生物质沼气工程发展现状分析

李鹤 中机第一设计研究院有限公司

一、生物质沼气主要政策

（一）户用沼气

在国家政策的大力支持下，农村沼气事业快速发展，全国户用沼气从2003年的 1 289 万户提高到2015年的4193.3万户，受益人口超过2亿人。为加强农村沼气后续服务，全国已建成乡村服务网点11.07万处，县级服务站达到 1140处，沼气用户覆盖率达到74.3%。同时农村户用沼气建设标准不断完善，形成了包括NY/T 1639—2008《农村沼气“一池三改”技术规范》、NY/T 2451—2013《户用沼气池运行维护规范》等一系列标准规范在内的技术标准体系，有力支撑了我国农村户用沼气建设。

（二）大中型沼气工程

随着我国规模养殖的迅速发展，畜禽粪便、废水等污染日趋严重，同时农村能源需求不断增大，大中型沼气工程迎来了快速发展时期。2007、2008年的中央一号文件分别提出支持大中型沼气工程建设。中央投资不断增加，政策大力支持，大大加快了大中型沼气工程的建设步伐。从2009年起，国家进一步鼓励大中型沼气工程发展，并根据发酵装置容积大小和上限控制相结合的原则确定中央补助数额。截至2016年底，全国规模化沼气工程已发展到11万处。一批由社会资本建设的规模超过1万m3的特大型沼气工程，开展集中供气、发电并网及制取生物天然气，使沼气利用从低值化向高值化、从公益供给向有偿使用转变。

二、当前沼气技术简介

不同地区的自然、经济状况、养殖场规模和环境容量等条件各不相同，因此沼气能源化处理工艺技术和模式也存在差异。本论文根据厌氧发酵原料的干物质含量的不同，主要讨论两种不同的沼气能源化利用工艺：湿法技术和干法技术。

湿法技术：发酵原料的干物质含量一般小于8%，是液态有机物的处理方法。湿法技术具有物料传热、传质效果好，反应器可以在厌氧状态下连续进出料，易于工程放大等优点，被现阶段大中型沼气工程普遍采用。

干法技术：发酵原料的干物质含量在20～40%，原料呈固态，虽然含水丰富，但没有或者几乎没有自由流动水的沼气厌氧微生物发酵过程，是有机固体生物质的处理方法。干法技术具有容积产气率高、处理过程中不产生污水、自身能耗低等独特优势。

三、沼气的应用

发挥生物质能源技术优势，对于农村垃圾要集中处理和分散处理相结合，对达到焚烧规模的可以建设发电项目并供热；对分散的垃圾要与粪污结合，采取发酵技术处理，沼气民用或发电，沼渣沼液做成有机肥。按照社会分工形成产业链条，尤其是北方大中型养殖场沼气工程产生的沼渣和沼液要与现代绿色有机农业相结合，用于种植高附加值的绿色农产品，才能反补沼气工程、维持可持续运行。

众所周知，沼气可以代替煤、天然气等不可再生能源作为燃料使用，它不仅清洁环保，最重要可以再生，在此给大家着重介绍生物质沼气发电技术的应用。

沼气发电技术是一种新型的能源综合利用发电技术，它不仅环保而且节能，生物质能沼气化技术利用厌氧发酵处理，把有机植物或废弃物制成沼气，然后驱动沼气发电机组运行，在发电过程中，还可以利用机组产生的热能再次生产沼气，这样能源利用率可以达到80%以上。沼气发电技术，节省了能源，保护了环境，更产生了大量的热能以及电能，给人们带来巨大的经济效益。

沼气的主要成分是CH4，一般占总体积的60～80%，其余大部分是二氧化碳，其它气体含量不多，有助于燃烧。

燃气内燃机发电机以其发电效率高、运行安全稳定、操作灵活便捷等优势，在近年来的燃气发电领域占到越来越大的市场份额。在沼气发电的过程中，发电设备主要使用燃气内燃机发电机组、沼气锅炉、余热蒸汽锅炉等系统，各个设备之间紧密相连，进行电脑运行控制和管理，各个设备配合运作，以此来实现整个发电系统的供能可靠性。通过燃气内燃机的运行，其以沼气作为燃料，燃气发电机组一次电力输出为0.38kV低压，然后使用升压变压器将低电压提升至10.5kV，使其与周边市政电网的电压保持一致，同时使电力输出的周期、相序、相位等参数与电网一致，如果有偏差，差值也应该在相关规定的范围内。通过同期保护、同期开关断路、并网同期设备、电能计量等措施，保证发电机组可以安全可靠的上网售电。最后根据国家规定的利用可再生能源发电上网政策，商议协调政府、财政、电力等部门，最终确定的上网售电价格。

四、存在问题与建议

（一）加强技术支撑与保障

尽管我国沼气工程的相关技术在快速进步，但目前还存在技术研究不够深入、未成体系、缺乏核心技术、工艺和技术装备不配套等问题，建议加大研发力度，为我国规模化沼气工程和生物天然气工程产业化发展提供技术支撑。

（二）探索多种应用模式

我国幅员辽阔，不同地区的气候条件、农业现状和社会经济发展水平差异较大，生物质沼气工程需要在不同区域因地制宜进行 技术适应性、工程推广应用模式的研究与实践。建议政府部门加大政策和资金支持力度，加强统筹协调和示范引导，探索总结出多种不同类型的技术模式加以推广应用。

（三）要推进沼气生态循环农业建设

化肥农药大量使用，对促增产、保供给作用明显，但是也会造成严重生态环境危害，直接影响农产品质量安全。建议大力推进以沼气为纽带的生态循环农业建设，减少化肥农药使用，净化产地环境，提高农产品品质，推进农业绿色发展。坚持农牧结合、种养循环、就近消纳、综合利用的原则，创建一批以沼气为纽带的种养结合示范样板，在规模化养殖大县，建设沼气生物天然气集中处理工程，配套沼肥利用设施，发展全县域的以沼气为纽带的生态循环农业。建设一批规模养殖场沼肥还田工程，在沼气工程周边，配套沼肥利用设施，提升沼肥就近就地施用能力和水平，形成长期施用的市场化种养结合运营机制。

五、结论

在当今这个能源紧缺，环境破坏严重的社会中，我们亟待找到一种可以替代不可再生能源的新型能源，生物质能沼气化技术可以变废为宝，沼气作为能源来使用可以解决当前我国农业发展的“瓶颈”，有利于减少农村种植业和养殖业废弃物造成的污染，提高环境质量。有利于转变农业增长方式，发展农业循环经济。我国的科研人员和工程公司目前也在致力于工程化的研发，随着生态农业的逐步发展，国内的技术将会发生突飞猛进的变化。