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幾種可作沼氣罐(池)體的材料
幾種可作沼氣罐(池)體的材料


     目前,可作沼氣罐(池)體的材料主要有以下幾種:采用不飽和聚脂樹脂和玻纖布以及滑石粉等為填料的玻璃鋼池體;采用氧化鎂、氯化鎂、滑石粉和玻纖布并經(jīng)改性劑改性的無機(jī)玻璃鋼也就是氯氧鎂(也叫作菱鎂、鎂纖)池體;(這種材料因本身的適應(yīng)性和材料、工藝問題部分地區(qū)已經(jīng)限制使用)本實(shí)驗(yàn)室采用硫鋁酸鹽低堿早強(qiáng)水泥為膠凝材料配之以玻纖增強(qiáng),以適量粉煤灰為填料、硅酸鈉分解液為封閉液的的硫鋁纖池體和本實(shí)驗(yàn)室研制的以普通硅酸鹽水泥為主膠凝料,經(jīng)專用塑化劑、增強(qiáng)劑并輔之以礦物纖維、聚丙纖維和鋼纖維的(塑砼)塑化高強(qiáng)高彈混凝土材料池體 , 經(jīng)工藝優(yōu)化;塑砼材料提高水泥強(qiáng)度標(biāo)號(hào)的一倍到三倍。

現(xiàn)將上述幾種材料的理化性能做一比較:

一、抗壓強(qiáng)度:

按現(xiàn)有的南方 三位一體 和北方 四位一體 布局,沼氣池體多數(shù)埋在地下,池體上面有的建廁所,有的蓋畜禽圈舍,這就要求池體必須要有足夠的強(qiáng)度來支撐負(fù)荷;此外,土質(zhì)、水位的差異也使池體長(zhǎng)期在不穩(wěn)定環(huán)境中承受不均衡壓力;為此材料的承壓能力極為重要,它涉及到了沼氣池的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和整體安全性,是判定所選材料是否可用于沼氣池體生產(chǎn)的首要標(biāo)準(zhǔn)。

上述材料中理論抗壓強(qiáng)度最高的是塑砼池體和玻璃鋼池體(玻璃鋼池體壁厚達(dá)到 8mm 并加膠衣)而氯氧鎂池體和硫鋁纖池體的抗壓強(qiáng)度大多都在 35-45mPa 左右;其中氯氧鎂池體的初期抗壓強(qiáng)度較高,但因其耐水性較差,從技術(shù)角度講一般的改性方法則無法抑止其返鹵,只要產(chǎn)品返鹵(產(chǎn)品外壁結(jié)霜)強(qiáng)度便急劇下降,尤其是在極為復(fù)雜的地下環(huán)境中,其耐候性則大打折扣,有的地方的產(chǎn)品入地一年多便開始塌陷。改性技術(shù)不過關(guān) , 材料活性低 , 用的是土鍋布三兩個(gè)月就塌陷的也屢見不鮮 : 硫鋁纖產(chǎn)品的強(qiáng)度雖然不是太理想,但增加厚度還是安全的,理論上講也可以使用 15-20 年左右;塑砼為水凝性材料,以普通硅酸鹽水泥為膠凝料,在水化凝固狀態(tài)下保持了混凝土的本質(zhì),其強(qiáng)度指標(biāo)十分穩(wěn)定。

二、耐久性:

耐久性也就是耐候性,塑砼材料是怎樣保障其耐久性的呢?

沼氣發(fā)酵一般為三個(gè)階段,第一階段為渣料水解;第二階段酸化;第三階段沼氣菌生成繁殖產(chǎn)氣;渣液水解后在各種酶的作用下轉(zhuǎn)化成低分子化合物,如脂肪酸、醇等等,其中主要為揮發(fā)性酸,如已酸、丙酸和丁酸,約有 70% 的甲烷都是由已酸形成的,而大量的已酸對(duì)池壁勢(shì)必產(chǎn)生腐蝕作用,此外,其中的硫化氫氣體也可生成硫酸和亞硫酸,同樣對(duì)池壁有腐蝕作用。

塑砼材料在研制過程中

曾大范圍地選擇了抗酸腐蝕材料,材料選擇標(biāo)準(zhǔn)完全針對(duì)沼氣運(yùn)行特性,最終從提高產(chǎn)品致密性入手研制出水凝性均布超細(xì)顆粒和柔性纖維、鋼性纖維及高分子聚合物的復(fù)合致密性體系,并對(duì)該體系的制塊進(jìn)行了碳化試驗(yàn),耐氯離子侵蝕試驗(yàn)和抗硫酸鹽侵蝕試驗(yàn)。

兩項(xiàng)試驗(yàn)的科學(xué)指標(biāo)證明,塑砼材料的耐久性超過普通混凝土一倍以上(甚至更多)其他幾種材料如玻璃鋼等均無法與之相比。

碳化試驗(yàn):在標(biāo)準(zhǔn)碳化試驗(yàn)規(guī)范內(nèi)取 C50 高強(qiáng)度混凝土和相同的塑砼樣塊進(jìn)行同溫,同時(shí)比較,量取其碳化深度,其結(jié)果為: C50 混凝土被蝕深度為 1.37mm ;塑砼為 0 ;

氯離子侵蝕試驗(yàn):氯離子是一種極強(qiáng)的陽極氧化劑,其粒徑很小,很容易進(jìn)入物體孔隙中,且擴(kuò)散能力很強(qiáng),所以,氯離子的滲透性是反映物體耐久性的重要指標(biāo)。采用擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)定法,在塑砼中的氯離子擴(kuò)散系數(shù)遠(yuǎn)低于高強(qiáng)混凝土的擴(kuò)散系數(shù),其主要原因是塑砼中大比例的超細(xì)微粉發(fā)揮了作用,這種超細(xì)微粉的細(xì)度是水泥的 100 倍,在塑砼中它有效地填充了膠凝料的孔隙,阻止了氯離子的浸入。所以得出了 0.483 的優(yōu)異指標(biāo),而高強(qiáng)混凝土則為 1.11 ;

耐硫酸鹽侵蝕試驗(yàn):同樣與 C50 混凝土比較:在飽和硫酸鈉溶液中浸泡 48 小時(shí),得出塑砼強(qiáng)度變化 ±0.1Kpa ,而 C50 混凝土則為 1.0Kpa

現(xiàn)代科學(xué)的試驗(yàn)手段充分證明了塑砼材料優(yōu)良的理化性能,尤其是用于工廠化沼氣池體的生產(chǎn),它可確保產(chǎn)品的耐久性,同時(shí)也為沼氣業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展提供了基礎(chǔ)性的保障。如果選用的材料不當(dāng)池體只能支撐三五年、七八年,那么到時(shí)出現(xiàn)池體塌陷等嚴(yán)重的事故不僅給農(nóng)戶帶來損失,對(duì)整個(gè)沼氣業(yè)的發(fā)展乃至農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的良好性也是一個(gè)不小的沖擊。

三、氣密性:

良好的氣密性是厭氧反應(yīng)的必要條件,早期用紅磚和水泥做的池,當(dāng)進(jìn)入農(nóng)戶后多數(shù)都可以聞到院內(nèi)有一種硫化氫氣體的味道,什么原因呢?沼氣中的甲烷分子棱邊長(zhǎng)為 0.25λm 而水化后的空隙為 1.5-3λm, 其孔隙大于甲烷分子 5-6 倍,當(dāng)池內(nèi)壓力增大時(shí),甲烷分子可以輕松地從池壁溢出(一般在 12 千帕以上氣壓時(shí))所以在氣密性上混凝土澆筑池的性能相對(duì)最差,當(dāng)然有了封閉劑情況要好一些;玻璃鋼池在使用初期氣密性較好,但經(jīng)過兩三個(gè)冬季之后池漏現(xiàn)象也發(fā)生,氯氧鎂池一般返鹵循環(huán)兩三年后強(qiáng)度大幅度下降,氣密性基本難保(但使用優(yōu)質(zhì)氧化鎂和經(jīng)科學(xué)改性的配方制作和合理配置骨料和封閉料的池體除外)這種材料的池體耐久性到底如何我們可以看一下菱鎂瓦,它們材料基本相同,菱鎂大波紋瓦一般 2-3 年便開始漏雨,有時(shí)甚至風(fēng)化到漏玻纖布的程度;用來做沼氣池體它的氣密性能便可想而知了。硫鋁纖材料畢竟是用特種水泥做膠凝料加之外加劑的作用,當(dāng)池內(nèi)壓力在 12Kpa 左右時(shí)氣密性能夠得到保證;在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好的情況下十幾年不漏氣是有保障的。塑砼材料加入了大比例的超細(xì)微粉,微粉細(xì)度可以阻止氯離子入侵,甲烷分子沒有氯離子的浸透性和擴(kuò)散性,只要池體的結(jié)合部封閉到位,氣密性是可以保證的,按照本實(shí)驗(yàn)室提供的技術(shù),池內(nèi)壁還做了柔性封閉處理,以確保池體自然下沉?xí)r不漏氣。

四、其他:

玻璃鋼池一般壁厚在 5 -8mm 左右,重量較輕,安裝方便,運(yùn)輸方便,但價(jià)格都在 1300 元以上(指 6 立方容積)硫鋁纖壁厚在 20 25 毫米 、重量 500 公斤 材料成本約 500 元;塑砼池的壁厚在 12mm 14mm 之間,重量 380 公斤 ,材料成本 420 元。與玻璃鋼池相比:運(yùn)輸和安裝都不如玻璃鋼池方便。不過運(yùn)輸和安裝畢竟只是一個(gè)過程,而這個(gè)過程又經(jīng)專業(yè)化隊(duì)伍去完成,不會(huì)因此給用戶帶來更多麻煩;從其經(jīng)濟(jì)性角度講:塑砼材料的池體廠價(jià)一般可以控制在 900-1100 元之間,即使增加一些運(yùn)費(fèi)也比玻璃鋼池便宜得多,耐久性至少是玻璃鋼的一倍以上,就我國(guó)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀和各項(xiàng)理化指標(biāo)相比較而言,在目前所使用的幾種材料中,塑砼材料池體應(yīng)推為首選,這是一種安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、適用的成品池成型材料。這不是商業(yè)化的一家之言,而是經(jīng)過反復(fù)實(shí)踐的科學(xué)結(jié)論,它可以讓農(nóng)民放心,生產(chǎn)廠家放心,能源管理部門放心。

 
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