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术语表 · 燃料与氢能

厌氧消化

在无氧条件下由微生物分解有机物,产生沼气和可作肥料的富营养沼渣。

厌氧消化(AD)分四个生物阶段:复杂高分子水解,产酸生成挥发性脂肪酸,产乙酸生成乙酸和氢,最后是产甲烷阶段,由古菌把这些中间产物转化为甲烷和 CO2。

Buswell 方程(葡萄糖):C6H12O6 → 3 CH4 + 3 CO2

关键设计参数:

  • 温度:中温 35–42 °C(最常见,运行稳定)或高温 50–57 °C(更快、杀灭病原体更彻底,但更敏感)
  • 水力停留时间:中温 20–40 天,高温 12–20 天
  • 有机负荷率:湿式全混反应器为每 m3 每天 2–5 kg 挥发性固体
  • pH 6.8–7.5,碳氮比保持在 20–30:1

单位甲烷产率从牛粪的每 kg 挥发性固体约 0.2 m3 CH4,到餐厨垃圾和油脂的 0.45–0.5 不等。粪便与高产率原料混合发酵是标准做法。工艺失败通常是过载后氨抑制或挥发性脂肪酸累积造成的。沼渣保留了原料中大部分氮、磷、钾,可以替代化肥,但敞口储存会排放残余甲烷和氨。污水处理厂用厌氧消化稳定污泥,所产沼气往往能满足厂内 50–80% 的用电。

相关术语

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  • 沼气

    由粪便、餐厨垃圾、污水污泥和能源作物等有机物厌氧消化产生的混合气体,约含 50–70% 甲烷和 30–50% CO2。

  • 生物天然气(RNG)

    提纯到甲烷含量 95% 以上、达到天然气质量标准的沼气,可注入燃气管网或用作车用燃料。

  • 热电联产(CHP)

    用一种燃料同时产生电力和有用热量,总效率可达 75–90%,而纯发电厂约为 35–60%。

  • 甲烷泄漏

    石油、天然气和煤炭供应链中因泄漏、放空和燃烧不完全而意外释放的甲烷,常以产气量的百分比表示。