能源和环境问题的双重压力已经开始制约人类社会的发展,人类迫切需要寻求一种解决能源危机和环境污染的方法。“低碳经济”理念逐渐深入人心,生物质能源受到世界各国的重视。沼气是生物质能的一种,人类对沼气的利用已有悠久的历史。发展沼气事业是解决能源危机和环境压力的有效途径,不仅可以为人类的生产生活提供清洁能源,而且能够充分利用工农业各种废弃物,改善生态环境,利于实现可持续发展。沼气技术已趋向成熟。我国有丰富的沼气发酵原料。农村户用沼气建设发展迅速,但仍存在一系列问题。对于寒冷地区农村户用沼气系统,温度是影响其正常运行的重要因素。要在寒冷地区大力推广农村户用沼气,必须解决加热保温问题,并应保证加热保温措施的实用性和经济性。本文将寒冷地区在低温季节普遍使用的炕连灶系统与户用沼气系统相结合,设计了一种炕连灶沼气系统。池体内部建造U形热烟通道、池体外部建双膜加热保温层,利用炕连灶产生的烟气余热对沼气池进行加热保温,同时提高了烟气余热的利用效率。本文以寒冷地区一10 m3沼气池为例,对炕连灶沼气系统进行了热平衡计算,保证发酵料液温度在25℃以上。结果表明,炕连灶系统每天提供的烟气余热量可以使发酵料液的温度平均提高17℃,即能够保证寒冷地区户用沼气系统的正常运行。对炕连灶沼气系统进行加热保温效果评价。固定池容的沼气池对烟气余热的利用率越高,则增温保温效果越好。不同池型选取相同热量利用率时将取得不同的增温效果。发酵料液的温度仍有提升空间。而在热量利用率相同的情况下,池容越小,增温效果越好,且均可保证寒冷地区户用沼气的正常运行。对炕连灶沼气系统进行技术评价。选择相同池容的沼气池,在其发酵料液提升相同温度的前提下,对烟气余热利用率较低者,其加热保温潜力更大。结果表明,U形热烟通道的加热保温潜力比双膜加热保温层的加热保温潜力更大,具有更好的技术推广价值。对炕连灶沼气系统进行经济评价。选择太阳能辅助加热户用沼气池系统与炕连灶系统进行对比,以系统的加热保温设施的成本回收期作为评价指标。计算表明,U形热烟通道较太阳能辅助加热系统的加热保温设施、双膜加热保温层,其成本回收期最短,具有最好的经济推广价值。炕连灶沼气系统的设计为寒冷地区农村户用沼气系统的正常运行提供参考。