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      沼氣提純有前景,沼氣利用價值大

      2020-2-8 17:20:23      點擊:

      沼氣,化學名;甲烷,顧名思義就是沼澤里的氣體。人們經?吹,在沼澤地、污水溝或糞池里,有氣泡冒出來,如果我們劃著火柴,可把它點燃,這就是自然界天然發生的沼氣。沼氣,是各種有機物質,在隔絕空氣(還原條件),并在適宜的溫度、PH值下,經過微生物的發酵作用產生的一種可燃燒氣體。沼氣屬于二次能源,并且是可再生能源。


      沼氣是有機物質在厭氧條件下,經過微生物的發酵作用而生成的一種可燃氣體。由于這種氣體最先是在沼 澤中發現的,所以稱為沼氣。人畜糞便、秸稈、污水等各種有機物在密閉的沼氣池內,在厭氧(沒有氧氣)條件下發酵,即被種類繁多的沼氣發酵微生物分解轉化,從而產生沼氣。沼氣是一種混合氣體,可以燃燒。沼氣是有機物經微生物厭氧消化而產生的可燃性氣體。


      沼氣是多種氣體的混合物,一般含甲烷50~70%,其余為二氧化碳和少量的氮、氫和硫化氫等。其特性與天然氣相似?諝庵腥绾8.6~20.8%(按體積計)的沼氣時,就會形成爆炸性的混合氣體。沼氣除直接燃燒用于炊事、烘干農副產品、供暖、照明和氣焊等外,還可作內燃機的燃料以及生產甲醇、福爾馬林、四氯化碳等化工原料。經沼氣裝置發酵后排出的料液和沉渣,含有較豐富的營養物質,可用作肥料和飼料。


      沼氣的主要成分是甲烷。沼氣由50%~80%甲烷(CH4)、20%~40%二氧化碳(CO₂)、0%~5%氮氣(N2)、小于1%的氫氣(H2)、小于0.4%的氧氣(O2)與0.1%~3%硫化氫(H2S)等氣體組成 。由于沼氣含


       有少量硫化氫,所以略帶臭味。其特性與天然氣相似?諝庵腥绾8.6~20.8%(按體積計)的沼氣時,就會形成爆炸性的混合氣體。


      沼氣的主要成分甲烷是一種理想的氣體燃料,它無色無味,與適量空氣混合后即對燃燒。每立方米純甲烷的發熱值為 34000千焦,每立方米沼氣的發熱量約為20800-23600千焦。即1立方米沼氣完全燃燒后,能產生相當于0.7千克無煙煤提供的熱量。與其它燃氣相比,其抗爆性能較好,是一種很好的清潔燃料。


      沼氣作為能源利用已有很長的歷史。我國的沼氣最初主要為農村戶用沼氣池,20世紀70年代初,為解決的秸稈焚燒和燃料供應.不足的問題,我國政府在農村推廣沼氣事業,沼氣池產生的沼氣用于農村家庭的炊事來逐漸發展到照明和取暖。目前,戶用沼氣在我國農村仍在廣泛使用。我國的大中型沼氣工程始于1936年,此后,大中型廢水、養殖業污水、村鎮生物質廢棄物、城市垃圾沼氣的建立拓寬了沼氣的生產和使用范圍。隨著我國經濟發展人民生活水平的提高,工業、農業、養殖業的發展,大廢棄物發酵沼氣工程仍將是我國可再生能源利用和環護的切實有效的方法。


      沼氣發電技術


      沼氣燃燒發電是隨著大型沼氣池建設和沼氣綜合利用的不斷發展而出現的一項沼氣利用技術,它將厭氧發酵處理產生的沼氣用于發動機上,并裝有綜合發電裝置,以產生電能和熱能。沼氣發電具有創效、節能、安全和環保等特點,是一種分布廣泛且價廉的分布式能源。


      沼氣發電在發達國家已受到廣泛重視和積極推廣。生物質能發電并網在西歐一些國家占能源總量的10%左右。


      沼氣燃料電池技術


      燃料電池是一種將儲存在燃料和氧化劑中的化學能, 直接轉化為電能的裝置。當源源不斷地從外部向燃料電池供 給燃料和氧化劑 時,它可以連續 發電。依據 電解質的不同,燃料電池分為堿性燃料電池(AFC)等。


      燃料電池不受卡諾循環限制,能量轉換效率高,潔凈、無污染、噪聲低,模塊結構、積木性強、比功率高,既可 以集中供電,也適合分散供電。 燃料電池將是21世紀最有競爭力的高效、清潔的發電方式 ,它將在潔凈煤燃料電站 、電動汽車、移動 電源、不間斷電源、潛艇及空間電源等方面 ,有著廣泛的應用前景和巨大的潛在市場。


      沼氣燃料電池是最新出現的一種清潔、高效、低噪音的 電裝置 ,與沼氣發電機發電相比,不僅出電效率和能量利用率高,而且振動和噪音小,排出的氮氧化物和硫化物濃度低 ,因此是很有發展前途的沼氣利用工藝,將沼氣用于燃料 電池發電,是有效利用沼氣 資源的一條重要途。我國的燃料電池研究始于1958年。但是 ,由于多年來在燃料電池研究方面投入資金數量很少,就燃料電池技術的總體水平來看,與發達國家尚有較大差距。燃料電池的出現與發展,將會給便 攜式電子設備帶來一場深刻 的革命,并且還會波及到汽車業、住宅以及社會各方面的集中供電系統。


      近年來,我國風電、太陽能發電等新能源產業蓬勃發展,曾被普遍看好的沼氣應用卻遇冷!笆晃濉蹦,我國沼氣年利用量規劃目標是190億立方米,實際僅完成130億立方米。沼氣發展如何才能朝氣蓬勃,迎來發展的暖春?記者近日做了一番調研。


        原料少,后期維護難


        部分農村戶用沼氣成了擺設


        內蒙古赤峰市紅山區橋北鎮六大份村,農民周學武家的豬圈、沼氣、廁所三位一體大棚已建成好幾年,豬圈里卻堆滿了雜物,空空的沼氣池里只有很少積水。


        對沼氣戶來說,要想正常用氣,就得長期養畜。為了維持沼氣池正常產氣,一個8立方米的沼氣池要養3至5頭豬才能保證糞源供應!艾F在農民最多養1頭豬,作為年豬自食!敝軐W武說,“生豬價格忽高忽低,大多數農民都不愿養豬了!


        自2006年以來,村里在住宅和大棚里建了219座沼氣池,但全村的養豬戶不到1%,養牛、羊、驢的農戶少,沒有糞源何來沼氣?現在,沼氣池、灶具都成了擺設,只有改建過的廁所還能用上。


        隨著近年來我國養殖業結構調整,個體散養戶日益減少,規模養殖漸成趨勢,戶用沼氣原料不足尤為明顯。農業部調查顯示,這給全國30%至40%的戶用沼氣帶來了不同程度的原料短缺問題。


        沼氣是“三分建池七分管”,管理尤為重要。


        現在,鄉村沼氣服務網點少,沼渣、沼液清理不易,沼氣設施維修也有一定門檻,農戶很難靠自己解決。近年農村外出打工人員明顯增加,常住人口減少,也是造成沼氣池閑置的原因之一。此外,沼氣使用還受到季節性因素的影響。冬季溫度低,沼氣生氣量減少,農戶對沼氣使用需求卻上升,這成為制約沼氣使用的一大瓶頸。


        內蒙古自治區發改委曾對8個沼氣建設重點盟市的23個旗縣做過深入調研,結果顯示,戶用沼氣利用率不是很高,全區正常使用6個月以上的僅為67.6%。


        中國科學院農業政策研究中心根據地區的代表性和沼氣分布,選取吉林、河北、安徽、四川、云南五個省進行調查,結果表明,農戶沼氣池使用效率為64.8%,其中安徽省沼氣池使用效率僅為12.9%。


        成本高,并網難


        一些養殖企業不看好沼氣發電


        沼氣發電情況如何?


        在北京市新能源和可再生能源示范區—延慶縣的松山腳下,幾個墨綠色的大罐子煞是顯眼,一排排整齊的規;u舍伴著隆隆的發電機聲,這里是北京德青源農業科技股份有限公司的“雞糞發電廠”。2009年5月,當時全國最大的沼氣發電廠—德青源沼氣發電廠正式并網發電。


        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。為解決這些問題,德青源采用世界一流生物發酵技術和燃氣發電技術,將所有雞糞和污水收集起來,生產沼氣用于發電。


        這個沼氣發電工程每年向電網提供1400萬度的綠色電力,同時減少8萬多噸的溫室氣體排放,還可為當地農民提供優質有機肥18萬噸。


        然而,成本的問題,也困擾著這個沼氣發電廠。目前的上網電價為每度電0.345元,國家可再生能源補貼電價為每度電最低0.25元,即每度電大約能賣0.595元。每年發電加上賣熱和有機肥料的總收入為1312萬元,收支相抵后,一年虧損83萬元,很難保障項目長期穩定運營。


        成本還不是制約沼氣發電的唯一因素!罢託獍l電上網非常困難,最主要的原因是每個沼氣發電項目的發電量非常少,會為電網企業帶來非常高的管理成本,所以電網企業對此并不積極,為了這個項目上網我們爭取了兩年!钡虑嘣词袌隹偙O張煊表示。


        農業部農業生態與資源保護總站李景明處長告訴記者,“沼氣發電上網困難,能夠真正做到沼氣發電上網的企業少之又少!


        記者了解到,截至目前,在河北、浙江、安徽、山東、北京和內蒙古,只有個別大型企業實現了沼氣發電并網。成本高、并網難,讓國內眾多的養殖企業望而卻步,沼氣規;萌允莻難題。


        沼氣提純,進村入戶


        生物天然氣應用效果好


        傳統戶用沼氣維護麻煩閑置多,新興沼氣發電成本過高推廣難。沼氣難道就沒用了嗎?


        傍晚時分,記者來到延慶縣張山營鎮前廟村農戶韓書琴家,不見一縷炊煙,鍋里的土豆燉豆角騰騰地冒著熱氣。這飯是用什么做的?韓大娘笑瞇瞇地說,這可是地道的清潔能源—生物天然氣,用著很方便!


        從2013年5月份開始,前廟村200戶村民用上了天然氣。下蘆鳳營村正在等待接氣入戶,中羊坊村等4個村的工程也在建設。


        “沼氣中甲烷的含量只有60%左右,我們經過提純,可使甲烷含量達到97%以上,也就是城市天然氣的標準!钡虑嘣醋庸尽狭η逶垂炯夹g部副經理李洪燕介紹。


        自2010年開始,由德青源公司作為技術支撐單位,采用秸稈與沼液混合發酵的方式,延慶縣成功建設了中國首個“萬戶生物天然氣”工程,將沼氣制成高純度甲烷,經過壓縮以后,通過天然氣槽車運送到各村。每村建設一個儲氣站,由儲氣站鋪設地下管線將燃氣送到農戶家中。按照規劃,不遠的將來,延慶縣張山營鎮、康莊鎮超過萬家農戶,有望在家擰開閥門就能用上生物天然氣。


        德青源副總裁、北京合力清源科技股份有限公司總經理潘文智給記者算了一筆賬:用1立方米沼氣能發兩度電,收益是0.69元;1立方米沼氣能制成0.6立方米生物天然氣,收益大于1.8 元。也就是說,同樣的沼氣用來制成生物天然氣,要比發電收益高1.6倍。


        據測算,德青源日產沼氣1.26 萬立方米,可提純甲烷氣7650立方米,可以滿足12000多農戶使用。生產中一天需要秸稈45噸,一年1.6萬噸左右。周圍數萬畝玉米的秸稈有了去處,還能為農民增加一筆收入。同時,運營和維護沼氣進村工程,也為村民提供了更多的就業崗位。


        延慶縣種植業服務中心主任田全升認為,發展生物天然氣產業不但可以消納養殖業和農田廢棄物,實現農業循環生產,還能替代燃煤,減少大氣污染,希望能把這個經驗推廣開來,讓更多的廢棄物變清潔能源,保護北京的碧水藍天。


        中國農業大學生物質工程中心博士生導師、教授程序指出,長期以來,國內大型養殖場配套的沼氣工程,面臨只有環保和社會效益而經濟效益很少的困境,國家能源主管部門和沼氣主管部門將沼氣定位為“農村能源”,對示范性沼氣工程的補貼往往是補工程建設而不是沼氣產出,因而“重建輕管”現象普遍,補貼的實際效果較差。


              生物天然氣的一大優勢,是可以完全替代車用汽油、柴油,乃至替代車用化石天然氣;并能充分利用現成的天然氣儲、運、加氣的基礎設施,從而大幅節省開發應用的投資,市場前景廣闊!爸袊託庑袠I擺脫困境的出路在于擺脫農村能源的束縛,發展高品位能源商品、市場化運作的生物天然氣產業!背绦驈娬{。


        “我們希望國家有關部門能參考風能、太陽能等新能源產業發展扶持政策,對生物天然氣運營企業進行氣價補貼,并予以相應的稅收減免,推進傳統的沼氣工程轉型和技術升級,促進生物天然氣這一新興產業的發展!迸宋闹钦f。


      現如今,農村的家家戶戶基本很少能看到養豬,養雞的人家了。首先是養豬不賺錢,在一點就是就算養也不可能大規模的養。沒有動物留下的糞便,就沒有沼氣的原料。就算是可以搞到牛糞的話,一來一回出車拉糞的錢也是夠不上成本預算的。再就是,沼氣有一個特點就是不穩定。要知道沼氣充分燃燒的需要的最理想狀態是:甲烷占60%—70%,二氧化碳30%—40%。但是現實情況卻是與理想相悖的,正式運行的沼氣池情況遠不能達到理想條件,往往是二氧化碳體積占比很大,甚至比甲烷還大,這樣導致的后果就是很難點燃,或者出氣不穩定。和傳統的煤炭、木材等燃料相對比的話,它的缺陷就很明顯了。如果家里來了很多客人,但是炒菜炒著炒著就沒火了,還要等四五個小時才能用,真的很耽誤事情。還有就是沼氣不衛生,不安全。原料少了很累心,但是如果原料多了的話會更鬧心。如果原料填多了的話,不及時使用,不巧有碰到高溫天氣的話。那么,池子里的沼氣會越聚越多,越聚越多,當達到上線的話就會從池頭部和尾部溢出來原料。會弄得到處都是,不干凈,不衛生。在就是,如果我們碰巧不在家中,池子的體積是有限的,能夠承受的壓力也是有限的,出門久了,很有可能沼氣池內壓力爆表,直接導致沼氣池爆炸,后果真的不堪設想。雖然說沼氣池最后的廢料可以作為化肥施肥,但是,由于沼氣池特殊的構造來看,這是一項需要很多人力物力財力來完成的事情。并不是每個人都能夠隨便的清理廢料,需要花錢雇請專人來幫忙定時清理。是一件很費時間,很費精力的事。


      由于沼氣提純技術問題,沼氣提純需要消耗大量的化學品參與到提純工序中,因此提純的成本非常之高,原有的污水處理廠的沼氣并入天燃氣官網的舉措,也因為純度不夠等各種因數被紛紛叫停。因此沼氣的應用還在于提純技術的以及設備的研發,要能做到高效又節約成本。


      因此沼氣要應用起來還是需要技術支持,以及投入大量資金進行設備的研發,能有效解決沼氣的提純問題,以及后續廢料的處理問題,才能真正產生有效的經濟價值。這是一個漫長的過程,希望國家以及農業部能多方政策推進沼氣領域的研發應用。


      充分利用環保資源,節約石化能源的消耗。


      版權與免責聲明: 

      ①本文部分圖片均來自沼氣網,為轉載稿,

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