大型沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)工程綜合利用效益分析

張小燕

甘肅省永登縣農(nóng)村能源建設(shè)辦公室，甘肅 永登 730300

一、基本概況

大型沼氣工程的建設(shè)對于推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、發(fā)展生態(tài)循環(huán)經(jīng)濟(jì)、提高清潔用能水平、減少和控制農(nóng)業(yè)廢棄物面源污染、提升農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全等起到推動作用[1]。萬榮生豬養(yǎng)殖場位于永登縣龍泉寺鎮(zhèn)境內(nèi)，豬場2005年建成，是目前蘭州市最大的生豬養(yǎng)殖場，2013年被蘭州市發(fā)展農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)導(dǎo)小組評為蘭州市重點(diǎn)龍頭企業(yè)，存欄豬11 000頭，其中存欄母豬1 200頭，年生豬出欄20 000頭，每天產(chǎn)生豬糞尿及沖洗水80t。2015年起豬場先后投入419.7萬元，其中財(cái)政補(bǔ)助300萬元，自籌1119.7萬元，進(jìn)行了污水處理設(shè)備的更新改造，建成一臺厭氧、生化處理污水系統(tǒng)，1 000m3厭氧發(fā)酵罐2座，400m3雙模儲氣柜2個，額定功率為150KW的沼氣發(fā)電機(jī)，50m太陽能集熱器一組。設(shè)計(jì)日處理糞污水70t，正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，日產(chǎn)沼氣1 000m3，發(fā)電量3 000度；一套固液分離系統(tǒng)，分離出的固體沼渣生產(chǎn)有機(jī)肥，年產(chǎn)有機(jī)肥7 500t，沼液經(jīng)過氧化過濾及沉淀，供周邊蔬菜基地作為有機(jī)肥使用，年產(chǎn)沼液17 800t。

二、工藝流程

發(fā)酵原料豬糞尿用水沖洗進(jìn)入集水池，在預(yù)處理間過濾豬毛等雜物，攪拌均勻進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵罐，產(chǎn)生的沼氣經(jīng)氣水分離、化學(xué)脫硫后進(jìn)入儲氣柜，通過發(fā)電機(jī)發(fā)電供養(yǎng)殖場使用。發(fā)酵后的沼液、沼渣進(jìn)入固液分離機(jī)分離，沼渣經(jīng)過堆肥系統(tǒng)處理后輸送農(nóng)田，沼液通過管道輸送沼液池，經(jīng)過沉降過濾后輸送農(nóng)田。利用太陽能-沼氣發(fā)電機(jī)煙氣余熱復(fù)合增溫系統(tǒng)，將太陽能集熱器采集的熱量和沼氣發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的高溫?zé)煔鉄崃拷?jīng)交換，提高循環(huán)水的溫度，循環(huán)水經(jīng)過厭氧發(fā)酵罐內(nèi)的循環(huán)水盤管，以熱輻射和對流的形式與發(fā)酵原料進(jìn)行換熱，使發(fā)酵罐溫度保持35℃的中溫發(fā)酵溫度，工藝流程如圖1所示。

三、 效益分析

（一）社會效益

萬榮生豬養(yǎng)殖場大型沼氣工程建成后，不僅提高了農(nóng)業(yè)廢棄物的利用率，有效減少了養(yǎng)殖場糞污對周邊大氣、地表水、土壤的污染，而且有利于凈化環(huán)境，減少病害的發(fā)生，提高了養(yǎng)殖場的生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識，同時促進(jìn)了農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會和推動農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展起到積極作用。

圖1 沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)工程工藝流程

（二） 環(huán)境效益

萬榮生豬養(yǎng)殖場大型沼氣工程建成后，減少了糞便所產(chǎn)生的甲胺、硫化氫、氨等有毒氣體向大氣的排放，產(chǎn)生的沼氣通過發(fā)電供養(yǎng)殖場生產(chǎn)生活用電，相當(dāng)于每年減少煤炭使用量200t，減少了CO2、SO2等向大氣的排放量。沼液、沼渣作為有機(jī)肥在農(nóng)田施用，不僅使農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量增加，節(jié)約了化肥農(nóng)藥的開支，而且減少因化肥農(nóng)藥的使用而對土壤的污染，改善了土壤養(yǎng)分平衡和土壤理化性質(zhì)[2]。

（三）經(jīng)濟(jì)效益

萬榮生豬養(yǎng)殖場大型沼氣工程建成后，年產(chǎn)沼氣36.5萬m3，根據(jù)養(yǎng)殖場發(fā)電機(jī)運(yùn)行測試，平均每立方米沼氣可發(fā)電3.1°，年發(fā)電量為113.2萬度，按照養(yǎng)殖場現(xiàn)在每度電0.47元計(jì)算，僅發(fā)電實(shí)現(xiàn)年收入53.2萬元；利用熱電聯(lián)組發(fā)電時產(chǎn)生的熱量為厭氧發(fā)酵罐增溫，解決了由于冬季溫度過低不能正常產(chǎn)氣的問題，實(shí)現(xiàn)了全年都能產(chǎn)氣發(fā)電，減少由每年10月到次年3月就需給發(fā)酵罐用煤炭加熱的費(fèi)用，每天加熱需煤炭1t，每噸800元，6個月使用煤炭所需費(fèi)用14.4萬元。所產(chǎn)生的沼液沼渣作為有機(jī)肥向周邊5 000畝農(nóng)田輸送，可減少化肥使用量1 000t，年產(chǎn)沼渣7 500t，每噸售價25元，每年可獲經(jīng)濟(jì)利益18.8萬元；年產(chǎn)沼液17 500t，每噸售價17元，每年可獲得經(jīng)濟(jì)利益29.7萬元；沼液、沼渣的供肥輻射帶動周邊農(nóng)田、果園、蔬菜的生態(tài)有機(jī)種植，提高了農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量與品質(zhì)，使當(dāng)?shù)剞r(nóng)民也從中獲益。

沼氣發(fā)電、節(jié)約煤炭支出、沼液沼渣出售，三項(xiàng)累計(jì)為養(yǎng)殖場帶來年經(jīng)濟(jì)收益116.1萬元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

四、結(jié)論與建議

萬榮生豬養(yǎng)殖場在實(shí)現(xiàn)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的同時，配套建設(shè)大型沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)工程，使養(yǎng)殖場實(shí)現(xiàn)了糞便無害化處理資源化利用，改變了養(yǎng)殖場周邊環(huán)境，對推進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，提高農(nóng)產(chǎn)品競爭力，創(chuàng)造良好的生態(tài)環(huán)境具有十分重要的意義。通過發(fā)電、有機(jī)肥的生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了社會效益、環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益的有機(jī)結(jié)合，為可持續(xù)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)和促進(jìn)農(nóng)業(yè)增收節(jié)支走出新路，值得推薦。根據(jù)萬榮養(yǎng)殖場沼氣工程運(yùn)行一年時間的觀察了解，提出以下幾點(diǎn)建議。

（一）規(guī)范操作，杜絕安全事故的發(fā)生

大型沼氣的每一工藝流程、每一種設(shè)施都有具體的技術(shù)規(guī)范和安全操作規(guī)程，養(yǎng)殖場需引進(jìn)專業(yè)的技術(shù)型人才，指導(dǎo)對沼氣生產(chǎn)設(shè)備安全性的提前干預(yù)，并對從業(yè)人員進(jìn)行沼氣安全生產(chǎn)知識及生產(chǎn)中的核心專業(yè)知識定期培訓(xùn)，確保全面掌握工程的管理技術(shù)和操作要點(diǎn)。養(yǎng)殖場還需建立健全安全生產(chǎn)管理責(zé)任制度，在工程運(yùn)行中，嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行操作，嚴(yán)禁違反操作規(guī)程的行為，確保工程安全穩(wěn)定運(yùn)行[3]。

（二）加大后期投資，維護(hù)設(shè)備更新保養(yǎng)

養(yǎng)殖場應(yīng)根據(jù)沼氣的生產(chǎn)周期，制定詳細(xì)的設(shè)備維護(hù)計(jì)劃，加大后期投資力度，從科學(xué)合理的角度進(jìn)行設(shè)備的定期維護(hù)，以延長設(shè)備的使用時間。設(shè)備的維護(hù)應(yīng)從日常設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行關(guān)注，避免應(yīng)違規(guī)操作導(dǎo)致的設(shè)備損壞，記錄設(shè)備損耗較大環(huán)節(jié)并按時維護(hù)，確保維護(hù)進(jìn)度跟上生產(chǎn)進(jìn)度。

（三）拓展“三沼”綜合利用途徑，提高經(jīng)濟(jì)效益

要使養(yǎng)殖場大型沼氣工程具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，就應(yīng)該在國家倡導(dǎo)綠色循環(huán)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的大背景下，讓沼氣工程與現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)、資源綜合利用、環(huán)境保護(hù)緊密結(jié)合。除沼氣發(fā)電之外，應(yīng)積極拓展沼液和沼渣的綜合利用范圍，開發(fā)沼渣有機(jī)肥生產(chǎn)[4]，加強(qiáng)與當(dāng)?shù)毓麍@、有機(jī)蔬菜生產(chǎn)基地等產(chǎn)業(yè)的合作，推行“養(yǎng)殖+沼氣工程+有機(jī)肥種植”三位一體的種養(yǎng)循環(huán)模式[5]，延長以沼氣工程為依托的產(chǎn)業(yè)鏈，發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)，確保沼氣工程經(jīng)濟(jì)效益充分發(fā)揮。