沼气的利用及管理技术接受的能力有限，这就导致后期管理跟不上，因此，农牧民的掌握的沼气池综合利用及管理知识还有待于提高，这就需要专门的专业人员对农牧民进行培训。
3.3做好沼气池的越冬管理
新疆除了有丰富的沼气发酵原材料之外，还有非常丰富的光热资源，全区每年日照在6小时之上的天数在250-325天，年平均日照时数为2500-3600小时，太阳能资源非常丰富。而温度对沼气的产量起关键作用，充分利用太阳能接收系统通过介质将热能传递给沼气池，从而提高沼气池的发酵温度，是一种能源利用的新途径，生物质热能沼气池增温层60-70天换料，一年换2-3次，可以使沼气池越冬产气[9]。
新疆有丰富的太阳能资源，为了充分利用在沼气的选址上就应该有一定的要求，比如应该选在向阳的一面，最好建在塑料大棚内，这样可以利用大棚进行增温;同时也可以在沼气池中设置热交换管道，用太阳能热水器中的热水在热交换管道内进行热循环，提高沼气池的发酵温度[10]。太阳能给沼气池加热，在连续阴雪天气下，利用沼气锅炉也能维持沼气池在10℃发酵温度，保证沼气池全年连续高效的产气[11,12]，太阳能热交换系统可以采用防冻液乙二醇作为热媒进行流动换热[13]。
在地下水位比较低的地区则更为合适，在沼气池周围要挖防寒沟，给沼气池设置松散的、导热率低的农业废弃物[14]。也可以采取沼气池和青料贮存池结合的方法,在沼气池周围增建环形的青料贮存池作为青料贮存空间, 这样青贮池中的较高温度可提高沼气池周围的温度, 进而增加沼气池中的得热量, 或者是减少了沼气池中的向外传热量, 提高沼气池的产气率[15]。沼气的日常管理要做到勤出料、勤换料。新疆寒区昼夜温差较大，因此晚间更应该做好沼气池的防寒保温。
在一些条件较为适合的地区，也可以对沼气池采用地源热泵增温系统，通过地下水热源对沼气池进行增温，严寒的气候下也能使发酵器稳定运行[16]。
4.结论
新疆有丰富的沼气原材料资源，但制约沼气推广的最大因素是新疆处在寒冷和严寒气候带，为了能使沼气正常利用，可采用太阳能增温技术、沼气池新型设计技术、地源热泵增温系统等使沼气池平稳过冬，增加出气量，提高沼气的利用水平。
参考文献
[1]马跃峰.新疆农村沼气发展布局[J].工作论坛.2003,6:58-60
[2]新疆维吾尔自治区统计局编.2005 年新疆农村社会经济统计年鉴[M].新疆人民出社.2005.34-46
[3]谭祖琴.新疆农村户用沼气推广应用研究.新疆农业大学硕士论文.2008.5
[4]刘军林,李盛林.新疆户用沼气池现状及影响其发展的因素分析[J].新疆农垦科技.2010,(4):73-75
[5]Schutz H, SeilerW, Conrad R. Influence of soil temperature on methane emissionfrom paddy fields[J]. Biogeo chemistry. 1990, 11: 77 – 95
[6]王印昌等.北方寒冷地区沼气池保温技术及效益分析[J].中国沼气.1990, l8 (1):19-22
[7]马芳,袁雅梅,刘德江等.新疆农村发展沼气池经济效益分析[J].新疆农业科技.40
[8]谭祖琴,杨闯,徐文修等.阜康市户用沼气建设现状及问题分析[J].能源与环境.2008,5:102-103
[9]隋文志,胡广民,李鹏等.北方寒区生物质热能沼气池越冬产气技术研究[J].中国沼气.2009,27(6):34-37
[10]刘伟,高海,刘晓莉.寒冷地区户用沼气冬季产气存在的问题及解决方法[J].现代农业科技.2010,(24):264-265
[11]袁银梅.太阳能电池最大功率跟踪的线性近似法分析[J].节能技术.2011,29(3):230-232
[12]张锦绣,梁新刚,王刚.一种计算空间电池阵输出的新方法[J].节能技术.2005,23(2):112-115
[13]王思莹,谭羽非.寒区太阳能和沼气锅炉联合增温系统及试验研究[J].节能技术.2011,4(29):364-371
[14]杨树生,杨坤,王世仙.生物质发酵升温提高沼气池的池温和保温技术[J].可再生能源.2007(3):88-91
[15]董海荣,韩春咏,王力忠.寒冷地区农村青料贮存对产沼气的影响[J].安徽农业科学.2011,38(11):5782- 5783
[16]陈泽兴,刘建禹,李文涛.寒区沼气发酵地源热泵增温系统的初步研究[J].农机化研究.2011,(3):219-222
