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我国是农业大国，多种农产品产量位居世界前列，同时带来巨量农业废弃物的污染问题。2012年我国秸秆产量8.93亿吨、畜禽粪尿32.09亿吨，加上全国城市生活垃圾清运量1.7亿吨，总量达42.73亿吨。这40多亿吨的低劣生物质是污染源，同时也是资源和能源。而将这些废弃物“粪土变黄金”的方法之一沼气工程，在我国的发展现状不容乐观，有产气速率低、产气浓度低和能耗高的“两低一高”问题，导致发展的可持续性低，普遍入不敷出。 为了解我国沼气工程症结所在，本工作对我国江苏省和瑞典北博滕省沼气工程进行了综合考察，发现我国沼气工程一般为常温发酵，容积产气率仅0.2～0.7m3/m3·d，;瑞典等欧洲国家则早已普及中高温发酵，产气率高于2 m3/m3·d。针对此国情，本文建立了300 m3发酵罐热平衡模型，分析了不同地区温度条件下常温发酵改造至中、高温发酵的能耗代价和增产收益，发现即使在北方寒冷地区，增温能耗仅占中温发酵沼气产量的19.5％、高温沼气产量的38.4％，增产量远大于能耗。若在全国范围内进行中温改造，年均成本5.96亿元，年增产生物甲烷28.7亿m3，收益63.0亿元;高温改造年均成本7.75亿元，年增产生物甲烷43.5亿m3，收益97.0亿元;中高温发酵改造投资回报期9个月，增温改造具可行性。 对比两国沼气工程的加热形式发现，我国沼气工程使用内部盘管加热，效率和速率较低，且来自于进料加热能量的沼液的低品位余热并无回收;瑞典沼气工程普遍使用化工换热器，利用高温发酵沼液余热预热原料。本文对瑞典Svedjan污泥沼气工程使用的余热回收-原料预热两级换热器进行了分析和参数求解，为本课题所属973项目的示范工程换热系统的设计提供了基本参数，并对示范工程余热回收换热器的余热回收效率和沼气净产气量进行了预估。示范工程增温至高温发酵，年增产沼气66367 m3，净产气量175867 m3，在此基础上增加余热回收，年节约17049 m3沼气，净产气量提高至192916m3，并分析了示范工程已设计的余热回收换热器的余热回收效果和换热系数，为换热系统进一步优化设计提供了依据。