大型沼氣熱電聯產工程綜合利用效益分析

張小燕

甘肅省永登縣農村能源建設辦公室，甘肅 永登 730300

一、基本概況

大型沼氣工程的建設對于推進農業現代化、發展生態循環經濟、提高清潔用能水平、減少和控制農業廢棄物面源污染、提升農產品質量安全等起到推動作用[1]。萬榮生豬養殖場位于永登縣龍泉寺鎮境內，豬場2005年建成，是目前蘭州市最大的生豬養殖場，2013年被蘭州市發展農業產業化領導小組評為蘭州市重點龍頭企業，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，其中財政補助300萬元，自籌1119.7萬元，進行了污水處理設備的更新改造，建成一臺厭氧、生化處理污水系統，1 000m3厭氧發酵罐2座，400m3雙模儲氣柜2個，額定功率為150KW的沼氣發電機，50m太陽能集熱器一組。設計日處理糞污水70t，正常運轉情況下，日產沼氣1 000m3，發電量3 000度；一套固液分離系統，分離出的固體沼渣生產有機肥，年產有機肥7 500t，沼液經過氧化過濾及沉淀，供周邊蔬菜基地作為有機肥使用，年產沼液17 800t。

二、工藝流程

發酵原料豬糞尿用水沖洗進入集水池，在預處理間過濾豬毛等雜物，攪拌均勻進入厭氧發酵罐，產生的沼氣經氣水分離、化學脫硫后進入儲氣柜，通過發電機發電供養殖場使用。發酵后的沼液、沼渣進入固液分離機分離，沼渣經過堆肥系統處理后輸送農田，沼液通過管道輸送沼液池，經過沉降過濾后輸送農田。利用太陽能-沼氣發電機煙氣余熱復合增溫系統，將太陽能集熱器采集的熱量和沼氣發電機運轉產生的高溫煙氣熱量經交換，提高循環水的溫度，循環水經過厭氧發酵罐內的循環水盤管，以熱輻射和對流的形式與發酵原料進行換熱，使發酵罐溫度保持35℃的中溫發酵溫度，工藝流程如圖1所示。

三、 效益分析

（一）社會效益

萬榮生豬養殖場大型沼氣工程建成后，不僅提高了農業廢棄物的利用率，有效減少了養殖場糞污對周邊大氣、地表水、土壤的污染，而且有利于凈化環境，減少病害的發生，提高了養殖場的生態環境保護意識，同時促進了農業循環經濟的發展，對建設資源節約型、環境友好型社會和推動農村經濟社會可持續發展起到積極作用。

圖1 沼氣熱電聯產工程工藝流程

（二） 環境效益

萬榮生豬養殖場大型沼氣工程建成后，減少了糞便所產生的甲胺、硫化氫、氨等有毒氣體向大氣的排放，產生的沼氣通過發電供養殖場生產生活用電，相當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、沼渣作為有機肥在農田施用，不僅使農產品產量增加，節約了化肥農藥的開支，而且減少因化肥農藥的使用而對土壤的污染，改善了土壤養分平衡和土壤理化性質[2]。

（三）經濟效益

萬榮生豬養殖場大型沼氣工程建成后，年產沼氣36.5萬m3，根據養殖場發電機運行測試，平均每立方米沼氣可發電3.1°，年發電量為113.2萬度，按照養殖場現在每度電0.47元計算，僅發電實現年收入53.2萬元；利用熱電聯組發電時產生的熱量為厭氧發酵罐增溫，解決了由于冬季溫度過低不能正常產氣的問題，實現了全年都能產氣發電，減少由每年10月到次年3月就需給發酵罐用煤炭加熱的費用，每天加熱需煤炭1t，每噸800元，6個月使用煤炭所需費用14.4萬元。所產生的沼液沼渣作為有機肥向周邊5 000畝農田輸送，可減少化肥使用量1 000t，年產沼渣7 500t，每噸售價25元，每年可獲經濟利益18.8萬元；年產沼液17 500t，每噸售價17元，每年可獲得經濟利益29.7萬元；沼液、沼渣的供肥輻射帶動周邊農田、果園、蔬菜的生態有機種植，提高了農產品的產量與品質，使當地農民也從中獲益。

沼氣發電、節約煤炭支出、沼液沼渣出售，三項累計為養殖場帶來年經濟收益116.1萬元，經濟效益顯著。

四、結論與建議

萬榮生豬養殖場在實現企業標準化建設的同時，配套建設大型沼氣熱電聯產工程，使養殖場實現了糞便無害化處理資源化利用，改變了養殖場周邊環境，對推進農業產業結構調整，提高農產品競爭力，創造良好的生態環境具有十分重要的意義。通過發電、有機肥的生產，實現了社會效益、環境效益、經濟效益的有機結合，為可持續的生態環境保護和促進農業增收節支走出新路，值得推薦。根據萬榮養殖場沼氣工程運行一年時間的觀察了解，提出以下幾點建議。

（一）規范操作，杜絕安全事故的發生

大型沼氣的每一工藝流程、每一種設施都有具體的技術規范和安全操作規程，養殖場需引進專業的技術型人才，指導對沼氣生產設備安全性的提前干預，并對從業人員進行沼氣安全生產知識及生產中的核心專業知識定期培訓，確保全面掌握工程的管理技術和操作要點。養殖場還需建立健全安全生產管理責任制度，在工程運行中，嚴格按照操作規程進行操作，嚴禁違反操作規程的行為，確保工程安全穩定運行[3]。

（二）加大后期投資，維護設備更新保養

養殖場應根據沼氣的生產周期，制定詳細的設備維護計劃，加大后期投資力度，從科學合理的角度進行設備的定期維護，以延長設備的使用時間。設備的維護應從日常設備運行進行關注，避免應違規操作導致的設備損壞，記錄設備損耗較大環節并按時維護，確保維護進度跟上生產進度。

（三）拓展“三沼”綜合利用途徑，提高經濟效益

要使養殖場大型沼氣工程具有良好的經濟效益，就應該在國家倡導綠色循環發展和生態文明建設的大背景下，讓沼氣工程與現代生態農業、資源綜合利用、環境保護緊密結合。除沼氣發電之外，應積極拓展沼液和沼渣的綜合利用范圍，開發沼渣有機肥生產[4]，加強與當地果園、有機蔬菜生產基地等產業的合作，推行“養殖+沼氣工程+有機肥種植”三位一體的種養循環模式[5]，延長以沼氣工程為依托的產業鏈，發展循環農業經濟，確保沼氣工程經濟效益充分發揮。