沼气的性质

四、沼气的性质

沼气是一种无色气体，由于它常含有微量的硫化氢（H₂S）气体，所以，脱除硫化氢前，有轻微的臭鸡蛋味，燃烧后，臭鸡蛋味消除。沼气的主要成分是甲烷，它的理化性质也近似于甲烷。

（1）热值甲烷是一种发热值相当高的优质气体燃料。lm³纯甲烷，在标准状况下完全燃烧，可放出约35 822 kJ的热量，最高温度可达1400℃。而标准沼气中因含有其他杂质气体，发热量要稍低一点，约为20000 kJ/m³，最高燃烧温度可达1200℃。因此，在人工制取沼气中，应创造适宜的发酵条件，以提高沼气中甲烷的含量。

（2）比重与空气相比，甲烷的比重为0.55，标准沼气的比重为0.94。因此，在沼气池气室中，沼气较轻，分布在上层；二氧化碳较重，分布于下层。沼气比空气轻，在空气中容易扩散，扩散速度比空气快3倍。当空气中甲烷的含量达25%~ 30%时，对人畜有一定的麻醉作用。

（3）溶解度甲烷在水中的溶解度很小，在20℃、一个大气压下，100单位体积的水只能溶解3个单位体积的甲烷，这就是沼气不但在淹水条件下生成，还可用排水法收集的原因。

（4）临界温度和压力气体从气态变成液态时，所需要的温度和压力称为临界温度和临界压力。标准沼气的平均临界温度为-37℃，平均临界压力为56.64×10⁵ Pa（即约56.64个大气压力）。这说明沼气液化的条件是相当苛刻的，也是目前沼气只能以管道输气，不能液化装罐作为商品能源交易的原因。

（5）分子结构与尺寸甲烷的分子结构是一个碳原子和四个氢原子构成的等边三角四面体，分子量为16.04。其分子直径为3.76×10^-10m，约为水泥砂浆孔隙的1/4，这是研制复合涂料，提高沼气池密封性的重要依据。

（6）燃烧特性甲烷是一种优质气体燃料，一个体积的甲烷需要两个体积的氧气才能完全燃烧。氧气约占空气的1/5，而沼气中甲烷含量为60%~ 70%，所以，一个体积的沼气需要6~ 7个体积的空气才能充分燃烧。这是研制沼气用具和正确使用灶具的重要依据。

（7）爆炸极限在常压下，标准沼气与空气混合的爆炸极限是8.80%~ 24.4%，沼气与空气按1:10的比例混合，在封闭条件下，遇到火会迅速燃烧、膨胀，产生很大的推动力。因此，沼气除了可以用于炊事、照明外，还可以用做动力燃料。

了解和熟悉沼气的上述主要理化性质，对于制取和利用沼气很有必要。