沼气产业发展现状与趋势

3、国内沼气产业常见运行模式


 
目前,我国以厌氧消化技术为主体的各类沼气工程运行模式日趋成熟。根据沼气用途、养殖规模、环境容量、土地资源和污水排放标准等条件,已经发展了多种运行模式。这些模式都已经从单纯追求能源效益,转入注重发挥沼气技术的多功能优势,广泛开展沼气、沼渣、沼液的综合利用,为发展生产,改善生态环境发挥着非常重要的作用,并正在成为兼具能源、环境、经济、资源综合利用等多种功能的系统工程。从总体来看,我国沼气工程运行模式主要分为两大类:能源生态型和能源环保型。
 
一、能源生态型模式
 
20 世纪 80 年代以来,我国一直在探索以沼气为纽带的种养加相结合、综合配套和循环利用的综合利用生态农业模式,出现了北方的“三位一体”、“四位一体”庭院经济模式,西北的“五配套”模式,南方的“猪—沼—粮”、“猪—沼—果”、“秸秆—猪—沼—鱼”、“蚕—猪—沼—果”、“猪—沼—黄花”等多种模式,且已在我国广大农村地区得到了广泛的推广和应用。这些模式综合运用循环经济理论,以太阳能为动力,沼气工程建设为纽带,将养殖业、种植业和加工业等有机地结合,通过各单元之间的合理布置和匹配,使农业生产达到高产、高效、优质、低耗和低排放的目的,实现农业生产的生态化和可持续化。
 
能源生态型模式集废弃物处理、沼气生产利用、资源化利用于一体,有效促进种、养、加一体化,还可联系服务业、仓贮业等诸多方面,充分发挥各业综合效应。由于不需要对沼液进行深度处理,投资和运行成本也相对较低,是一种生态型、经济型、立体型的运行模式。但该模式往往需要沼气工程周边配套有较大面积的农田、鱼塘、植物塘等,可以就地消纳沼气发酵残留的沼液。

 
二、能源环保型模式
 
当沼气工程周边环境无法直接消纳沼渣、沼液时,需要经过固液分离等后续深加工和处理。固液分离后的沼渣需要经过厌氧、好氧堆肥生产颗粒有机肥,清液则需要经过厌氧、好氧或物化等深度处理达到行业排放标准后直接排放,实现以沼气为纽带的能源环保型运行模式,如生活污水净化沼气工程、工业有机废水沼气工程、城市周边大规模畜禽养殖场沼气工程等。
 
就沼气工程本身的沼气使用途径来看,目前主要有:沼气发电、沼气集中供气、沼气热电联产等运行模式。
 
(1)沼气发电
 
沼气发电包括沼气生产、沼气净化与储存、沼气发电及上网等多项单元技术的优化组合,也涉及到国家对沼气发电的扶持政策和技术法规。目前,我国已在各地建成了很多沼气发电工程,如高碑店污水厂(北京)、太仓酒精厂(江苏)、潍坊汇源化工(山东)、挂月酒精厂(天津)、安丘生物化工(山东)、天子岭(浙江)、宜兴生物化工厂(江苏),上海、广东等地也相继建成了沼气发电工程,仅胜动机械厂在 2004 年7~12 月就售出近 50 套沼气发电机组,总装机容量约 2 万 KW。我国目前的沼气发动机、沼气发电机组主要呈现两个发展趋势,即农村主要向 3~10KW 的沼气发动机、沼气发电机组方向发展;而酒厂、糖厂、畜牧场、污水处理厂等的大中型沼气工程,主要向单机容量为 50~200KW 的沼气发动机、沼气发电机组方向发展。但由于受到工程规模、技术水平、经济政策等因素的制约,沼气工程常年运行稳定性较差,经济效益较低。所以近几年,我国开始引进国外的一些关键技术与设备,在我国尝试高浓度、高效率的热电肥联产的沼气发电工程,如蒙牛澳亚牧场 1MW 大型沼气发电工程,规模为2500m3的厌氧罐 4 座,日处理奶牛粪便为 280t,年沼气发电量为 800 万 kWh,年产有机肥为沼渣 8000t、沼液 18 万 t,年减排温室气体为 3 万 tCO2当量;北京德青源 2MW沼气发电工程,规模为 3000m3的厌氧罐 4 座,日处理鸡粪便为 212t,年沼气发电量为1400 万 kWh,年产有机肥为 18 万 t,年减排温室气体为 7 万 tCO2当量;山东民和牧业 3MW 沼气发电工程,规模为 3200m3的厌氧罐 8 座,日处理鸡粪便为 500t,年沼气发电量为 2000 万 kWh,年减排温室气体为 8 万 tCO2当量。但热电肥联产的沼气发电工程在我国还处于起步阶段,整体运行效率与发达国家相比还相对较低。
 
(2)沼气集中供气
 
实现沼气集中供气,不仅能够节约土地,避免一家一户建沼气池的麻烦,而且能够提高运行及管理效率,有利于提高经济、社会和生态效益。但由于沼气集中供气需要具有相应的基础条件,如稳定、丰富、集中的发酵原料,相对集中的用户(便于减少输气和贮气投资)等。所以,目前沼气集中供气主要用于满足农村能源炊事及供暖的需求,根据原料及沼气需求量,工程规模可大中小灵活建造。如北京大兴区长子营镇留民营沼气站的七村沼气联供工程,年处理畜禽粪便达 12 万 t,年产沼气达 92 万m3,为当地七个村庄 1650 户、5900 多名村民提供清洁、安全和廉价的管道燃气;东北三省最大的肇州沼气工程年产沼气 70 万 m3,已为刘家围子屯、张大围子屯 2 个自然屯 630 户农户提供炊事用气,为肇州镇绿色食品基地的 20 栋日光温室提供照明和取暖。此外,秸秆沼气集中供气工程近几年来也逐渐成熟并迅速发展起来。


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