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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改性劑改性的無機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性和材料、工藝問題部分地區已經限制使用)本實驗室采用硫鋁酸鹽低堿早強水泥為膠凝材料配之以玻纖增強,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驗室研制的以普通硅酸鹽水泥為主膠凝料,經專用塑化劑、增強劑并輔之以礦物纖維、聚丙纖維和鋼纖維的(塑砼)塑化高強高彈混凝土材料池體 , 經工藝優化;塑砼材料提高水泥強度標號的一倍到三倍。

現將上述幾種材料的理化性能做一比較:

一、抗壓強度:

按現有的南方 三位一體 和北方 四位一體 布局,沼氣池體多數埋在地下,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度來支撐負荷;此外,土質、水位的差異也使池體長期在不穩定環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構穩定性和整體安全性,是判定所選材料是否可用于沼氣池體生產的首要標準。

上述材料中理論抗壓強度最高的是塑砼池體和玻璃鋼池體(玻璃鋼池體壁厚達到 8mm 并加膠衣)而氯氧鎂池體和硫鋁纖池體的抗壓強度大多都在 35-45mPa 左右;其中氯氧鎂池體的初期抗壓強度較高,但因其耐水性較差,從技術角度講一般的改性方法則無法抑止其返鹵,只要產品返鹵(產品外壁結霜)強度便急劇下降,尤其是在極為復雜的地下環境中,其耐候性則大打折扣,有的地方的產品入地一年多便開始塌陷。改性技術不過關 , 材料活性低 , 用的是土鍋布三兩個月就塌陷的也屢見不鮮 : 硫鋁纖產品的強度雖然不是太理想,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,在水化凝固狀態下保持了混凝土的本質,其強度指標十分穩定。

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?

沼氣發酵一般為三個階段,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氣;渣液水解后在各種酶的作用下轉化成低分子化合物,如脂肪酸、醇等等,其中主要為揮發性酸,如已酸、丙酸和丁酸,約有 70% 的甲烷都是由已酸形成的,而大量的已酸對池壁勢必產生腐蝕作用,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,材料選擇標準完全針對沼氣運行特性,最終從提高產品致密性入手研制出水凝性均布超細顆粒和柔性纖維、鋼性纖維及高分子聚合物的復合致密性體系,并對該體系的制塊進行了碳化試驗,耐氯離子侵蝕試驗和抗硫酸鹽侵蝕試驗。

兩項試驗的科學指標證明,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:在標準碳化試驗規范內取 C50 高強度混凝土和相同的塑砼樣塊進行同溫,同時比較,量取其碳化深度,其結果為: C50 混凝土被蝕深度為 1.37mm ;塑砼為 0 ;

氯離子侵蝕試驗:氯離子是一種極強的陽極氧化劑,其粒徑很小,很容易進入物體孔隙中,且擴散能力很強,所以,氯離子的滲透性是反映物體耐久性的重要指標。采用擴散系數的測定法,在塑砼中的氯離子擴散系數遠低于高強混凝土的擴散系數,其主要原因是塑砼中大比例的超細微粉發揮了作用,這種超細微粉的細度是水泥的 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 的優異指標,而高強混凝土則為 1.11 ;

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

現代科學的試驗手段充分證明了塑砼材料優良的理化性能,尤其是用于工廠化沼氣池體的生產,它可確保產品的耐久性,同時也為沼氣業的穩定發展提供了基礎性的保障。如果選用的材料不當池體只能支撐三五年、七八年,那么到時出現池體塌陷等嚴重的事故不僅給農戶帶來損失,對整個沼氣業的發展乃至農業循環經濟的良好性也是一個不小的沖擊。

三、氣密性:

良好的氣密性是厭氧反應的必要條件,早期用紅磚和水泥做的池,當進入農戶后多數都可以聞到院內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,當池內壓力增大時,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)所以在氣密性上混凝土澆筑池的性能相對最差,當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,但經過兩三個冬季之后池漏現象也發生,氯氧鎂池一般返鹵循環兩三年后強度大幅度下降,氣密性基本難保(但使用優質氧化鎂和經科學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,有時甚至風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,當池內壓力在 12Kpa 左右時氣密性能夠得到保證;在結構穩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微粉,微粉細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散性,只要池體的結合部封閉到位,氣密性是可以保證的,按照本實驗室提供的技術,池內壁還做了柔性封閉處理,以確保池體自然下沉時不漏氣。

四、其他:

玻璃鋼池一般壁厚在 5 -8mm 左右,重量較輕,安裝方便,運輸方便,但價格都在 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:運輸和安裝都不如玻璃鋼池方便。不過運輸和安裝畢竟只是一個過程,而這個過程又經專業化隊伍去完成,不會因此給用戶帶來更多麻煩;從其經濟性角度講:塑砼材料的池體廠價一般可以控制在 900-1100 元之間,即使增加一些運費也比玻璃鋼池便宜得多,耐久性至少是玻璃鋼的一倍以上,就我國農村經濟現狀和各項理化指標相比較而言,在目前所使用的幾種材料中,塑砼材料池體應推為首選,這是一種安全、可靠、經濟、適用的成品池成型材料。這不是商業化的一家之言,而是經過反復實踐的科學結論,它可以讓農民放心,生產廠家放心,能源管理部門放心。

 
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