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        沼氣的成份及燃燒特性

        來源: 時間:2021-10-12 08:20:19 瀏覽次數:

             沼氣是各種有機物質在隔絕空氣,并有適宜溫、濕度條件下,經過微生物的發酵作用而產生的一種可燃性氣體。它不是單一的氣體,而是由多種氣體組成的混合氣體,含有甲烷、二氧化碳、硫化氫、一氧化碳、氫、氧、氮等氣體。其中主要成分是甲烷和二氧化碳,甲烷占總體積的5570%,二氧化碳含量為3045%。其它幾種氣體含量較少,一般不超過總體積的2%。
              
        沼氣燃燒主要是甲烷的燃燒。甲烷是一種理想的氣體燃料,它無色、無味、無毒,分子式為CH4,分子量為16.04,它和適量的空氣混合后即可燃燒,每立方米純甲烷發熱量為34000焦耳,燃燒時發出藍色的火焰,并放出大量熱能。
        每立方米沼氣的發熱量約為2080023600焦耳,即1立方米沼氣完全燃燒后,能產生相當于0.7公斤無煙煤提供的能量。由于沼氣中含有硫化氫,常會聞到臭雞蛋的氣味,點火燃燒后,這種氣味就沒有了。
        沼氣燃燒就是沼氣中的可燃成份(CH4,H2,CO,H2S等),在一定條件下與氧發生激烈的氧化作用,并產生大量的熱和光的物理化學反應過程,其燃燒反應方程式為:
        CH4+2O2→CO2+2H2O
        2CO+O2→2CO2
        2H2 +O2→2H2O
        2H2S+3O2→2SO2+2H2O
              
        沼氣的燃燒需要供給適量的氧氣,氧氣過多或過少均對燃燒不利。當沼氣與空氣混合到一定濃度時,遇到明火則引起。但若空氣濃度低于一定限度時,氧化反應產生的熱量不足以彌補散失的熱量時,沼氣則無法燃燒。
        我們可以通過實驗自制沼氣,觀察其燃燒。其方法是將菜皮、菜根、蘿卜之類切碎搗爛,緊緊地堆在一起。把一根玻璃管插在堆積物中心,堆積物周圍用稀泥糊起來,封成小丘狀,玻璃管的一端管口露在土堆外面。為了保證清潔衛生,可將這堆材料裝在一只塑料袋里,玻璃管口應露在袋外。用一只曾吹過一次的氣球套在玻璃管口,用棉線扎緊,使整套裝置不漏氣。如果氣溫在2535,經過35天,可以觀察到氣球慢慢地鼓了起來,待氣球膨大后,可將棉線剪去,取走氣球。找一個瓶子,瓶口向下套在玻璃管口上,幾小時后將瓶子緩緩抽出,瓶口仍應保持向下。此時迅速地用一根點燃的火柴放到瓶口,可見瓶內氣體著火燃燒。原來,沼氣比空氣輕,因此我們采取瓶口向下,用排氣集氣法來收集沼氣。當瓶子移出玻璃管口時,瓶中充滿了沼氣,所以點火能燃燒。
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