生物質沼氣工程發展現狀分析

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，農村沼氣事業快速發展，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服務，全國已建成鄉村服務網點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”技術規范》、NY/T 2451—2013《戶用沼氣池運行維護規范》等一系列標準規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

隨著我國規模養殖的迅速發展，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展，并根據發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額。截至2016年底，全國規模化沼氣工程已發展到11萬處。一批由社會資本建設的規模超過1萬m3的特大型沼氣工程，開展集中供氣、發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

不同地區的自然、經濟狀況、養殖場規模和環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：發酵原料的干物質含量一般小于8%，是液態有機物的處理方法。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下連續進出料，易于工程放大等優點，被現階段大中型沼氣工程普遍采用。

干法技術：發酵原料的干物質含量在20～40%，原料呈固態，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勢。

三、沼氣的應用

發揮生物質能源技術優勢，對于農村垃圾要集中處理和分散處理相結合，對達到焚燒規模的可以建設發電項目并供熱；對分散的垃圾要與糞污結合，采取發酵技術處理，沼氣民用或發電，沼渣沼液做成有機肥。按照社會分工形成產業鏈條，尤其是北方大中型養殖場沼氣工程產生的沼渣和沼液要與現代綠色有機農業相結合，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，它不僅清潔環保，最重要可以再生，在此給大家著重介紹生物質沼氣發電技術的應用。

沼氣發電技術是一種新型的能源綜合利用發電技術，它不僅環保而且節能，生物質能沼氣化技術利用厭氧發酵處理，把有機植物或廢棄物制成沼氣，然后驅動沼氣發電機組運行，在發電過程中，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。沼氣發電技術，節省了能源，保護了環境，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。

燃氣內燃機發電機以其發電效率高、運行安全穩定、操作靈活便捷等優勢，在近年來的燃氣發電領域占到越來越大的市場份額。在沼氣發電的過程中，發電設備主要使用燃氣內燃機發電機組、沼氣鍋爐、余熱蒸汽鍋爐等系統，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，以此來實現整個發電系統的供能可靠性。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、相位等參數與電網一致，如果有偏差，差值也應該在相關規定的范圍內。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，保證發電機組可以安全可靠的上網售電。最后根據國家規定的利用可再生能源發電上網政策，商議協調政府、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，建議加大研發力度，為我國規模化沼氣工程和生物天然氣工程產業化發展提供技術支撐。

（二）探索多種應用模式

我國幅員遼闊，不同地區的氣候條件、農業現狀和社會經濟發展水平差異較大，生物質沼氣工程需要在不同區域因地制宜進行 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，加強統籌協調和示范引導，探索總結出多種不同類型的技術模式加以推廣應用。

（三）要推進沼氣生態循環農業建設

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環境危害，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循環農業建設，減少化肥農藥使用，凈化產地環境，提高農產品品質，推進農業綠色發展。堅持農牧結合、種養循環、就近消納、綜合利用的原則，創建一批以沼氣為紐帶的種養結合示范樣板，在規模化養殖大縣，建設沼氣生物天然氣集中處理工程，配套沼肥利用設施，發展全縣域的以沼氣為紐帶的生態循環農業。建設一批規模養殖場沼肥還田工程，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結合運營機制。

五、結論

在當今這個能源緊缺，環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發展的“瓶頸”，有利于減少農村種植業和養殖業廢棄物造成的污染，提高環境質量。有利于轉變農業增長方式，發展農業循環經濟。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，隨著生態農業的逐步發展，國內的技術將會發生突飛猛進的變化。