1、高浓度厌氧发酵制生物天然气技术与装备,研发背景-农村城镇化发展,2012年，农村地区消费的商品能源占全国能源消费总量的33.5%，是影响国家能源系统的重要组成农村生活用能以直接燃烧方式利用的薪柴和秸秆仍占56.3%。,改变城镇化区域生产生活方式是治理秸秆焚烧污染的关键！,？,研发目标-能源与农业协同发展的生态文明城镇,农业秸秆无害化处理,农民和小区居民集中供气发酵残渣固体成型燃料集中供热补充城镇、工业化天然气,发酵残渣制作物培养基固体生物有机肥叶面、灌施液态肥,环境污染治理,能源供应,生态农业发展,生态文明城镇,农场沼气工程是城镇化、农业现代化发展的重要方向！,国内外研发现状-厌氧发酵技术,厌
2、氧发酵技术的发展历史:,废水处理有机物浓度: COD小于几万工艺: UASB等,禽畜粪便、污泥等浓度: 进料浓度小于12%工艺: CSTR,农业生物质浓度: 进料浓度大于12%工艺: CSTR、干法,欧洲农业沼气工程现状,欧洲沼气工程产业化基本成熟，以湿法CSTR反应器为主要形式，形成了原料收储运、进料、发酵、沼气净化、沼渣沼液利用的完整产业链体系，工程运行效率具备产业化能力。,德国农业沼气工程发展现状,德国: 沼气贡献为可再生能源的15%，是生物质能的50%以上。能源植物（秸秆）来源沼气贡献了81%份额。,我国高浓度厌氧发酵沼气工程现状,我国沼气工程已经具备相当的数量和规模，2011年达到3
3、000多个,各个单元的设备相对完善，工程链相对成熟，设备基本定型，主要以环保效益为主，低效益运行是制约行业发展的主要问题，同时缺乏农业秸秆沼气工程技术与设备！,农业秸秆工程技术落后：产气效率问题；进料问题；发酵过程物料搅拌问题。,高浓度发酵发酵过程结壳问题！,轻、纤维长、吸水差,主要工作进展,1）农业秸秆微生物预处理技术2）高浓度厌氧发酵技术3）高浓度发酵核心设备研发4）沼气提纯净化制生物天然气技术5）沼渣沼液精细分离技术6）甲烷水合物储运技术,微好氧预处理技术,低成本秸秆纤维素微生物预处理技术: 首次开发出秸秆微氧微生物预处理技术，生物天然气产率提高16%-28%以上，反应周期减少1/3。,
4、处理前 处理后,Bioresour Technol、Chemical Engineering Journal、RSC advances、Applied Microbiology and Biotechnology等杂质发表文章6篇，申请发明专利2项。,高浓度厌氧发酵微生物级联培育技术,高浓度发酵需要高耐受性发酵技术通过级联驯化诱导技术，发展出高耐受性微生物发酵技术，氨氮浓度耐受性达3000mg/L。沼液回流中试放大试验氨氮浓度达1500mg/L无抑制。,高浓度发酵微生物启动培育技术：开发出了高浓度发酵的微生物级联驯化工艺和技术，可实现物料浓度15-25%区间稳定运行。,高耐受性厌氧发酵技术,有
5、机负荷对高浓度厌氧发酵的影响,反应器容积产气率随有机负荷变化规律,结论：通过特定的微生物驯化工艺，沼液全回流也可维持稳定运行，不产生抑制。有机负荷提高是提高反应器产能能力的重要方式，容积产气率可达3以上。,随有机负荷逐步增加，产气量逐步升高，并最终稳定于600L/gVS，甲烷浓度稳定维持于55-60%之间,秸秆高浓度厌氧发酵中试运行情况,平度沼气工程运行状况：现有CSTR设备不适应高浓度发酵工程，结壳、传质、过程抑制现象明显。设备改造后，发酵过程运行稳定，高浓度发酵条件下仍可以维持高产气效率。,高浓度厌氧发酵技术在Energy & Environmental Science、Scientifi
6、c Reports、Bioresource Technology、Applied Energy、International Journal of Hydrogen Energy发表文章15篇。,工程设备研制与开发,粉碎秸秆、禽畜粪便等可直接进料。纤维长度不大于5cm即可实现无缠绕无堵塞直接进料。进料速度快、能耗低，进料速度可达每小时20-100m3以上，进料速度可折算为5-50 t/h。在线测定进料量，可实现无人值守精确进料。,固态进料设备,大型反应器高浓度发酵体系流体力学研究,大型厌氧反应器高浓度物料搅拌设备,可转动式搅拌器，可根据发酵罐体积大小和物料浓度，随意调节搅拌方向，通过搅拌器工位组
7、合，实现物料的最优化均匀搅拌。可抽出搅拌器，能够实现运行不停工维护和更换。,低能耗大浆片式搅拌器,装备及技术研发申请专利10项，授权发明专利5项。,沼气提纯净化设备研制与开发,加压水洗，水做溶剂，可循环使用，价格低、运行费用低、能耗低。运行负荷可调范围大，可在40%-110%之间连续调整，适应产气量变动能力强。CH4回收率高，可达99%以上，可回收液态CO2，回收率可达到70%以上。控制简单，易维护，可一键启停，无人值守，自动化程度高。,沼气加压水洗提纯设备,授权发明专利2项,沼渣沼液精细分离及多元产品加工技术,施肥和育苗试验效果图,开发出了沼渣沼液多级分离工艺集成技术；开发出沼渣制成型燃料、
8、作物培养基、生物有机肥、沼液灌施肥等多元产品。,申请发明专利3项，授权1项,示范工程建设情况,潍坊临朐绿色能源县项目,华通平度南村项目：项目规模：投资1.7亿元，日产生物天然气2万立方米原料：农业秸秆、蔬菜垃圾、啤酒糟燃气应用：并入天然气管网,大型平顶罐技术,工程有限公司,中节能绿碳公司茅台酒糟（900万立方/年）与黑龙江农垦秸秆（400万立方/年）制生物天然气项目。,示范工程建设情况,与山东宝力新能源公司和作于山东省德州市乐陵市建设了秸秆生物天然气产业化项目（310万立方/年）。目前已实现稳定运行。产气率达到248立方米/吨TS秸秆。,沼气提纯装置,沼气厌氧反应器,沼气,甲烷,天然气管网,基于氢烷生物转化的能联网技术体系,
