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农业部沼气科学研究所

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科研成果

作者: 发布时间: 来源:

项目名称:沼气工程及玻璃钢沼气池成套检测技术与装置

完成人员:冉毅、席江、丁自力、陈子爱、贺莉、王超、彭德全、罗涛

完成单位:农业部沼气产品及设备质量监督检验测试中心

完成时间:20131月——201512月。

一、项目意义

我国农村沼气建设和利用到了转型期和新的发展期,农业部已调整沼气发展结构,生物天然气工程,特大型和大、中型沼气工程将是农村沼气“十三五”规划中的重点建设内容。截止2014年底,全国有各类沼气工程10.3万座,户用玻璃钢沼气池有60万口,沼气工程和玻璃钢沼气池的检测成了关系产品质量和工程建设质量、运行效果至关重要的环节,涉及玻璃钢沼气池的标准是技术条件标准,离成熟的试验方法还有距离,涉及沼气工程现有的标准多为设计、验收规范,对检测方法、检测技术实际操作层面未提及,目前对沼气工程部分参数测定参照户用沼气的检测方法;沼气工程的产气量、池容产气率、沼气成分分析等,没有检测方法或从检测方法到实际应用有一定的距离。本研究从检测中心实际工作出发,基于检测试验一线的工作,研究了沼气工程和玻璃钢沼气池的成套检测方法,研发了检测装置,成为评价玻璃钢沼气池产品质量、沼气工程建设质量和运行效果的重要手段。

二、技术水平

1、检测技术相关的研究项目较少,沼气工程和玻璃钢沼气池检测技术的研究更少,本研究成果具有新颖性、科学性、实用性。

2、检测技术研究的载体覆盖了目前所有规模的沼气工程,小型、大中型和特大型,玻璃钢沼气池是商品化沼气沼气池的主要类型,本项目的检测方法与技术具有较广泛的适用性。

3、本项目重点对沼气工程检测过程中涉及的4项技术瓶颈和玻璃钢沼气池的2项检测技术难题进行突破,研究出了科学合理、切实可行的成套检测方法与技术。技术创新性和解决的技术难题体现在以下6点:

1)厌氧发酵罐密闭空间的池容测定。沼气厌氧发酵罐投料以后,一般情况下不允许敞开,在一个密闭的罐体内,需要测定其池壁厚度、池体内空的直径和高度,难度较大,本项目探索出一个可靠的方法,选取合适的仪器设备来解决该难题;

2)厌氧发酵罐发酵温度检测。沼气工程厌氧发酵罐池容范围较大,发酵料液不均匀,发酵罐内部有搅拌器和加热管道等设备影响热量分布,导致温度不均,对其温度的测定方法就要考虑多种因素,即要符合统计学原理,又要符合沼气工程和生产应用实际,将温度测定误差控制在统计学允许范围内,本项目研究出了科学合理的温度测试方法来解决该问题;

3)不规则的沼气工程构筑单元容积的测定。沼气工程构筑物大多为规则的几何体,少数为不规则的形状,如发酵罐、储气柜、脱硫塔等,怎样对其容积进行精确测定是一道难题。本研究成果基于计算机模拟,采用ProE软件对沼气工程不规则形状的构筑物和设施设备容积进行精确测定;

4)沼气、沼肥成分,产气量和沼液水质的检测。沼气工程从投料产气到下一次进料的过程,产气量随时间推移是一个正态分布的曲线,沼气成分也是在一定范围内不断的变化,在现有的研究基础上,产气量测定时间段的选择尤为重要,沼气成分测定时间,测定次数的选取也是值得研究的问题。沼液水质测定过程中,沼液取样,保存时间的限制,现场检测和实验室检测之间的偏差范围,本项目检测技术相关的研究在中文核心期刊发表文章2篇,已申报发明专利3项。

5)玻璃钢沼气池多为不规则的形状,特别是水压间的形状,测定其容积较为困难,本研究通过计算机模拟技术测算其容积,精度高,方便快捷,该测试方法已发表在《中国沼气》。

6)玻璃钢沼气池气密性试验和荷载试验较为困难,气密性要考虑密封问题、特别是池拱,荷载要考虑均匀受力问题,本研究采用介质水来密封和荷载对玻璃钢沼气池气密性检测和荷载检测偶联,已制备检测装置2套,检测方法已获发明专利授权1项,实用新型专利4项。

4、项目鉴定结论:经农业部沼气科学研究所组织行业内专家对该科技成果进行评审,评审结果为国内领先。

三、社会经济效益

3年来农业部沼气产品及设备质量监督检验测试中心应用本研究成果(标准、检测方法、试验装置)检测玻璃钢沼气池104套,检测沼气工程63座,为行业发展起到了规范市场、提高质量的作用,同时检测费收入200万元;

玻璃钢沼气池的检测方法和检测装置被至少4家生产企业作为出厂检验的重要手段。如:北京合百意生态能源科技开发有限公司、河北可耐特玻璃钢有限公司、成都顺美国际贸易有限公司、成都泓奇实业股份有限公司等。近10年来,累计出厂玻璃钢沼气池和玻璃钢小型沼气工程50余万套,本研究成果作为出厂检验的重要手段确保了产品出厂质量。

本项目通过对沼气工程和玻璃钢沼气池检测技术的完善,检测装置的研制,促进了沼气工程和商品化沼气池产业化发展。本研究集成了沼气工程和玻璃钢沼气池的检测方法,研制出了检测装置,制定和修订了玻璃钢沼气池的农业行业标准,研究成果用于质检中心的检测工作和多家企业的出厂检验;该研究还完成了沼气工程3大系统建设指标和3大系统运行参数检测的研究,并应用于质检中心日常检测工作,有效的保障了沼气工程建设质量和运行效果,应用前景广阔,经济效益和生态效益显著。