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      沼氣應用:瑞典開出世界首列沼氣火車

      2020-2-12 20:26:48      點擊:

      沼氣火車

      到瑞典旅游的乘客,可以登上了世界上第一列用沼氣發動的火車,乘著它在瑞典進行了一趟愉快的旅行。由于沼氣通過腐爛的植物和動物排泄物就可以制造,是一種非常環保的可再生能源,這列由沼氣發動的火車也為人類利用生物燃料提供了一個很好的榜樣。

      目前每天只開一趟

      據報道,這列環;疖囁鶎俟镜氖袌霾拷浝肀说谩ぐ差D,24日在行進的列車上接受采訪時表示,一切都非常順利。

      這趟列車的起點是瑞典首都斯德哥爾摩南部城市林科賓,終點是瑞典東部沿海城鎮瓦斯特韋克。整條線路全長約80公里。根據計劃,在剛開始運行的一段時間里,列車每天只開一趟。不過,安頓在接受采訪時表示:“我們的最終目標是能夠每天發車兩趟,甚至比這更頻繁!

      數國表示感興趣

      據報道,這列由沼氣發動的火車只有一個車廂,能容納約60名乘客。它由一列舊的菲亞特火車改裝而成,原來的柴油機引擎被替換成了兩個沃爾沃的氣體引擎。

      據報道,這列火車總共能裝11桶沼氣。利用這些沼氣,火車能持續運行600公里,最大時速可以達130公里。

      安頓表示,當這列火車24日從始發站開出時,他的內心非常激動,因為“它向世人表明,這完全是可行的!彼表示,包括印度在內的好幾個國家都已經對這種火車表示了興趣。

      沼氣火車

      更環保更便利更安靜

      由于沼氣和其他生物燃料一樣,在燃燒過程中能減少產生溫室效應的氣體的排放,因此,經過引擎改裝的火車變得更加環保。

      彼得·安頓表示,由于火車引擎中燃燒的不是普通的燃料,而是可再生的能源,因此“它為可持續發展的運輸系統,提供了一種新的方式!

      除此之外,沼氣的另一個優點便是制造的便利性。它不像石油那樣,需要依賴其他國家的出口。只要將腐爛的植物和動物排泄物放入容器中混合,加上水,就可以制造沼氣。將這些沼氣儲存起來,就可以當作燃料使用。

      安頓說:“每個社區都可以建立自己的沼氣制造工廠,這同時也能夠提供新的就業機會!

      安頓介紹說,除了環保和便利之外,利用沼氣發動火車還有另一個好處,那就是能使火車發出更少的噪音,讓火車變得更安靜。

      沼氣火車

      據生物質能源產業技術創新戰略聯盟介紹,從生物質燃氣總產能分析,歐盟、中國、美國名列前茅。2011年歐盟沼氣產量為201.7億立方米,其中德國的沼氣產量為101.4億立方米,占歐盟沼氣生產量的50.27%。美國2011年沼氣產量為126億立方米,比2010年增長12.6%。中國2011年沼氣產量約為200億立方米,比2010年增加25%以上。

        瑞典率先開始生物質燃氣凈化提純制車用生物質燃氣和管道生物天然氣,同時,開出了世界上第一輛沼氣火車。目前,在瑞典交通工具的氣體燃料中,沼氣占58%,有100個加氣站,779輛沼氣燃料公共汽車,4500輛汽油、沼氣與天然氣混合燃料小汽車。

        目前,歐洲的生物質燃氣產業取得了快速發展,特別是在財稅政策、技術裝備、工程規模、產業模式、能源替代、環境效益等方面都已規范,代表了世界先進發展水平和模式。

        2011年歐盟各國沼氣發電總量為3290億千瓦時,比2010年增加17.39%,德國98%的生物質燃氣工程用于熱電聯供,2011年,德國生物質燃氣發電總裝機容量為2559MW,沼氣發電總量為1940億千瓦時,占歐盟沼氣發電總量的58.99%,比2010年增加19.88%。英國沼氣發電總量為573億千瓦時,占歐盟沼氣發電總量的17.42%。德國的生物燃氣凈化提純處理能力最大,2012年達到11.78萬標準立方米每小時(Nm3/h),其次是美國,為7.37萬Nm3/h,瑞典為2.65萬Nm3/h。

          在我國,國家發改委印發《全國農村沼氣發展“十三五”規劃》(以下簡稱《規劃》)提出,到2020年,我國沼氣總產量要達到207億立方米,截至目前,我國沼氣總產量為158億立方米,這意味著未來5年內,沼氣總產量將再增31.1%。但《規劃》也指出,目前我國中小型沼氣工程多數虧損,要完成上述目標,還需建設多元投入機制,研究出臺PPP實施細則,積極支持符合標準的企業從事沼氣項目建設和管理。不過有業內人士表示,原本就虧損的沼氣行業引PPP并沒有那么容易,未來還需破除沼氣行業發展的制度性障礙,強化科技支撐和監管能力。

      具體來說,國家發改委表示,隨著農村生活用能的日益多元化,農村戶用沼氣使用率普遍下降,廢棄現象日益突出,中小型沼氣工程整體運行不佳,多數虧損,長期可持續運營能力較低。此外,現有沼氣工程還面臨原料保障難、儲運成本高、大量沼液難消化、沼氣工程終端產品商品化開發不足等瓶頸,亟待向規模發展、效益拉動、科技支撐等方向轉型升級。

      為此,我國本次提出,要大力推進沼氣工程建設和運營的市場化,健全政府和社會資本合作機制,積極引導各類社會資本參與,政府采用投資補助、產業投資基金注資、股權投資、購買服務等多種形式對沼氣工程建設給予支持。支持地方政府建立運營補償機制,通過項目有效整理打包,提高整體收益能力,保障社會資本獲得合理投資回報。研究出臺PPP實施細則,積極支持技術水平高、資金實力強、誠實守信的企業從事規;託忭椖拷ㄔO和管理,鼓勵同一專業化主體建設多個沼氣工程。

      但有業內人士指出,沼氣確實可以進行商品化、產業化開放,但在價格方面仍然面臨一些難題。中國能源網首席信息官韓曉平告訴北京商報記者,在高成本的助推之下,沼氣發電的價格居高不下,發電價格約在0.75元/度,垃圾發電約0.65元/度,但目前煤電的價格只需0.35-0.5元/度。他表示,沼氣的電價遠遠高于煤電價格,即使現在能用沼氣發電,民眾也不一定愿意用。

       

      沼氣是可燃性氣體,沼氣中可能含有少量的氧氣,因此輸送管道要求裝阻火器,以確保管道以及反映池收集罐等設備的安全。

      對于這種說法,國家發改委本次也提出,有的電網公司為了壓制價格,以各種理由阻礙沼氣發電上網,沼氣發電上網后也無法享受農林生物質電價,這些問題造成了沼氣的市場競爭力不強,制約了農村沼氣的發展,必須要從體制機制上解決這一問題。

       同樣是巨大的總產量,德國、瑞典等國的生物燃氣來自于大型的商業化燃氣工程,而且是管網供氣、燃氣發電或車載燃氣發電的多極應用;而目前在我國,以沼氣為代表的生物燃氣多為農戶自用,而且十分分散。新時期,我國通過國家層面的引導重視、良好的示范工程,直接把沼氣等生物燃氣引領到一個全新的產業化發展空間。

        7月初,科技部組織探討生物燃氣產業商業模式應用推進現場會,全國政協副主席、科技部部長萬鋼出席并指出,大力建設生物燃氣科技示范企業和科技產業化基地,形成生物燃氣戰略性新興產業。那么,為何要把生物燃氣列為戰略性新興產業?生物燃氣大型工程技術是否成熟?產業化之路應該如何走?我們請專家解讀。

        生物燃氣是個大產業規;虡I化是方向

        生物燃氣,也稱生物天然氣,是指從生物質轉化而來的燃氣,包括沼氣、合成氣和氫氣。目前沼氣生產的量最大,也最有成本和實際應用優勢,所以一般所說的生物燃氣主要是指沼氣。

        沼氣在我國已經發展了幾十年,這次國家對生物燃氣的重視是否表明生物燃氣發展有了新的方向?為什么說生物燃氣是戰略性新興產業?  目前我國出現的各種的污染問題,這些對我國國民經濟持續健康發展的限制作用逐漸顯現。然而,我國擁有豐富的生物質資源如農業廢棄物、禽畜糞便和城市生活垃圾等,如果這些資源沒有得到有效利用和處置,將成為危害環境的主要來源。相反,今天我們可以用科技能把垃圾資源化這就是生物質能源,而生物燃氣是其中最重要的類型,也將成為我國未來資源開發的主要方向。大力發展以生物質能源為代表的清潔能源已經成為國家戰略選擇把生物燃氣作為一個產業做大做強,向規;、專業化、商業化方向發展,培育形成生物燃氣戰略性新興產業,開創我國生物燃氣發展新局面。

        我國一直很重視農村的沼氣工程建設,目前在廣大農村地區已經較為普遍,為解決農村、農戶的能源問題起到了巨大的作用,從生物燃氣總產能分析,我國在世界上名列前茅,但是這個量很大程度上基于我國農村面積廣大和人口眾多;從產出方式上來看,將近90%的沼氣產自于農村,主要以分散的自用自產自消小沼氣工程為主,當然,由于中國各地經濟發展不平衡,部分地區自用小沼氣在今后一段時間內仍需要大力推廣。而在更多的地區包括農村、縣鄉、城郊,無論是新農村建設還是城鎮化的建設,都具備了沼氣集中生產與供給的條件,生物燃氣走向工程規;、商業化、專業化都勢在必行,進而實現沼氣的高附加值、改善村鎮環境并生產清潔能源。

        自用小沼氣一般直接作為燃氣做飯、取暖,沼氣是一種具有較高熱值的可燃清潔燃料氣體,抗爆性能較好,自用沼氣應用目前主要為直接燃燒、做飯取暖,其利用價值較低。而沼氣工程的燃氣還可以單獨或并網發電,可以壓縮制汽車燃料即車用生物天然氣,可生產工業氣體、化工原料,這些應用價值都可以在大型燃氣工程上形成專業化生產,取得良好的經濟效益和社會效益。這方面歐洲一些國家已經做出了很好的探索,值得借鑒。

        供熱、發電、車用燃料沼氣甚至還能驅動火車,德國98%的生物燃氣工程用于發電,沼氣工程的平均池容大于2000立方米, 2011年生物燃氣發電總裝機容量為2559MW,而2012年我國生物燃氣發電總裝機容量僅約150MW。瑞典率先開發生物燃氣凈化提純制車用和管道生物天然氣。目前有34家生物燃氣工程生產車用生物天然氣,全國有100個加氣站,779輛沼氣燃料公共汽車,4500輛汽油、沼氣與天然氣混合燃料小汽車。在瑞典交通工具的氣體燃料中,沼氣占58%。同時還開出了世界上第一輛沼氣火車。

       大型生物燃氣工程的產業化、商業化必須有技術做前提和保障,我國各大科研院所多年來一直進行生物燃氣工程技術攻關,一些生物燃氣大型示范工程建設,積累了各項關鍵技術,比如去除CO2和脫硫的凈化提純技術、氣體儲存技術、催化合成技術等,可以說供氣工程的工藝已基本成熟,但技術進步的空間還是很大的,這需要不斷攻關,鼓勵產、學、研結合,搶占技術制高點。

      沼氣是可燃性氣體,沼氣中可能含有少量的氧氣,因此輸送管道要求裝阻火器,以確保管道以及反映池收集罐等設備的安全。

        萬鋼副主席近日參觀了北京郊區的大型生物燃氣工程,位于延慶縣德青源北京生態園是目前亞洲單場存欄最大的優質雞蛋生產基地,整個生態園每天產生雞糞210余噸,排出生產生活污水270余噸,德青源采用世界一流生物發酵技術和燃氣發電技術,將所有的雞糞和污水收集起來,生產沼氣用于發電,成為全國最大的沼氣發電廠之一。

        德青源二期萬戶綠色燃氣工程項目每天消耗45噸秸稈、糞便等混合原料,可制成純度97%以上的生物甲烷氣(CBG)7560m3,并利用CNG槽車輸送到周邊各村,經減壓后灌注到村級氣柜中,經村內管線輸送到各家各戶。項目的設計是可滿足延慶縣張山營鎮、康莊鎮39個村莊1.01萬戶的生活用氣問題,而且工程可有盈利。目前已在延慶縣張山營鎮前廟村、蘆鳳營村等開始了送氣服務。

        利用城市垃圾生產沼氣簡單易行費用還低

        我國生物燃氣大型化、商業化必須得考慮成本和產出的比,這樣才會吸引投資和形成良性發展,歐洲國家非常重視技術的持續創新,通過提高產氣效率和設備穩定性、降低制造成本、人工和維護費來降低沼氣工程投資和運行成本。其次是發展模式問題,丹麥Ribe生物燃氣發電站以有限公司的形式組建,由相關的農場主們共同合作,也有其他股東,例如屠宰場、地方電力公司和一些公共養老金基金會。這個沼氣站在世界范圍內被認可為大規模系統中最成功的案例之一。

        再有就是專業化的發展趨勢。生物燃氣系統和其他生物質利用方式一樣是個非常復雜的系統,從原料收集到生產過程再到副產品的利用消納都必須保證中間環節的通暢,甚至在必要的時候對產業鏈進行分化。目前,沼氣工程是作為養殖場的附屬設施建設,責任人養殖業主,核心業務是養殖業,其知識結構不但達不到運行的要求,在原料不穩定和沼液沼渣銷路上也經常出現問題時,無暇顧及沼氣工程的運營。所以沼氣專業化運營企業的建立是必需的。所以,規模經營,綜合利用,降低成本是產業化發展運用市場機制的正確途徑。

        在我國,建設大型生物燃氣工程主要取決于原料條件。在原料數量較多、供應穩定的地方都適合。比如說,大型養殖場、垃圾處理站、污水處理廠、林業加工集中區域等,這些地方原料集中,數量大,再輔以幾種不同的原料,都可以滿足大型生物燃氣廠的原料需求,從而使生物燃氣的生產成本降低,提高了經濟性。

        城市垃圾是個令人頭痛的問題,利用垃圾填埋法產生沼氣是處理城市垃圾的主要方式之一,具有簡單易行和費用較低的特點。正受到世界各國的廣泛關注。瑞典某車用生物天然氣工程就是通過處理瑞典東南部的有機垃圾產生生物燃氣凈化提純后,每年獲得470萬立方米生物燃氣,供應給12個加氣站。

        能源就在我們身邊。一面是污染環境的農業廢棄物、城市垃圾,一面是能源需求的旺盛和化石能源的緊俏,兩大令人頭痛的問題如果能科學地結合在一起,將形成“負負得正”的效應。而這個正效應的指數級擴大,在于生物燃氣工程從農戶向企業、從自我消費向市場消費、從農村向城鄉結合的戰略轉變。

       

      專家檔案

        馬隆龍 博士生導師,973項目首席科學家,中國科學院廣州能源研究所黨委書記、副所長,生物質能研究中心研究員。國務院 “政府特殊津貼”獲得者,“新世紀百千萬人才工程”國家級人選。 “十二五”863計劃“農林生物質高效轉化技術”主題專家組專家;中國可再生能源學會理事。從事生物質高效轉化與綜合利用和能源戰略等方面的研究工作發表論文70余篇,申請國家專利30項,出版專著7部。獲得2008年國家科技進步二等獎、2007年廣東省科學技術一等獎等。

      沼氣是可燃性氣體,沼氣中可能含有少量的氧氣,因此輸送管道要求裝阻火器,以確保管道以及反映池收集罐等設備的安全。H2S溶于水形成氫硫酸,是屬于二元弱酸,有一定的腐蝕性。因此建議使用不銹鋼材質的。

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