卞创贤， 陈晶晶， 陆小华， 王昌松， 王 栋,2

(1.南京工业大学 材料化学工程国家重点实验室， 南京 210009； 2.南阳天冠生物天然气科技有限公司， 河南 南阳 473000)

我国生猪养殖在全球占比最大，畜禽粪污量也最多。对于畜禽粪污，沼气工程是最常见的处理手段。然而，我国的沼气工程的效率普遍较低。以江苏为例，调研发现与养殖场配套的沼气工程往往采用常温发酵，导致产气率低，冬天甚至停止产气[1]。值得关注的是常温环境下非洲猪瘟病毒可在粪便中存活11～15天之久[2]，而目前的沼气工程的运行方式无疑增加了非洲猪瘟传播的风险。

采用中高温发酵，不仅可提高产气率[3]，也可有效杀死病毒和细菌[4]。为了提高沼液的温度，目前国内沼气工程一般采用盘管加热的形式。但是盘管加热的方式热效率低，而且管外侧容易结垢，导致加热效率更差[5]，热量入不敷出；另一方面，部分沼气工程采用的冷料直接进罐的方式，会导致发酵罐内温度波动大，进而影响发酵效率。

笔者课题组针对沼液的流变特性[6]，设计出了针对沼液的高效换热器[7]。本文拟基于此新型沼液换热器和现行沼气工程间歇进料的运行模式，以华东地区气候为背景，尝试建立符合沼气工程运行模式的进料温度与时间相关的非稳态预热工艺，以便能让发酵罐始终“喝热水”、进热料，从而获得稳定的发酵温度，实现沼气工程全年高效运行。

1 非稳态预热工艺设计

1.1 沼气工程规模

根据我国农业行业标准NY/T667-2011，本设计选择典型大小的沼气工程规模[1]和运行条件[8]见表1，其中料液进料温度范围是依据以江苏省为代表的华东地区不同月份的环境温度、土壤温度的变化情况来确定的[9]。……