为匹配传统的沼气发酵装置运行条件,秸秆作为沼气发酵原料在工程化运行中一般需经过粉碎预处理程序而使工程运行复杂,同时发酵产气不连续稳定。本文结合我国农业机械化发展现状,设计研究适合机械化收割获得的段状秸秆（粒径为30⁵0mm）为原料的沼气发酵装置,减少复杂的原料预处理程序,研究装置运行最佳回流比例和发酵负荷,以期实现段状秸秆在沼气发酵装置中简单运行、连续稳定产气,对装置的工程应用进行经济效益评估,为推动秸秆沼气工程的建设和发展提供一定依据。主要研究结果如下:（1）采用段状秸秆进行发酵,减少预处理工艺耗时耗能;多孔筛板将秸秆固定在发酵装置内,防止秸秆上浮结壳。同时采用沼液回流搅拌运行。设计小试装置进行批式发酵试验,高径比（H/D）为3:1的装置比1:1产气量提高了12.5%。考虑工程建设实际和H/D比对发酵装置产气影响,设计段状秸秆沼气发酵装置H/D为3:1。（2）采用H/D为3:1设计制作沼气发酵装置进行连续进出料运行试验,在发酵负荷为60 g/L（以TS计）,秸秆发酵周期为20 d,每5 d进出料条件下,连续运行90 d,产气量、CH₄浓度比较稳定,说明段状秸秆沼气发酵装置能实现产气稳定。且每天回流比例（回流沼液于装置容积比）为3:10时沼液搅拌运行产气效果最好。（3）基于段状秸秆沼气发酵装置设计和运行参数,对建设100 m³的小型秸秆沼气工程进行经济效益评估。从该工程财务净现值、益本比、内部收益率和投资回收期来看,该沼气发酵装置应用于秸秆沼气工程建设、运行具有经济可行性。