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1 前言&M.KALTSCHMITT,F.SCHOLWIN3

1.1 目的3

1.2 方法3

1.3 内容4

1.4 目标群体4

1.5 范围定义4

1.5.1 技术4

1.5.2 底物4

1.5.3 数据有效性5

1.5.4 数据范围5

2 厌氧发酵原理&J.FRIEHE,P.WEILAND,A.SCHATTAUER6

2.1 沼气的产生6

2.2 反应器的环境条件7

2.2.1 氧气7

2.2.2 温度8

2.2.3 pH8

2.2.4 营养物供给8

2.2.5 抑制物9

2.3 运行参数10

2.3.1 发酵罐的有机负荷和停留时间10

2.3.2 容积产气率、单位产气率和降解率12

2.3.3 混合12

2.3.4 产沼潜力和产甲烷反应12

2.4 参考文献14

3 沼气生产技术&J.POSTEL,U.JUNG,EL.FISCHER,F.SCHOLWIN,T.WEIDELE,H.GATTERMANN,A.SCHATTAUER,P.WEILAND16

3.1 不同流程的特征与区别16

3.1.1 发酵底物中的干物质含量16

3.1.2 进料类型17

3.1.3 发酵相数和级数17

3.2 工艺设计17

3.2.1 底物管理19

3.2.2 沼气生产34

3.2.3 沼肥的储存49

3.2.4 储存沼气50

3.3 相关工程准则53

3.4 参考文献53

4 常见底物描述&J.FRIEHE,P.WEILAND,A.SCHATTAUER55

4.1 农业底物55

4.1.1 粪便55

4.1.2 能源作物56

4.2 来自农产品加工行业的底物58

4.2.1 啤酒生产58

4.2.2 酒精生产58

4.2.3 生物柴油生产59

4.2.4 土豆加工（淀粉生产）59

4.2.5 制糖59

4.2.6 水果加工59

4.3 规定的纯植物副产品59

4.4 纯植物副产品的数据资料和产气量60

4.5 枝条和杂草修剪62

4.6 景观管理62

4.7 参考文献62

4.8 附录64

5 沼气工程运行&J.LIEBETRAU,J.FRIEHE,P.WEILAND,A.SCHREIBER65

5.1 生物反应的监测参数65

5.1.1 沼气产率65

5.1.2 沼气成分66

5.1.3 温度66

5.1.4 进料量和进料位66

5.1.5 底物特性67

5.1.6 有机酸含量的确定67

5.1.7 pH69

5.1.8 微量元素的含量69

5.1.9 氮、铵、氨69

5.1.10 浮渣层70

5.1.11 泡沫71

5.1.12 工艺评估71

5.2 沼气工程监测和自动化71

5.2.1 总线传输73

5.2.2 编写控制程序73

5.2.3 可视化应用73

5.2.4 数据采集73

5.2.5 反馈工艺控制74

5.3 启动和正常运行的工艺控制75

5.3.1 正常运行75

5.3.2 启动工艺75

5.4 干扰管理79

5.4.1 工艺干扰的原因79

5.4.2 处理工艺干扰80

5.4.3 处理技术故障和问题81

5.5 运行可靠性81

5.5.1 职业安全和设备安全81

5.5.2 环境保护83

5.6 沼气工程优化须知84

5.6.1 技术优化85

5.6.2 分析沼气工程整体效率（在能量流基础上使用底物）85

5.6.3 经济优化86

5.6.4 最小化环境影响86

5.7 参考文献86

6 沼气处理和利用&M.WEITHAUSER,F.SCHOLWIN,ER.FISCHER,J.GROPE,T.WEIDELE,H.GATTERMANN89

6.1 沼气提纯和加工89

6.1.1 脱硫89

6.1.2 干燥93

6.1.3 去除二氧化碳94

6.1.4 除氧95

6.1.5 去除其他微量气体95

6.1.6 并入天然气管网96

6.2 沼气热电联产96

6.2.1 带内燃发动机的小型热电联产机组96

6.2.2 斯特灵发动机103

6.2.3 微型燃气涡轮机104

6.2.4 燃料电池105

6.2.5 发电导向的热电联产机组的废热利用106

6.3 气体注入管网108

6.3.1 注入天然气管网108

6.3.2 并入微型气网108

6.4 机动车燃料109

6.5 沼气热利用109

6.6 参考文献109

7 法律和行政框架&H.VON BREDOW113

7.1 生物质发电的推广113

7.2 并入电网113

7.2.1 并网113

7.2.2 入网管理114

7.2.3 电力入网和直接销售115

7.3 《可再生能源法》规定的并网电价115

7.3.1 确定电价的基本原则115

7.3.2 发电设施及其入网日期的定义-确定电价等级116

7.3.3 电价等级118

7.4 沼气处理和入网122

7.4.1 电价补贴的要求122

7.4.2 从接入点输送到热电联产机组122

7.4.3 管网连接和使用的法律框架123

7.5 热回收和供应123

7.5.1 法律框架124

7.5.2 供热124

7.5.3 热网124

7.6 扩展阅读推荐124

7.7 资源列表125

8 经济效益&S.HARTMANN,B.WIRTH,A.NIEBAUM,H.DOHLER,U.KEYMER,G.REINHOLD127

8.1 模拟沼气工程介绍——假设和关键参数127

8.1.1 沼气工程装机容量127

8.1.2 底物127

8.1.3 生物和技术设计129

8.1.4 技术和工艺参数130

8.1.5 模拟沼气工程的投资估算132

8.2 模拟沼气工程的盈利分析133

8.2.1 收入133

8.2.2 成本134

8.2.3 成本／收入分析134

8.3 敏感性分析137

8.4 不同热利用方式的盈利性138

8.4.1 干燥用热139

8.4.2 温室加温141

8.4.3 市政和地方供热142

8.5 不同余热利用途径的定性分类142

8.6 参考文献144

9 农场经济规划&G.REINHOLD,S.HARTMANN,A.NIEBAUM,R.STEPHANY,P.JAGER,M.SCHWAB145

9.1 农场优化——未来前景和优化方法147

9.1.1 选择合适的沼气工程厂址147

9.1.2 沼气工程对作物轮种的影响147

9.1.3 对土地和人工的需求148

9.1.4 技术中的时间因素153

9.2 参考文献153

10 沼肥的质量和利用&H.DOHLER,S.WULF,S.GREBE,U.ROTH,S.KLAGES,T.AMON154

10.1 沼肥属性154

10.1.1 属性、营养成分和其他有价值的成分154

10.1.2 污染物155

10.1.3 卫生性能155

10.2 沼肥的储存156

10.2.1 氨排放156

10.2.2 气候有关的排放156

10.3 沼肥农田施用159

10.3.1 氮的可用性和营养效果159

10.3.2 施肥后减少氨损失的措施159

10.4 沼肥处理161

10.4.1 处理技术162

10.4.2 沼渣和沼液的利用164

10.4.3 沼肥处理工艺的比较164

10.5 参考文献165

11 项目实施&ER.FISCHER,F.SCHOLWIN,A.NIEBAUM,A.SCHATTAUER168

11.1 概念系统化和项目大纲168

11.2 可行性研究169

11.2.1 底物的可用性170

11.2.2 选址171

11.2.3 物流172

11.2.4 技术选择173

11.2.5 沼气利用173

11.2.6 评估和决策173

11.3 参考文献174

12 沼气作为可再生能源在德国的重要地位&M.KALTSCHMITT,F.SCHOLWIN,J.DANIEL-GROMKE,B.SCHUMACHER,A.SCHEUERMANN,R.WILFERT176

12.1 沼气生产作为开发生物质的一种方式176

12.2 沼气生产和利用对生态和可持续发展的作用176

12.3 德国沼气生产和使用的现状178

12.3.1 沼气工程数量及发电装机容量178

12.3.2 沼气用途和趋势179

12.3.3 底物180

12.4 潜能181

12.4.1 基础能源的技术潜力181

12.4.2 最终能源技术潜能182

12.5 展望182

12.6 参考文献183

术语表184

缩写语列表187

研究所地址190