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农村沼气工程转型之路在何方

2015-05-04

编者按:据农业部数据,目前我国农村沼气年生产量可达160亿立方米,为农民增收节支近500多亿元。然而,随着城镇化的快速推进和农村牲畜养殖方式的变化,户用沼气需求和使用率下降,一些中小型沼气工程出现运行效果不佳、沼渣沼液综合利用水平不高等现象。日前,农业部和国家发展改革委联合举办了规模化沼气工程培训班,众多业内专家和相关企业畅所欲言,提出沼气工程应沿着规模发展、综合利用、科学管理、效益拉动的方向转型升级,本期我们选登其中部分发言。

行业投入应依标准而行

中国沼气学会秘书长、全国沼气标准化技术委员会秘书长李景明

自1983年4月第一个沼气标准《家用沼气灶》发布实施以来,农业部已经组织编制和发布实施的沼气国家和行业标准共53项。其中,农村户用沼气标准21项、沼气工程标准18项,还发布实施了包括生活污水净化沼气池、沼肥加工和施用、沼气发电等14项标准。

2012年开始,农业部提出了沼气标准体系框架,包括基础标准、产品标准、技术规范等9个方面,户用沼气池、大中型沼气工程等6大系列,以及沼气制取、设施建造、产品生产等8项内容。

2011年5月,经国标委批准,全国沼气标准化技术委员会(SAC/TC515)正式成立。同年11月,我国又成功申请到国际标准化组织沼气技术委员会(ISO/TC255)主席国的地位,向ISO提交了《高温火焰燃烧器》和《户用沼气池》等国际标准提案。

尽管沼气标准体系基本形成,但是在实施过程中依然存在着标准缺失老化滞后、标准交叉重复矛盾、标准体系不够合理、标准化协调推进机制不完善等诸多问题。

2015年3月,国务院印发了《深化标准化工作改革方案的通知》。按照《通知》要求,农业部也将逐步推进5个方面的改革措施,即整合精简强制性标准,优化完善推荐性标准,培育发展团体标准,放开搞活企业标准,提高标准国际化水平。

为做好2015年农村沼气工程转型升级工作,农业部将启动沼气工程远程在线监测信息系统标准制定工作。要求各沼气工程都要配备安装远程在线监测信息系统,实现可测量、可识别、可核查、可追溯,可通过数据采集、传输、分析、预警和专家诊断等多功能。

总之,通过建立健全沼气标准体系,将以往由政府投资决定沼气标准转变为通过科学合理的制定标准引导政府和社会资本的投入,实现沼气行业健康持续发展。

扶持节能环保项目中长期发展

中国进出口银行特别融资账户部投资一处副处长王一然

中国进出口银行在推动我国机电产品、成套设备和高新技术产品进出口,发挥中国企业“走出去”融资主渠道的同时,积极扶持现代农业,大力发展绿色金融,支持节能环保和循环经济发展,进一步创新和完善多层次小微企业金融服务体系,助力农业产业化发展及节能环保产业发展。

2013年,中国进出口银行发起设立中日节能环保投资基金,专注于我国国内节能、环保、清洁能源、清洁材料、清洁生产及其相关产业项目的股权投资,通过多元化投资形式,包括股权、可转债及其他相关形式提供资本金支持,为被投资企业或项目整合产业链上下游资源,并适时引进日本先进的节能环保技术与设备,孵化并助力节能环保类企业或项目的发展。目前,基金已完成多个节能环保项目的投资决策,所投项目涉及城市水处理、光伏发电和工业节能等领域,同时对固体废弃物处理、风力发电、智慧建筑、煤炭清洁处理等领域项目进行了储备与持续跟踪,生物天然气产业是基金重点关注的投资领域之一。

除股权投资资金支持外,中国进出口银行积极落实推进节能减排、保护生态与人居环境的各项战略部署,响应国家支持农业发展要求,充分发挥政策性金融作用,专门推出节能环保贷款和农业产业化发展贷款,对节能减排和环境保护的各个领域和环节提供资金支持,满足企业开展农业科技创新和农业生产、加工、流通等方面的资金需求,推动农业能源管理及节能环保产业项目的中长期发展。贷款支持对象包括农业科技项目、农业生产经营项目、基于能源管理机制的能效项目和节能环保产业发展项目等。贷款形式主要为固定资产贷款、流动资金贷款和并购贷款。农村生物天然气产业项目是上述贷款支持领域之一。

德国已基本实现热电联产

BEB柏林生物质能有限公司副总经理 王彤

德国是世界上农业沼气工程做得最好的一个国家,以其先进的机械工业为技术支撑,把机械设备与装备技术应用到沼气工程领域,沼气工程基本实现了热电联产,普遍采用“沼气发电、余热升温、中高温发酵、气囊储气、自动控制、沼渣沼液施肥”的模式,即使在冬季环境气温低至-20℃,沼气工程仍然良好运行。

德国农业沼气工程发酵原料主要有47%能源植物、41%畜禽粪便、10%有机废弃物、2%工农业生产加工废弃物。大约有95%的农业废弃物沼气工程采用混合原料发酵。中国农业沼气工程的发酵原料主要是畜禽粪便,猪粪最多,牛粪次之,鸡粪最少。目前还没有能源植物及能源植物与其它有机物混合发酵的农场沼气工程。

德国沼气发展对我国的启发总结如下:

沼气专用设备及装备的研制开发,通过借鉴、学习和引进德国的先进沼气技术和设备,使关键设备国产化。改变畜禽粪污能源效益低,资源化率低,经济效益差的现状。

沼气深加工技术,开展沼气燃料电池、沼气液化、沼气化工等高品位利用研究,为未来沼气产业的纵深发展奠定基础。

沼气工程控制化技术,研究开发沼气工程自动化控制技术,加强同软件开发公司的合作,开发适用于中国沼气工程的计算机控制系统,提高沼气工程的运行可靠性、准确性及工程管理便利性。

干发酵技术应用示范,目前,中国还没有干发酵工程示范,多为湿式发酵。与之相比,干发酵工艺简单,能提高装置发酵和生产效率,产生的废液量很少,无需后续处理,非常适合中国目前环保压力大、环境污染日益加剧的现状。

政策法规的完善,《可再生能源法》明确了沼气产业各项激励政策,使沼气产业能真正实现盈利,提高其经济生存能力。

规模化生物燃气工程前景广阔

中国科学院广州能源所所长马隆龙

生物燃气是微生物在厌氧条件下消化易腐有机物产生的代谢物,其过程具有有机污染物治理和能源制备的“双重”效果,生物燃气经净化提纯后得到生物天然气,是清洁高效的可再生生物能源。

根据现有技术水平和经济可行性,我国可用于生产生物燃气的资源总量约折合2.5亿吨标准煤,能转化当量天然气1200亿立方米,生物质资源储量和开发潜力巨大,而且在废弃物污染治理、农业可持续发展、清洁能源供给、城镇化建设和可再生能源发展等方面均有迫切需求,因此,生物燃气产业具有广阔的发展前景。未来这一产业将向着市场化、规模化、专业化、标准化的方向发展。

加强政策扶持力度。抓紧出台配套完善的生物质燃气产业扶持政策,特别是出台可操作的政策细节,使生物质燃气产业链的每个生产经管环节都有利可图,实现生物质燃气产业化和规模化,推进沼气行业的规范化管理,在政府强有力的扶持政策和行业体系的规范管理下,紧紧依靠企业市场机制下的运作。

加强技术协同创新。加强产学研用相结合的协同创新,为关键共性技术突破、商业模式示范工程建设、标准规范制定等提供指导和技术保障。争取多方参与投入,充分发挥财政资金的引导作用,开拓民间、社会、外资等融资渠道,引导民间资本向生物质燃气技术产业投资,促进生物质燃气项目的融资与产业化;探索创业投资、风险基金以及银行贷款的投融资机制,形成以企业投入为主体、金融为支撑和社会融资相结合的投资新体系。

加强国际交流合作。与国际著名的生物质燃气科研机构开展工程、项目合作与人才合作交流,开发适合中国城镇化发展和农村生产特点的新技术,开发适合的工业技术。

生物天然气项目规模应适中

赤峰元易生物质科技有限责任公司董事长陈立东

赤峰元易生物质科技有限责任公司于2012年投资建设内蒙古赤峰市阿鲁科尔沁旗生物天然气项目,2013年底完成项目一期工程建设并投入运营,日产生物天然气1万立方米。经过近四年的建设与运行,我们遇到了诸多的问题,总结部分经验如下:

原料要保障。原料保障体系应提前于项目工程建设。一是“农保姆”模式即合同农业管理,适用于以秸秆为主要原料的项目。二是“能保姆”模式即合同能源管理,适用于以畜禽粪污为主要原料的项目。三是产品置换模式即以生物天然气及有机肥置换原料。

工艺要平衡。最好采用“秸秆+畜禽粪污”混合原料系统,既可以提高产气率,又可以降低养殖企业因市场因素减少存栏量对项目原料带来的供应风险,同时降低沼液的处理难度,解决沼液排放问题。

规模要适中。项目的原料主要来自农牧业废弃物,考虑到秸秆的运输成本和养殖业的建设地点等问题,建议单体项目规模不低于每天1万立方米,单体项目最大规模不宜过大,应以原料收储的成本确定。

技术要先进。项目原料单位产气量的高低直接影响项目的效益,应达到经济指标。以秸秆为主要原料的项目为例,每吨原料的产气量不应低于300立方米。项目应配备提纯设备,提高产品的经济性和适应性。

市场要稳定。项目应有稳定的产品销售市场,在项目稳定运行后可考虑工业用户,至少应与天然气供应企业签订长期稳定的供气合同。

管理要专业。项目四个系统横跨第一、第二、第三产业,综合管理难度大。需要专业的原料收储队伍、专业的生物天然气生产运行队伍、专业的燃气管网建设及管理队伍。

将沼气工程提升到智能新阶段

黑龙江龙能伟业环境科技股份有限公司董事长罗光辉

黑龙江龙能伟业燃气股份有限公司在国内率先提出了“龙能生物质气热电联产创新模式”,实现了生物质能处理、利用方式由单一向综合转变、由低值向高值转变。公司成立以来承担了宾县、通河和尚志三市城市生活垃圾综合利用项目,日产生物天然气全部在1万立方米以上。我们的经验主要在于不断创新。

技术创新是立足之本。公司拥有牛粪便三段式处理工艺、厌氧干发酵设备以及厌氧干发酵工艺等多项拥有自主知识产权的专利,并承担了如北方气候寒冷地区能量平衡型沼气发酵技术和装备工程示范、间歇式沼气干法发酵工艺及关键设备研究、生物质沼气发酵关键技术及装备的引进和集成创新等多项省部级科研项目,为企业技术创新提供坚实的基础。

模式创新是发展之路。公司承担的“中德最佳沼气实践项目”已于2013年10月在宾县建成投产,经过一年多的试运行,各项技术指标均达到或超过了设计要求。在此基础上,我们借鉴国际上先进的垃圾处理技术和处理模式,创造性的提出了“龙能生物质气热电联产创新模式”这一全新概念。

管理创新是效益之源。基于“龙能生物质气热电联产项目”这一创新模式,结合物联网及信息化手段,可实现产品及生产过程的全控制,将云计算模式、移动互联网等不断融入到企业生产的各个环节,大幅提高生产效率、改善产品质量、降低产品成本和资源消耗,将传统工业提升到智能工业的新阶段。项目建成后,实现了生产过程工艺优化,工业安全生产管理,技术服务标准化,企业供应链管理,环保监测及能源管理,生产管理中的数据分析,源头垃圾的分选引入物联网手段。

探索生物天然气全产业链运营

清华大学环境学院王凯军

2013年,中国国内的天然气需求量1786亿。《世界能源展望》分析,到2030年,中国国内天然气年需求量将达到4000亿立方米,缺口2000亿。然而从目前来看,要发展如此大的产业,现有的准备工作显然不足。

在农作物秸秆、畜禽粪便等高含固率(固体)领域,传统厌氧反应器转化率低、停留时间长、系统不稳定。沼气提纯生物天然气技术的甲烷化过程中仍旧存在一些问题,如沼气必须经过提纯精制过程才能得以商业化利用;甲烷对温室效应的影响比二氧化碳大,在厌氧消化过程中可能存在甲烷的泄漏风险。在畜禽养殖污染防治和生物天然气推广方面,仍需要完善相关的经济和管理政策,打通产品利用(发电)、种养平衡环节,解决分散与集中的问题。

针对规模化生物天然气工程,需要通过如下几方面开展工作:一是开展工程建设和运营机制创新试点,开展原料收集、工程运行管理、终端产品销售利用为一体的全产业链运营,探索生物天然气产业化发展模式;二是终端产品补贴试点,按照生物天然气(沼气)销售量或有效利用量、沼渣沼液利用量或加工成有机肥的数量,对项目业主进行补贴,探索建立生物天然气或沼气工程终端产品补贴机制。三是破除行业壁垒和体制机制障碍试点,探索制定鼓励生物天然气或沼气产业发展的税收优惠政策。

针对畜禽养殖污染防治,一方面,需要打造畜禽养殖污染防治生态产业链,以种植业和养殖业的提升带动区域产业优化与升级,实现种养业紧密结合、互为促进的“清洁养殖-资源化处理-绿色种植”良性生态产业链。另一方面,需要构建畜禽养殖污染防治三级网络框架,即建立以政府为主导的收集网络,以企业为主导的处理网络,以政府和企业共同推动的利用网络。

每个系统都有自己的专利

合力清源科技有限公司总经理潘文智

2007年,德清源建成纯鸡粪沼气发电工程,已持续稳定供电近8年。2012年底,北京延庆县绿色燃气工程正式投入运行,已连续近3年为农民稳定供应管道燃气和有机肥,持续稳定运行的秘诀在于标准化的处理系统。

提纯系统是绿色燃气工程的关键技术。利用不同气体组分在压力驱动下通过聚酰亚胺膜的渗透性不同实现沼气的净化提纯,根据不同的沼气工程规模,配备不同处理量沼气提纯设备。公司成功的研制出移动式沼气提纯站,高自动化、高智能化、良好的连续性和稳定性、占地面积小、操作维护方便。

系统的标准化模式包括预处理系统、厌氧发酵系统、脱硫系统、提纯系统、气体利用系统、沼渣利用系统,每一个系统都包括自己独有的专利,预处理除杂技术、有机无机分离技术、快速厌氧发酵技术、脱硫技术、沼气净化提纯技术、固液综合利用技术等。

通过标准的系统后产生的生物天然气,利用中压压缩系统将生物燃气压缩到4兆帕,使用三辆CBG槽车将气体运输到村级加气站及企业,最后通过管网输送。

沼渣通过固液分离后,固体部分含水率70%左右,配上调理剂和有益菌群,进行好氧堆肥。公司与北京农林科学院共同研发了多种品种的蔬菜、花卉等专用固态肥。液体部分根据作物需肥规律,制作适合不同作物及作物生长不同阶段的专用水溶性肥料,可直接用于设施滴灌。

项目实施后,取得了较好的效益。经济方面,1立方米沼气产生的收益是直接发电的2倍。环保方面,每年减排氮氧化物约24吨、二氧化硫47吨、粉尘430吨。社会效益方面,生产的有机肥改良土壤1万多亩,为延庆提供约120个就业岗位,促进延庆农民年增收约320万元。

沼气工程要市场化专业化工业化

山东民和牧业股份有限公司董泰丽

山东民和生物科技有限公司建成的大型畜禽粪便沼气发电并网工程已稳定运行6年多,在建日产生物天然气4万方的沼气提纯压缩天然气项目,主要有如下经验:

热量平衡,以热定产,是生物燃气工程稳定运行的关键。工程中的厌氧发酵过程需要35℃-38℃的温度,热量来自哪?民和的经验是采用热电联产的发电机组进行发电,同时对产生大量的余热进行回收,热量供应发酵系统的增温需要。

沼气工程的核心是生物发酵,生物发酵过程的高效稳定运行是保障沼气持续高效产出的关键。为此,我们总结出了进料稳定、操作稳定、定期监测的三个经验。

生物天然气产品质量的关键是甲烷的纯度,而决定甲烷纯度的关键,是要有好的提纯工艺和装置。公司采用了三级膜工艺装置,经过膜装置后生物天然气产品质量可以直接达到CNG压缩装置的要求,不需要再次脱水、脱硫、净化等过程,节省了费用,优化了整个系统的工艺流程。

大规模沼气工程的出路是沼液的利用。每个工程的沼液都不同,如何差异化和高值化循环利用以及不会形成二次污染非常重要。公司沼液浓缩技术是利用多级膜去除沼液中杂物,实现了工程化沼液浓缩,开发了高端有机叶面肥。

我们通过6年多沼气发电项目的稳定运行,探索出大规模沼气工程运行的市场化、专业化、工业化管理模式,以提高经济效益和延长项目使用年限实现市场化,以专业化的团队和专业化的设施、新技术不断运用和研发实现专业化,以具有稳定运行的循环体系和达到一定规模实现工业化。同时建立和完善专业的沼液市场的销售、推广与服务体系,使项目的经济效益得到最大的体现。

农民日报(2015-05-04)