中國典型援外沼氣項目淺析

劉 刈， 任曉斌， 張 敏， 宋 立， 蒲小東， 王智勇， 雷云輝， 龍 燕， 吳 進(jìn)

(農(nóng)業(yè)部沼氣科學(xué)研究所， 成都 610041)

?

中國典型援外沼氣項目淺析

劉 刈， 任曉斌， 張 敏， 宋 立， 蒲小東， 王智勇， 雷云輝， 龍 燕， 吳 進(jìn)

(農(nóng)業(yè)部沼氣科學(xué)研究所， 成都 610041)

沼氣技術(shù)是一種既可產(chǎn)生能源又可治理農(nóng)業(yè)污染的手段，特別適合在發(fā)展中國家的偏遠(yuǎn)地區(qū)進(jìn)行推廣應(yīng)用。作為世界上沼氣技術(shù)利用最廣泛的國家，我國也將沼氣技術(shù)作為農(nóng)業(yè)對外援助的重要組成部分。為深切落實“一帶一路”戰(zhàn)略的部署以及習(xí)近平總書記在第21屆聯(lián)合國氣候變化大會中的承諾，沼氣技術(shù)的對外援助在今后一段時間必將在我國農(nóng)業(yè)對外援助方面扮演重要的角色。本文主要介紹了近年來我國對外援助的主要沼氣項目的建設(shè)和運行情況，并對沼氣技術(shù)對外援助提出了幾點發(fā)展方向，以期為今后沼氣技術(shù)對外援助工作的開展提供借鑒和指導(dǎo)。

沼氣；對外援助；一帶一路

我國在20世紀(jì)初期開始沼氣技術(shù)的利用，是世界上利用沼氣技術(shù)最早的國家之一。目前，我國已經(jīng)發(fā)展為世界上沼氣技術(shù)利用最廣泛的國家。截止至2014年底，全國戶用型沼氣池數(shù)量已經(jīng)達(dá)到4183萬戶，年產(chǎn)沼氣132.4億m3，各類沼氣工程10.3萬處，總池容1690.81萬m3，年產(chǎn)沼氣22.6億m3，集中供氣192.27萬戶，年發(fā)電4.7億kW時[1]?？梢哉f，沼氣技術(shù)的利用在解決我國農(nóng)村生活用能和農(nóng)村廢棄物處理方面起到了很大的作用。

在非洲、東南亞和拉丁美洲等一些發(fā)展中國家，也存在農(nóng)村生活用能供應(yīng)不足和農(nóng)村廢棄物無法處理利用的情況。所以這些國家也迫切希望引進(jìn)沼氣技術(shù)來解決上述問題。我國可以利用在沼氣技術(shù)利用方面豐富的經(jīng)驗和先進(jìn)的技術(shù)對這些國家進(jìn)行援助與合作。2014年聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織(FAO)沼氣技術(shù)研究培訓(xùn)參考中心在農(nóng)業(yè)部沼氣科學(xué)研究所建立，其目的就是利用我國在沼氣方面的先進(jìn)技術(shù)及經(jīng)驗對發(fā)展中國家進(jìn)行援助與合作[2]。

目前，關(guān)于沼氣技術(shù)的對外援助最主要的方面是對管理、技術(shù)人員的培訓(xùn)。從上世紀(jì)八十年代開始中國農(nóng)業(yè)部沼氣科學(xué)研究所就陸續(xù)承擔(dān)了數(shù)十期農(nóng)村沼氣或可再生能源技術(shù)援外培訓(xùn)班，培訓(xùn)技術(shù)人員1300多名。此外，利用國際組織或中國政府資金，我國也援助其它國家建設(shè)了一些沼氣示范工程。然而，相對于我國農(nóng)業(yè)行業(yè)的總體對外投資援助與合作，沼氣技術(shù)對外援助無論在投資規(guī)模和建設(shè)成效上看，占比都很小。

自2006年起，我國陸續(xù)在非洲援助建設(shè)數(shù)十處農(nóng)業(yè)示范中心，其中有一些示范中心將沼氣技術(shù)作為其一部分，用以處理農(nóng)業(yè)廢棄物以及生產(chǎn)能源[3]。最近，一方面，隨著中央關(guān)于“加快實施農(nóng)業(yè)‘走出去’戰(zhàn)略”、“統(tǒng)籌考慮加快國際國內(nèi)兩個市場、兩種資源、兩類規(guī)則”及“一帶一路”戰(zhàn)略的部署，我國農(nóng)業(yè)對外援助取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展；另一方面，習(xí)近平總書記在第21屆聯(lián)合國氣候變化大會中承諾：中國將于2016年啟動在發(fā)展中國家開展10個低碳示范區(qū)，100個減緩和適應(yīng)氣候變化項目及1000個應(yīng)對氣候變化培訓(xùn)名額的合作項目，繼續(xù)推進(jìn)清潔能源、防災(zāi)減災(zāi)、生態(tài)保護(hù)、氣候適應(yīng)型農(nóng)業(yè)、低碳智慧型城市建設(shè)等領(lǐng)域的國際合作，并幫助他們提高融資能力[4]。國內(nèi)、國際形式表明沼氣技術(shù)在未來的一段時間內(nèi)必將在我國農(nóng)業(yè)對外援助方面扮演重要的角色。

為今后我國沼氣技術(shù)對外援助項目提供借鑒，筆者介紹了4處主要的援外沼氣工程情況，并提出了沼氣技術(shù)援外項目的發(fā)展方向。

1 典型沼氣援外項目

總體來看，我國援外沼氣工程建設(shè)項目不多，而且多為各國際組織投資建設(shè)。完全由我國政府支持建設(shè)的項目還很少。以下項目為近十幾年來最具代表性的幾處援外工程建設(shè)項目。

1.1 突尼斯養(yǎng)雞場沼氣發(fā)電示范工程

突尼斯養(yǎng)雞場沼氣發(fā)電示范工程由中國和突尼斯政府聯(lián)合支持，建設(shè)地點位于突尼斯中部蘇塞市郊的私人農(nóng)場，該工程于1999年4月動工，2000年4月投入運行。示范工程處理雞糞及部分污水，厭氧消化罐為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有效容積300 m3，采用厭氧濾器(AF)工藝，濕式儲氣柜為鋼結(jié)構(gòu)，有效容積100 m3。設(shè)計水力停留時間為20 d，每天平均進(jìn)料量為15 m3左右。濕式儲氣柜水封池也作為沉淀池，沼液從厭氧消化罐溢流出來進(jìn)入到濕式儲氣柜水封池(沉淀池)進(jìn)行二次發(fā)酵提升沼氣發(fā)酵效率。而沉淀池中的一部分料液可再回流到集料池，起稀釋和接種新鮮雞糞的作用，其余大部分發(fā)酵后沼液作為有機(jī)肥供農(nóng)場種植業(yè)施用。工程產(chǎn)生的沼氣脫硫后再經(jīng)過流量計進(jìn)行計量，然后進(jìn)入濕式儲氣柜儲存。由于是示范項目，加上農(nóng)場本身用電量不大，所以采用2臺24 kW的發(fā)電機(jī)組。按照設(shè)計，該工程每天可產(chǎn)生200 m3沼氣，發(fā)電量可達(dá)300 kW·h，實際運行中沼氣產(chǎn)量達(dá)到300 m3·d-1, 即容積產(chǎn)氣率可達(dá)1.0 m3·m-3d-1，特別在夏天氣溫高時更加明顯。

項目管理人員在中國技術(shù)專家指導(dǎo)下，一直在不斷完善沼氣、沼渣和沼液的利用。除發(fā)電用于照明、抽水、加工飼料、雞舍升降溫等之外，還直接將沼氣用于做飯、燒鍋爐、熱水器等。一部分沼液經(jīng)稀釋后直接作肥料澆灌周邊農(nóng)作物和橄欖樹，一部分回流到集料池與新鮮雞糞混合同時起稀釋和接種的作用，同時節(jié)約用水量。沼渣經(jīng)風(fēng)干后用于農(nóng)場改良土壤，也計劃生產(chǎn)商品復(fù)合肥出售。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，施用沼肥的橄欖樹結(jié)果比未施沼肥的要提前1個月，并粒大飽滿。同時，土壤質(zhì)地和團(tuán)粒結(jié)構(gòu)都有明顯的改善。

工程運行幾年后，運行效果保持不錯。該工程的實體模型也經(jīng)常在突尼斯環(huán)保、可再生能源和農(nóng)業(yè)等全國展覽會上展出，并得到時任突尼斯總統(tǒng)的贊賞。

1.2 坦桑尼亞劍麻廢棄物沼氣發(fā)電工程

坦桑尼亞沼氣發(fā)電工程是世界上第一個以劍麻廢棄物為主要發(fā)酵原料的沼氣工程，由聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織資助。建設(shè)地點位于坦桑尼亞Tanga市Hale鎮(zhèn)。

劍麻是一種硬質(zhì)纖維原料，所以對預(yù)處理的要求較高。該工程原料的收集和調(diào)配包括分離設(shè)備和收集裝置兩部分。分離設(shè)備用于去除雜草和較長的纖維；收集裝置用于收集去除雜物的劍麻廢水，作為原料暫存，然后用泵打入酸化罐，該裝置有效容積50 m3，池內(nèi)安裝1臺槳式攪拌機(jī)和1臺的潛污泵，攪拌器主要用于劍麻廢棄物原料的攪拌，使原料盡量均勻，潛污泵主要用于把混勻后的劍麻廢棄物料液泵入酸化罐，進(jìn)行酸化，使進(jìn)料TS在6～8%之間。厭氧消化罐為地上式鋼結(jié)構(gòu)，有效容積 1700 m3，采用完全混合式(CSTR)中溫厭氧消化工藝。罐內(nèi)設(shè)有熱交換器，利用發(fā)電余熱對罐體加熱，實現(xiàn)中溫發(fā)酵。厭氧消化罐設(shè)置兩套攪拌器，額定功率15 kW。二級厭氧消化罐也為地上罐，有效容積500 m3，設(shè)有一套 15 kW的攪拌器。濕式儲氣柜為地上鋼結(jié)構(gòu)，有效容積350m3。發(fā)電機(jī)組為沼氣專用發(fā)電機(jī)組，額定功率為180 kW。

項目實施后，日均產(chǎn)氣1500 m3，年產(chǎn)沼氣50萬m3，每立方米沼氣發(fā)電 1.5 kWh，年發(fā)電約75萬kWh。因此利用劍麻廢液進(jìn)行沼氣發(fā)電的工程，可以實現(xiàn)廢棄資源的充分利用，能源效益非常顯著。工程年發(fā)電約75萬kWh，按當(dāng)?shù)毓?yīng)價每kWh 0.15美元計算，年可獲利11. 25萬美元。工程運行后，每天可處理60 m3的劍麻廢液，解決了當(dāng)?shù)貏β榧庸ぎa(chǎn)生的大量廢棄物的出路問題，同時有效治理了劍麻廢液對周邊天然河流和飲用水的污染。該工程的實施，對保護(hù)水源，提高當(dāng)?shù)丨h(huán)境質(zhì)量，保護(hù)當(dāng)?shù)厝罕姷纳眢w健康起到了不可估量的作用。項目在治理了污染的同時，通過沼氣發(fā)電，解決了周圍約300戶群眾用電問題，還可以提供一定的炊事能源，減少薪柴砍伐。工程每天可產(chǎn)生約60 m3有機(jī)肥，促進(jìn)了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)的發(fā)展。該工程還可解決5～8人就業(yè)問題，并且為劍麻廢棄物綜合開發(fā)利用提供了一條有效的途徑。

1.3 朝鮮國家科學(xué)院恩情養(yǎng)殖場沼氣示范工程

朝鮮國家科學(xué)院恩情養(yǎng)殖場沼氣示范工程建設(shè)在朝鮮平壤市恩情區(qū)，朝鮮國家科學(xué)院養(yǎng)殖場內(nèi)。該工程由聯(lián)合國亞洲及太平洋經(jīng)濟(jì)社會委員會(ESCAP)支持。于2011年進(jìn)行設(shè)計，2013年5月開工建設(shè)，同年7月啟動運行。該工程土建工程由朝鮮國家科學(xué)院負(fù)責(zé)完成，設(shè)備采購、運輸及安裝調(diào)試和技術(shù)支持工作由農(nóng)業(yè)部沼氣科學(xué)研究所負(fù)責(zé)完成。

示范工程處理朝鮮國家科學(xué)院養(yǎng)殖場存欄約300頭豬的糞尿污水。主要設(shè)施為30 m3地下水壓式鋼筋混凝土沼氣池，發(fā)電機(jī)房，沼氣管溝等。主要設(shè)備有：10 kW靜音沼氣發(fā)電機(jī)組、脫硫器、汽水分離器、家用沼氣凈化器、沼氣流量表、沼氣熱水器和沼氣燈等。工程產(chǎn)生的沼氣主要用于養(yǎng)殖場辦公室人員炊事使用，多余沼氣用于發(fā)電，補(bǔ)充部分用電的短缺。

關(guān)于工程的運行情況，據(jù)工程操作人員介紹該示范工程日產(chǎn)氣量在8～10 m3，容積產(chǎn)氣率在0.3 m3·m-3d-1左右，總體運行情況良好。朝鮮國家科學(xué)院恩情養(yǎng)殖場人員對沼氣工程管理比較認(rèn)真，這也是工程運行良好的一個重要的原因。關(guān)于沼氣使用方面，現(xiàn)在恩情養(yǎng)殖場食堂的炊事基本上已經(jīng)全部使用示范工程所產(chǎn)生的沼氣，同時也安裝了幾盞沼氣燈，沼氣熱水器也可以正常使用，但由于調(diào)研時間是夏季，所以熱水器用的不多。另外，由于沼氣管道有限，所以現(xiàn)在能使用上沼氣的用戶不多，造成所產(chǎn)生的沼氣不能完全使用，基于上述情況，養(yǎng)殖場人員減少了進(jìn)料量來減少沼氣的產(chǎn)量。同時科學(xué)院專家也提出在由沼氣所提供一些沼氣管道，來滿足更多用戶使用沼氣。該工程的沼氣發(fā)電機(jī)可以正常啟動，發(fā)電電壓正常，但由于沒有儲氣裝置，沼氣壓力十分不穩(wěn)定，另外總產(chǎn)氣速率也不高，所以發(fā)電機(jī)應(yīng)用較少。

據(jù)了解，朝鮮在之前建設(shè)了數(shù)10處地下水壓式沼氣池，但是普遍運行效果不好，池體漏氣現(xiàn)象時有發(fā)生。朝鮮國家科學(xué)院相關(guān)人員對此項目十分重視，主要負(fù)責(zé)人均為參加過農(nóng)業(yè)部沼氣科學(xué)研究所舉辦的沼氣技術(shù)培訓(xùn)班人員，操作人員工作態(tài)度積極認(rèn)真，所以該工程運行效果很好，對朝鮮沼氣技術(shù)的發(fā)展能起到很好的示范、指導(dǎo)作用。

1.4 摩爾多瓦沼氣示范項目

不同于前3處援助工程，摩爾多瓦項目目前還處在國內(nèi)審批階段，還沒有開工建設(shè)。但是，摩爾多瓦處于歐亞兩大洲的鏈接地帶，是“一帶一路”戰(zhàn)略構(gòu)想中重要的組成部分。該援助項目的實施，對落實“一帶一路”戰(zhàn)略構(gòu)想、加強(qiáng)我國與歐洲國家在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的合作有深遠(yuǎn)的意義。該項目也為我國農(nóng)業(yè)部首次承擔(dān)對歐洲援助工程技術(shù)建設(shè)項目，其重要性不言而喻。

在雙方專家的建議下，結(jié)合充分調(diào)研和溝通的基礎(chǔ)上，項目的建設(shè)規(guī)模如下：建設(shè)發(fā)酵裝置容積為500 m3的大型沼氣工程1處，發(fā)酵裝置容積為100 m3的中型沼氣工程2處，發(fā)酵裝置容積為6～10 m3的戶用型沼氣池4處。該項目的實施可以解決摩爾多瓦相關(guān)地區(qū)至少約500戶居民的生活用能問題，至少約2000人會在該項目中受益。

大型沼氣工程計劃建設(shè)正在Puhoi區(qū)奶牛養(yǎng)殖場區(qū)共養(yǎng)殖奶牛約500頭，羊200只。其中有約200頭奶牛養(yǎng)殖在一個養(yǎng)殖場內(nèi)。中型沼氣工程計劃建設(shè)在Orhei區(qū)東正教會奶牛場和畜牧獸醫(yī)生物科學(xué)技術(shù)研究所。Orhei區(qū)東正教會奶牛場有奶牛25頭，其中11頭為小牛，豬20只，山羊21只，馬3匹，約250只雞等家禽，養(yǎng)殖舍距教堂約500 m。教堂有農(nóng)田2公頃緊鄰教堂，種植黃瓜、西紅柿等蔬菜。在此教堂的共有60個工人，附近居民約30戶，此前的生活用能是薪柴、天然氣、電和地下水。畜牧獸醫(yī)生物科學(xué)技術(shù)研究所為國有研究所，目前養(yǎng)殖200頭奶牛，600只羊，100只兔，養(yǎng)殖舍采用干清糞方式將糞便收集，糞便堆肥后部分用作有機(jī)肥料，其余沒有經(jīng)過任何處理丟棄。該養(yǎng)殖場共有1500公頃土地種植谷物，可用來消納沼渣沼液。但是該研究所生產(chǎn)耗電量較大，每天約用電約700 kWh，每月電費約45000lei(約15000人民幣)，所以目前該研究所養(yǎng)殖量僅為最大容量的30%，所以計劃建設(shè)沼氣工程來補(bǔ)充一部分的能源消耗。戶用沼氣池則根據(jù)摩方要求選擇建設(shè)地點。

2 沼氣援外項目的特點

相對于國內(nèi)來說，國外的土地普遍較為寬廣，民眾對環(huán)境污染的認(rèn)識程度也比較低，所以根據(jù)現(xiàn)場與資料調(diào)研的情況看，對外援助的沼氣項目多以解決當(dāng)?shù)啬茉垂?yīng)問題為主要的建設(shè)目的，環(huán)境治理方面體現(xiàn)的作用稍微差一些。

針對發(fā)展中國家現(xiàn)狀，沼氣援外項目普遍選擇地下水壓式沼氣池或完全混合式(CSTR)厭氧消化工藝等應(yīng)用廣泛、技術(shù)成熟的工藝技術(shù)。設(shè)備、裝備的選擇也必須考慮操作簡便、運行可靠。這樣才能保證項目長期穩(wěn)定的運行。

由于與一些國家的聯(lián)系和溝通存在一些問題，所以部分援外項目的后期項目運行情況跟蹤做得并不好。對工程的運行情況不了解，無法發(fā)現(xiàn)工程的設(shè)計、建設(shè)和運行方面存在的問題并分析原因。

3 沼氣援外項目的發(fā)展方向

沼氣技術(shù)對外援助作為我國農(nóng)業(yè)“走出去”的一部分，同樣承載了擴(kuò)大對外開放、提升農(nóng)業(yè)競爭力的多重任務(wù)，同時也面臨著統(tǒng)籌國內(nèi)、國際兩個市場，科學(xué)謀劃、合理布局、突出重點、優(yōu)化方式等新要求。筆者認(rèn)為，在總結(jié)沼氣工程對外援助以及大農(nóng)業(yè)的援外工作經(jīng)驗，今后沼氣對外援助的發(fā)展應(yīng)為以下幾個方面。

3.1 結(jié)合種植養(yǎng)殖業(yè)

沼氣技術(shù)是連接種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)循環(huán)利用的核心，它可以利用種養(yǎng)殖業(yè)廢棄物生產(chǎn)能源，沼液還可以回用作為有機(jī)肥料。單純的生產(chǎn)能源或者處理廢棄物并不能發(fā)揮沼氣技術(shù)的最大優(yōu)勢。而且，脫離了種養(yǎng)殖業(yè)，沼氣技術(shù)的行業(yè)影響還比較小。所以，在農(nóng)業(yè)對外援助時，沼氣技術(shù)必須依托種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展，形成能源生態(tài)循環(huán)利用模式。

3.2 扶植龍頭企業(yè)

針對科研單位和高校在援外項目實施上存在的體制僵化、人員出國指標(biāo)限制等問題。應(yīng)扶持龍頭企業(yè)牽頭承擔(dān)對外援助項目。支持在境外已有投資建設(shè)基礎(chǔ)的企業(yè)承擔(dān)項目。在政策上為企業(yè)發(fā)展境外項目營造良好環(huán)境。

3.3 完善后續(xù)服務(wù)

沼氣工程的建設(shè)、運行俗稱“三分建，七分管”，在境外建設(shè)沼氣工程項目在后期工程維護(hù)方面存在一定的困難。要解決這個問題，一方面在工程建設(shè)過程中盡量減少在后期運行維護(hù)中可能存在的問題；另一方面，加強(qiáng)對外方人員的技術(shù)培訓(xùn)，使其具備獨立操作、維護(hù)的能力。

3.4 聯(lián)動各部門

通常情況下，農(nóng)業(yè)對外援助項目由商務(wù)部、農(nóng)業(yè)部、我國駐外機(jī)構(gòu)、相關(guān)科研院所和企業(yè)共同參與，有時還有國際機(jī)構(gòu)參加，同時還需和受援國政府及相關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行溝通。所以，從項目的前期調(diào)研到項目后期運行管護(hù)過程中，項目各參加單位必須加強(qiáng)溝通、避免因為未及時溝通所造成工程質(zhì)量、工期及造價問題。

[1] 農(nóng)業(yè)部沼氣科學(xué)研究所. FAO授牌農(nóng)業(yè)部沼氣科學(xué)研究所為“沼氣技術(shù)研究培訓(xùn)參考中心” [EB/OL].http://www.biogas.cn/CN/B_InterCoopeDetails.aspx?kid=fc58594b-42fa-48b5-a780-3db9bb87b440, 2015-12-15.

[2] 孫玉琴.中國農(nóng)業(yè)對外投資與合作歷程回顧與思考[J].跨國經(jīng)營, 2014, 10, 42-45.

[3] 新華網(wǎng). 習(xí)近平在氣候變化巴黎大會開幕式上的講話 [EB/OL].http://news.xinhuanet.com/world/2015-12/01/c_1117309642.htm，2015-12-15.

Analysis on Typical Aiding Biogas Program from China

LIU Yi, REN Xiao-bin, ZHANG Min, SONG Li, PU Xiao-dong, WANG Zhi-yong, LEI Yun-hui, LONG Yan, WU Jin

(Biogas Institute of Ministry of Agriculture China PR, Chengdu 610041,China)

As an effective method of renewable energy production and agricultural pollution treatment, biogas technology is necessary to popularize and develop especially in developing countries. China has the largest amount of biogas digesters and biogas output, and the the biogas technology is an important part in agricultural foreign aid program. To implement the promise of president Xi Jinping in the 21st Climate Change Conference of United Nations, biogas technology will play a more important role in the field of foreign aid program. This paper introduced the main foreign biogas aid programs of our country and the operation situations. And suggestions were proposed for the future biogas foreign aid program.

biogas; foreign aid; the belt and road initiative

2015-12-20

項目來源： 2016年農(nóng)業(yè)國際合作與交流項目；畜禽糞污沼氣化利用創(chuàng)新團(tuán)隊

劉 刈(1983-)，男，漢族，遼寧人，助理研究員，主要從事沼氣工程工藝的研究、開發(fā)與國際合作工作，E-mail：liuyi@caas.cn 通信作者： 吳 進(jìn)，E-mail: wujin@caas.cn

S216.4

B

1000-1166(2016)01-0090-04