生物質沼氣工程發(fā)展現(xiàn)狀分析

李鶴 中機第一設計研究院有限公司

一、生物質沼氣主要政策

（一）戶用沼氣

在國家政策的大力支持下，農村沼氣事業(yè)快速發(fā)展，全國戶用沼氣從2003年的 1 289 萬戶提高到2015年的4193.3萬戶，受益人口超過2億人。為加強農村沼氣后續(xù)服務，全國已建成鄉(xiāng)村服務網點11.07萬處，縣級服務站達到 1140處，沼氣用戶覆蓋率達到74.3%。同時農村戶用沼氣建設標準不斷完善，形成了包括NY/T 1639—2008《農村沼氣“一池三改”技術規(guī)范》、NY/T 2451—2013《戶用沼氣池運行維護規(guī)范》等一系列標準規(guī)范在內的技術標準體系，有力支撐了我國農村戶用沼氣建設。

（二）大中型沼氣工程

隨著我國規(guī)模養(yǎng)殖的迅速發(fā)展，畜禽糞便、廢水等污染日趨嚴重，同時農村能源需求不斷增大，大中型沼氣工程迎來了快速發(fā)展時期。2007、2008年的中央一號文件分別提出支持大中型沼氣工程建設。中央投資不斷增加，政策大力支持，大大加快了大中型沼氣工程的建設步伐。從2009年起，國家進一步鼓勵大中型沼氣工程發(fā)展，并根據發(fā)酵裝置容積大小和上限控制相結合的原則確定中央補助數(shù)額。截至2016年底，全國規(guī)?；託夤こ桃寻l(fā)展到11萬處。一批由社會資本建設的規(guī)模超過1萬m3的特大型沼氣工程，開展集中供氣、發(fā)電并網及制取生物天然氣，使沼氣利用從低值化向高值化、從公益供給向有償使用轉變。

二、當前沼氣技術簡介

不同地區(qū)的自然、經濟狀況、養(yǎng)殖場規(guī)模和環(huán)境容量等條件各不相同，因此沼氣能源化處理工藝技術和模式也存在差異。本論文根據厭氧發(fā)酵原料的干物質含量的不同，主要討論兩種不同的沼氣能源化利用工藝：濕法技術和干法技術。

濕法技術：發(fā)酵原料的干物質含量一般小于8%，是液態(tài)有機物的處理方法。濕法技術具有物料傳熱、傳質效果好，反應器可以在厭氧狀態(tài)下連續(xù)進出料，易于工程放大等優(yōu)點，被現(xiàn)階段大中型沼氣工程普遍采用。

干法技術：發(fā)酵原料的干物質含量在20～40%，原料呈固態(tài)，雖然含水豐富，但沒有或者幾乎沒有自由流動水的沼氣厭氧微生物發(fā)酵過程，是有機固體生物質的處理方法。干法技術具有容積產氣率高、處理過程中不產生污水、自身能耗低等獨特優(yōu)勢。

三、沼氣的應用

發(fā)揮生物質能源技術優(yōu)勢，對于農村垃圾要集中處理和分散處理相結合，對達到焚燒規(guī)模的可以建設發(fā)電項目并供熱；對分散的垃圾要與糞污結合，采取發(fā)酵技術處理，沼氣民用或發(fā)電，沼渣沼液做成有機肥。按照社會分工形成產業(yè)鏈條，尤其是北方大中型養(yǎng)殖場沼氣工程產生的沼渣和沼液要與現(xiàn)代綠色有機農業(yè)相結合，用于種植高附加值的綠色農產品，才能反補沼氣工程、維持可持續(xù)運行。

眾所周知，沼氣可以代替煤、天然氣等不可再生能源作為燃料使用，它不僅清潔環(huán)保，最重要可以再生，在此給大家著重介紹生物質沼氣發(fā)電技術的應用。

沼氣發(fā)電技術是一種新型的能源綜合利用發(fā)電技術，它不僅環(huán)保而且節(jié)能，生物質能沼氣化技術利用厭氧發(fā)酵處理，把有機植物或廢棄物制成沼氣，然后驅動沼氣發(fā)電機組運行，在發(fā)電過程中，還可以利用機組產生的熱能再次生產沼氣，這樣能源利用率可以達到80%以上。沼氣發(fā)電技術，節(jié)省了能源，保護了環(huán)境，更產生了大量的熱能以及電能，給人們帶來巨大的經濟效益。

沼氣的主要成分是CH4，一般占總體積的60～80%，其余大部分是二氧化碳，其它氣體含量不多，有助于燃燒。

燃氣內燃機發(fā)電機以其發(fā)電效率高、運行安全穩(wěn)定、操作靈活便捷等優(yōu)勢，在近年來的燃氣發(fā)電領域占到越來越大的市場份額。在沼氣發(fā)電的過程中，發(fā)電設備主要使用燃氣內燃機發(fā)電機組、沼氣鍋爐、余熱蒸汽鍋爐等系統(tǒng)，各個設備之間緊密相連，進行電腦運行控制和管理，各個設備配合運作，以此來實現(xiàn)整個發(fā)電系統(tǒng)的供能可靠性。通過燃氣內燃機的運行，其以沼氣作為燃料，燃氣發(fā)電機組一次電力輸出為0.38kV低壓，然后使用升壓變壓器將低電壓提升至10.5kV，使其與周邊市政電網的電壓保持一致，同時使電力輸出的周期、相序、相位等參數(shù)與電網一致，如果有偏差，差值也應該在相關規(guī)定的范圍內。通過同期保護、同期開關斷路、并網同期設備、電能計量等措施，保證發(fā)電機組可以安全可靠的上網售電。最后根據國家規(guī)定的利用可再生能源發(fā)電上網政策，商議協(xié)調政府、財政、電力等部門，最終確定的上網售電價格。

四、存在問題與建議

（一）加強技術支撐與保障

盡管我國沼氣工程的相關技術在快速進步，但目前還存在技術研究不夠深入、未成體系、缺乏核心技術、工藝和技術裝備不配套等問題，建議加大研發(fā)力度，為我國規(guī)?；託夤こ毯蜕锾烊粴夤こ坍a業(yè)化發(fā)展提供技術支撐。

（二）探索多種應用模式

我國幅員遼闊，不同地區(qū)的氣候條件、農業(yè)現(xiàn)狀和社會經濟發(fā)展水平差異較大，生物質沼氣工程需要在不同區(qū)域因地制宜進行 技術適應性、工程推廣應用模式的研究與實踐。建議政府部門加大政策和資金支持力度，加強統(tǒng)籌協(xié)調和示范引導，探索總結出多種不同類型的技術模式加以推廣應用。

（三）要推進沼氣生態(tài)循環(huán)農業(yè)建設

化肥農藥大量使用，對促增產、保供給作用明顯，但是也會造成嚴重生態(tài)環(huán)境危害，直接影響農產品質量安全。建議大力推進以沼氣為紐帶的生態(tài)循環(huán)農業(yè)建設，減少化肥農藥使用，凈化產地環(huán)境，提高農產品品質，推進農業(yè)綠色發(fā)展。堅持農牧結合、種養(yǎng)循環(huán)、就近消納、綜合利用的原則，創(chuàng)建一批以沼氣為紐帶的種養(yǎng)結合示范樣板，在規(guī)?；B(yǎng)殖大縣，建設沼氣生物天然氣集中處理工程，配套沼肥利用設施，發(fā)展全縣域的以沼氣為紐帶的生態(tài)循環(huán)農業(yè)。建設一批規(guī)模養(yǎng)殖場沼肥還田工程，在沼氣工程周邊，配套沼肥利用設施，提升沼肥就近就地施用能力和水平，形成長期施用的市場化種養(yǎng)結合運營機制。

五、結論

在當今這個能源緊缺，環(huán)境破壞嚴重的社會中，我們亟待找到一種可以替代不可再生能源的新型能源，生物質能沼氣化技術可以變廢為寶，沼氣作為能源來使用可以解決當前我國農業(yè)發(fā)展的“瓶頸”，有利于減少農村種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)廢棄物造成的污染，提高環(huán)境質量。有利于轉變農業(yè)增長方式，發(fā)展農業(yè)循環(huán)經濟。我國的科研人員和工程公司目前也在致力于工程化的研發(fā)，隨著生態(tài)農業(yè)的逐步發(fā)展，國內的技術將會發(fā)生突飛猛進的變化。