對沼氣工程發(fā)展中幾個問題的探討與建議

張榕林

近三年來北京已建成100多個沼氣站，在沼氣厭氧發(fā)酵裝置上有了很大提高，站內(nèi)設(shè)有脫水、脫硫設(shè)備，在沼氣輸配方面廣泛采用了聚乙烯PE管材，儲氣設(shè)備已不只限于濕式氣柜。但是從科學(xué)可持續(xù)發(fā)展角度去考慮，雖然已將某些裝置配套齊全，但是與國內(nèi)外技術(shù)含量高的設(shè)備相比尚有一定差距。

一、存在的問題

從燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)角度分析，沼氣站相當(dāng)于氣源廠，如果與原來的北京焦化廠相比只是規(guī)模較小，但只要是氣源廠它每天所提供的燃?xì)獗仨氝_(dá)到燃?xì)鈽?biāo)準(zhǔn)。筆者通過到各沼氣站多次考察。發(fā)現(xiàn)在沼氣的凈化、計(jì)量、儲存、冬季原料加溫以及工程的驗(yàn)收等存在著很多問題，具體如下：

1、在沼氣脫水方面

(1)脫水裝置是否按照中溫發(fā)酵冬季沼氣最大含水量進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)；

(2)所設(shè)計(jì)的脫水裝置采用什么結(jié)構(gòu)及材質(zhì)，其脫水率能夠達(dá)到多少；

(3)不同類型的裝置其生產(chǎn)成本應(yīng)是多少，同類產(chǎn)品不同廠家生產(chǎn)其價格是否應(yīng)該相近；

(4)沼氣站的脫水裝置其脫水率應(yīng)達(dá)到多少?冬夏季運(yùn)行應(yīng)按多長時間排水一次，在使用說明書中生產(chǎn)廠家是否應(yīng)該提供。

2、在沼氣脫硫方面

(1)不同發(fā)酵原料所產(chǎn)沼氣中的硫化氫含量是有區(qū)別的。上世紀(jì)80年代曾對沼氣進(jìn)行過測試，當(dāng)時以豬糞為原料的沼氣含有硫化氫約在1.5g／m³。隨著時間的推移，豬飼料的改進(jìn)，豬糞中的蛋白質(zhì)也隨之增加，目前普遍在3g／m³左右；如果采用秸稈作為發(fā)酵原料，因其含有較少的蛋白質(zhì)，所產(chǎn)沼氣中硫化氫的取值應(yīng)經(jīng)過多次測定后確定：

(2)有的工程采用生物脫硫與氧化鐵脫硫聯(lián)合，但生物脫硫的去除率可以達(dá)到多少；

(3)合理的脫硫設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造，并確定硫化氫的更換周期；

(4)關(guān)鍵在于日常的運(yùn)行管理，不注意這點(diǎn)即便是系統(tǒng)中裝有這臺設(shè)備也等同虛設(shè)；

(5)硫化氫的腐蝕性眾所周知，凈化不達(dá)標(biāo)，勢必造成對金屬管道、閥門及流量計(jì)等的腐蝕而造成漏氣。從生理作用的觀點(diǎn)來看。硫化氫是強(qiáng)烈的神經(jīng)系統(tǒng)毒物。它對人的呼吸器官和眼睛也產(chǎn)生很大的刺激作用。因此，對于沼氣站上的運(yùn)行工人，特別是在更換脫硫劑時一定注意安全。

(6)從另一角度來看，硫化氫的危險不僅在于它本身，由于它燃燒后會產(chǎn)生另一種危險氣體即亞硫酸酐(SO₂)，該組分不僅有毒，而且腐蝕性很大。對于用戶來說，特別是飯店食堂，在使用硫化氫超標(biāo)的沼氣時更應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)換氣。

3、沼氣站總流量計(jì)安裝的問題

(1)過去也許為了節(jié)省投資，一般不裝流量計(jì)。只靠濕式儲氣柜浮罩升降高度來計(jì)量，實(shí)際這是不準(zhǔn)確的，在對16個秸稈沼氣示范站進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)，其中有37.5％的工程未裝流量計(jì)，作為一個沼氣站只有通過計(jì)量每天的產(chǎn)氣量才能準(zhǔn)確掌握厭氧裝置是否運(yùn)行正常，分析影響。

(2)通過每季度或一年供出的氣量與收回的售氣款項(xiàng)進(jìn)行比較，從中找出差異。分析原因是否管路漏氣還是用戶智能表出現(xiàn)質(zhì)量問題。

4、關(guān)于儲氣柜

沼氣作為民用為了解決產(chǎn)氣與用氣的不平衡。需要儲氣裝置，目前可采用濕式低壓氣柜、干式柔膜低壓氣柜、干式雙模低壓氣柜及高壓鋼制氣柜。采用哪種類型氣柜只要容積確定，其造價應(yīng)該基本相同，當(dāng)然允許存在少量地區(qū)差異。但是基本在同一地區(qū)，對于200戶的供氣站，建個160m³的氣柜投資需要40萬元，而另一個工程供500戶的氣站，建300m³的氣柜投資只需30萬元，雖然單位容積造價隨著總?cè)莘e的增加有所降低，但是也不應(yīng)有這么大的差距，況且并未說明采用哪種類型及材質(zhì)的性能。

5、冬季對中溫發(fā)酵原料加熱方案的選擇

為了保證沼氣常年穩(wěn)定供氣，在冬季中溫發(fā)酵就得解決熱源問題，多數(shù)采用鍋爐進(jìn)行原料加溫，如何采用最少的熱能達(dá)到中溫產(chǎn)氣的目的，這不僅與沼氣成本有關(guān)，也與節(jié)能減排有很大的關(guān)系。

(1)北方中溫發(fā)酵目前采用四種加熱方式：煤、壓蛺、太陽能及沼氣。為了降低加熱費(fèi)用，針對不同地區(qū)選擇哪種加熱方式，不僅影響設(shè)備投資，也影響建后的運(yùn)行成本。

(2)選擇多大功率的鍋爐與日常操作緊密相關(guān)，根據(jù)工程大小每天所需處理量已定，將原料從常溫加熱至中溫。加料次數(shù)決定了所選鍋爐功率的大小。有的工程同樣為200戶供氣，而對鍋爐或換熱設(shè)備的投資分別為2萬及12.5萬，對于前者不知是否采用其它加熱方式，對于后者不知投資購買了哪些設(shè)備。

(3)如采用太陽能加熱原料，應(yīng)摸清冬季北方四個月太陽能與輔助電能分別所提供的能量。特別是一冬需要多少電費(fèi)。太陽能只能提供熱水。對于需要蒸汽加熱的工程。其進(jìn)水溫度能夠提高多少。

(4)采用專門太陽房進(jìn)行采暖，冬季能夠減少多少加熱用能，通過詳細(xì)記錄應(yīng)能提出經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果。

6、關(guān)于氣化站的自動監(jiān)測

目前在北京市昌平區(qū)上西市村沼氣工程上裝有一套自動監(jiān)測系統(tǒng)。它可以根據(jù)計(jì)量加熱池及發(fā)酵罐內(nèi)的溫度及時補(bǔ)熱使其達(dá)到料液發(fā)酵的最佳溫度；根據(jù)沼氣的流量及硫化氫的濃度對脫硫劑進(jìn)行再生或更換；并能實(shí)施監(jiān)測高壓儲罐中的壓力及流量。這套實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)使現(xiàn)場工作人員能方便快捷地了解沼氣站工藝流程中各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)的變化，減輕71人的工作量，可以向用戶提供穩(wěn)定、質(zhì)量達(dá)標(biāo)的沼氣。

7、關(guān)于秸稈沼氣

秸稈在缺乏禽畜糞便的地區(qū)是一種較好的生產(chǎn)沼氣的原料來源。對于這種原料及處理工藝目前正在通過工程試點(diǎn)，對于戶用秸稈發(fā)酵已經(jīng)積累了不少的經(jīng)驗(yàn)。然而對于大中型沼氣工程來說，還有些問題需要考慮：

(1)如何衡量秸稈預(yù)處理是否達(dá)標(biāo)；

(2)采用的菌種是自己培養(yǎng)還是外購，其用量及造價如何；

(3)在保證預(yù)處理達(dá)標(biāo)的情況下。對原料的粉碎或搓揉以及與菌種的混合所消耗的能量是多少；

(4)每立方米秸稈沼氣平均達(dá)到的熱值及真實(shí)成本；

(5)冬季只靠太陽能加熱，最冷季節(jié)池內(nèi)溫度及池容產(chǎn)氣能夠達(dá)到多少。

8、關(guān)于工程的投資

經(jīng)初步對16個秸稈沼氣站的申報(bào)表進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)得到以下結(jié)果：

(1)供氣戶數(shù)超過500戶的每戶投資約在7000元～9000元之間；

(2)最高每戶投資為1.845萬元，最低為0.69萬元，相差2.67倍；

(3)戶投資高于1萬元的占37.5％，低于1萬元的占62.5％；

(4)從沼氣手冊上查出秸稈與禽畜糞便的產(chǎn)氣情況比較相近：但是從16份秸稈沼氣試點(diǎn)工程中提供的10份資料中看出，其原料產(chǎn)氣的波動范圍從49～606m³／t秸稈，可見對每噸秸稈的產(chǎn)氣量應(yīng)該有個指標(biāo)要求。

9、設(shè)備安裝

有的沼氣站在凈化車間內(nèi)設(shè)備的安裝不符合安全要

求，如脫水、脫硫設(shè)備幾乎靠的很近，沒有一定的操作空間，一旦設(shè)備需要維修，實(shí)在難以進(jìn)行。又如脫水器臥式安裝，在不清楚內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下，沼氣中的水分難以脫除。高壓儲氣柜、調(diào)壓箱幾乎靠近值班室，沒有安全距離等等。

二、幾點(diǎn)建議

1、工程設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化

在大中型沼氣工程中，應(yīng)抓緊對相關(guān)設(shè)備制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，包括厭氧消化器、脫水、脫硫凈化裝置，新型儲氣設(shè)備等。

2、設(shè)備生產(chǎn)專業(yè)化

設(shè)備專業(yè)化生產(chǎn)有利于降低生產(chǎn)成本并保證工程質(zhì)量。生產(chǎn)廠家應(yīng)按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)和檢驗(yàn)，工程所采用的設(shè)備必須具有檢測合格的出場證書。

3、工程質(zhì)量監(jiān)理化

工程建設(shè)監(jiān)理工作的依據(jù)是工程承包合同和監(jiān)理合同。監(jiān)理的職責(zé)就是在貫徹執(zhí)行國家有關(guān)法律、法規(guī)的前提下，在工程施工過程中，通過對工程的管理、協(xié)調(diào)和監(jiān)督，實(shí)施對工程質(zhì)量、進(jìn)度、工程造價的有效控制，促使甲、乙雙方簽訂的工程承包合同得到全面履行。

4、如何使沼氣工程持續(xù)運(yùn)行并健康發(fā)展

(1)設(shè)計(jì)單位延長跟蹤工程運(yùn)行期限，總結(jié)工藝流程及所選設(shè)備運(yùn)行是否正常；

(2)按已制定的操作規(guī)范真正組織工程的驗(yàn)收，設(shè)計(jì)單位應(yīng)提供最后的竣工圖，施工單位提交各種材料合格證書及各種隱蔽工程檢測報(bào)告等，為了有效防止因不清晰地下燃?xì)夤芪恢枚つ渴┕ぃ斐赏诖┬孤┑氖鹿?，確保管網(wǎng)的安全運(yùn)行，必須對地埋沼氣管網(wǎng)的走向在地上安裝“新標(biāo)志樁”；

(3)設(shè)計(jì)單位負(fù)責(zé)培訓(xùn)沼氣站的運(yùn)行人員，能夠真正掌握工藝要求，正常操作，排除故障；

(4)監(jiān)理單位提供工程的安全、質(zhì)量、預(yù)算及結(jié)算報(bào)告；

(5)把好檢測這道關(guān)，在工程運(yùn)行三個月后，由具有資質(zhì)單位對工程進(jìn)行全面檢測并提出檢測報(bào)告，不合格的部位令其修改后重新檢測，合格后允許投入正常運(yùn)行。

5、重視對不同方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

(1)不同的儲氣裝置：已經(jīng)采用的有濕式低壓氣柜、干式低壓柔膜儲氣、發(fā)酵罐頂膜儲氣、雙膜儲氣、常壓金屬儲氣罐以及高壓儲氣罐等；

(2)不同的供氣方案：低壓(<5kPa)，中壓(>5kPa且<30kPa)及高壓(0.2～0.3MPa)；

(3)不同原料的加熱方式：煤、壓塊、太陽能或沼氣；

(4)設(shè)備的不同材質(zhì)：金屬、玻璃鋼、塑料(加強(qiáng)改性PVC)。

6、提高工程管理水平

俗話說得好：三分建七分管。工程的成敗能否達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限，關(guān)鍵在于管理。這里分為能源部門的管理及沼氣站本身的管理。為了提高管理水平。建議工程中對某些設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，雖然目前有的工程裝有儀表盤，但只是能夠顯示某些檢測數(shù)據(jù)?；救允鞘止げ僮?，遠(yuǎn)未達(dá)到自動控制水平，更談不到遠(yuǎn)程控制。

根據(jù)農(nóng)村能源分散的特點(diǎn)，在經(jīng)濟(jì)允許的情況下，有必要進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，沼氣凈化輸配系統(tǒng)遠(yuǎn)程／診斷解決方案，基于先進(jìn)的Internet技術(shù)，提供了功能強(qiáng)大的可視化管理和數(shù)據(jù)分析功能。無論設(shè)備生產(chǎn)方還是維護(hù)人員身處何地，都可以通過可視化管理工具進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)控與故障診斷，實(shí)現(xiàn)對多個沼氣站生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程集中監(jiān)測和分析，并將沼氣現(xiàn)場的數(shù)據(jù)匯總到各級主管部門，從而使主管部門一方面可以對各個沼氣站情況及地下管網(wǎng)實(shí)行有效跟蹤、維護(hù)、維修和監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)問題，并迅速做出反應(yīng)；另一方面，還可以通過對歷史數(shù)據(jù)的分析，對工作進(jìn)行總結(jié)和改進(jìn)。

沼氣凈化輸配集中監(jiān)視系統(tǒng)在大中型沼氣站上有著廣闊的應(yīng)用前景，對于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)與生態(tài)平衡具有重大意義。如果能在自動控制方面有所突破，使得沼氣站真正實(shí)現(xiàn)無人操守的狀況，則是未來沼氣工程的發(fā)展方向，也必將推進(jìn)我國沼氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

7、改善對工程項(xiàng)目的招投標(biāo)

(1)投標(biāo)單位應(yīng)對所招標(biāo)的工程進(jìn)行初步現(xiàn)場調(diào)查，在保證工程質(zhì)量的前提下，提出可行的方案及工程報(bào)價；

(2)對招標(biāo)、評標(biāo)工作進(jìn)行改進(jìn)，招標(biāo)時應(yīng)有業(yè)主單位邀請的監(jiān)理單位參加招標(biāo)的全過程，幫助業(yè)主合理劃分標(biāo)塊、審查招標(biāo)文件，并在招標(biāo)過程中提出咨詢性意見供業(yè)主參考。評標(biāo)時應(yīng)有投標(biāo)單位在場，并詳細(xì)介紹在本工程中所采用的新技術(shù)、新材料，創(chuàng)新點(diǎn)，以及對有關(guān)設(shè)備報(bào)價的合理性。