1、大中型沼气国内外技术现状与趋势赵 立 欣24/11/2010厦 门提 纲 引言 国内外大中型沼气工程发展现状 大中型沼气工程主要工艺介绍 结语及展望一、引 言沼 气 是 一 种 清 洁 能 源 ， 同 时 沼 气 是 一 种 取 之 不 尽 、 用 之 不 竭 的 可 再 生 能 源 ， 具 有 资 源 量 丰 富 、 燃 烧 热 效 率 高 、 使 用 清 洁 卫 生 等 特 点 ， 在 解 决 能 源 危 机 、 缓 解 环 境 压 力 以 及 推 动 社 会 可 持 续 发 展 方面将发挥重要作用。近 几 年 来 ， 随 着 能 源 和 环 境 问 题 的 日 益 突 出 ， 大 中 型
2、 沼 气 工 程 技 术 作 为 一 种 既 可 以 处 理 废 弃 物 ， 又 能 回 收 能 源 的 工 程 技 术 ， 在 世 界 上 越 来 越 受 到 广泛关注。二、大中型沼气工程发展现状1、 国 外 沼 气 工 程 发 展 现 状据 世 界 银 行 统 计 数 据 显 示 ： 截 止 2007 年 年 底 ，欧 洲 沼 气 产 量 达 到 590 万 吨 油 当 量 （ 相 当 于 70亿 立 方米天燃气）。 其中德国为 191 万吨油当量/年，英 国 为 170 万 吨 油 当 量 /年 。 德 国 、 瑞 典 、 英 国 、美 国 等欧美发达国家在沼气工程发展现状也代表了国际沼
3、气工程产业的现状。二、大中型沼气工程发展现状（ 1） 德 国在欧洲国家中，德国是发展中 小型农场沼气工程的典型代表，主 要动力来自于一些优惠鼓励政策的出台。1990 年实施的电力并网法规定：电力运营商 有义务有偿接纳在其供电范围内生产出来的可再生能 源电力。对于地理位臵不在电网运营商供电范围的可 再生能源发电厂，距离该发电厂最近的电网运营商有 接纳的义务，电网运营商由此产生的额外成本按照该 法的规定在账目结算中分摊。二、大中型沼气工程发展现状（ 1） 德 国2000 年德国政府公布的可再生能源 优先法等国家鼓励沼气发电上网的一 系列优惠政策的出台，为广大农场主建 设沼气工程并通过发电上网增加收
4、入创 造了极好的法律环境。2004年，德国国 会对该法案进行了重新修订，使小型农 场的沼气发电上网更有吸引力，“发电 盈利”成为许多农场主纷纷建沼气工程 的主要动力。二、大中型沼气工程发展现状（ 1） 德 国据 统 计 ： 1992 年 德 国 沼 气 发 电 工 程 的 数 量 为 139 家，2000 年 1050 家， 2003 年底迅速发展到3000 家 ， 到 2006 年 ， 基 本 上 每 个 月 新 建 50 座 沼 气工 程 ， 2006 年 底 沼 气 工 程 的 数 量 达 到 3500 座 。 沼气 发 电 的 装 机 总 量 由 1999 年 的 50 兆 瓦 猛 增
5、 到 2002年 的 250 兆 瓦 、 2008 年 的 1300 兆 瓦 。 德 国 沼 气 协会 估 计 ,到 2020 年,总装机将达到 9500 兆瓦。，二、大中型沼气工程发展现状（ 2） 瑞 典瑞典是使用沼气作汽车燃料 最先进的国家。1996 年，瑞典开 始把沼气提纯至甲烷含量 95%以上作为汽车燃料使用，并制定了相关标准。目前，有 779 辆沼气燃料公共汽车，4500 辆汽油、沼气与天然气混合燃料的小汽车。2004 年开始，也有 火车以这种方式运行。在瑞典，交通工具所使用的气 体燃料中，沼气占 54%，其余是天然气。二、大中型沼气工程发展现状（ 2） 瑞 典2004 年 开 始
6、， 哥 德 堡 等 城 市 把 沼 气 与 天 然 气 管 网连 接 ， 输 送 到 用 户 。 沼 气 厂 的 选 址 一 般 都 建 设 在 天 然气 管 网旁，以便将沼气净化后输入天然气管网系统，用沼气 替代天然气。斯德哥尔摩市居民使用的燃气，就是厌氧消化处理有机废弃物后得到并净化后的沼气。瑞 典 沼 气 协 会 估 算 ， 若 以 10%农 地 和 林 业 废 弃 物生 产 沼 气 ， 沼 气 生 产 能 力 将 达 到 853 万 吨 油 当 量 /年 ，而 目 前 的 瑞 典 全 国 能 耗 仅 为 768 万 吨 油 当 量 ， 到 2020年 瑞 典 成为世界上第一个不依赖石油
7、的国家。二、大中型沼气工程发展现状（ 3） 英 国2002 年英国开始实行绿 色证书系统可再生能源义务 证 书 系 统 ， 该 系 统 要求 电力 供 应 商 每 年 增 加 可 再 生 能 源 发 电 的 份 额 ， 20052006 年度 为 5. 7%，2015 年将达到 15. 4%。该系统中，沼气是最具代 表 性 的 可 再 生 能 源 ， 沼 气 份 额 的 增 加 主 要 是 填 埋 气 发电 市 场 的 增 加 ， 填 埋 气 是 绿 色 证 书 系 统 的 受 益 者 。2004 2005 年 度 ， 沼 气 占 可 再 生 能 源 发 电 的 35.9%（ 填 埋气 占 3
8、3.6%， 污水处理沼气占 2.3%）。二、大中型沼气工程发展现状（ 4） 美 国 美国在沼气方面主要集中在基础研 究上，如产甲烷菌的基因排序、厌氧 消化的生化过程、厌氧消化微生物菌群结构及沼渣沼液中的特殊生物酶，而应用技术研究相对较少。 美国把沼气作为能源开发利用主要是垃圾填埋气，目前，垃圾 场是美国沼气生产的主要来源，占总数的 34。2007 年，美国 垃圾管理公司已在北美运行 281 个垃圾场，其中 100 个已经具有 某些沼气转换能源的能力。美国更注重新技术研发，已开始试 验沼气燃料电池替代传统的内燃机发电。二、大中型沼气工程发展现状2、 国 内 沼 气 工 程 发 展 现 状八十年代
9、以来，规模化养殖场的逐年增加，畜禽粪便污染日趋严重；与此同时，我国农村用能短缺，大中型沼气工程迎来了第一个快速发展期。同 时 ， 中 央 投 资 不 断 增 加 ， 在 政 策 也 给 予 了 大 力 倾 斜 ， 大 大 加快了沼气工程的建设步伐。二、大中型沼气工程发展现状2、 国 内 沼 气 工 程 发 展 现 状据 农 业 部 统 计 数 据 显 示 ： 截 至 2008 年 底 ， 我国 畜 禽 养 殖 场 沼 气 工 程 达 39510 处 ， 总 池 容451.476 万 立方米，年产沼气约 5.2 亿立方米。其中：大 型 沼 气 工 程 2761 处 ， 年 产 沼 气 约 2.7
10、 亿 立 方 米 ；中 型 沼 气 工 程 12864 处 ， 年 产 沼 气 约 1.8 亿 立 方 米 ；小型沼气工程 23885 处，年产沼气 7096 万立方米。二、大中型沼气工程发展现状2、 国 内 沼 气 工 程 发 展 现 状作为我国农村沼气管理部门，农业 部在我国沼气工程的发展中起了关键作用。近些年以来，配套党中央和国务院的各项政策，农业部制定和出台了大量的 政 策 法 规 ， 并 发 布 了 畜 禽 养 殖 场 沼 气 工 程 设 计 规 范 等多 项 标 准 和 规 范 。 这 些 政 策 法 规 为 沼 气 工 程 搭 建 了 的 政 策 框架，为我国沼气工程的全面发展起
11、到了保驾护航的作用。三、大中型沼气工程主要工艺介绍1、 常 规 厌 氧 反 应 器是 一 种 结 构 简 单 、 应 用 广 泛 的 沼气工 艺 类 型 。 该 消 化 器 无 搅 拌 装 臵 ，原 料 在 消 化 器 内 呈 自 然 沉 淀 状 态 。一 般 分 为 4 层 ， 从 上 到 下 依 次 为 浮渣 层 、 上 清 液 层 、 活 性 层 和 沉 渣 层 ，其 中 厌 氧 消 化 活 动 旺 盛 的 场 所 只 限 于 活 性 层 内 ， 因 而 效 率 较 低 。 多 于常 温 条 件 下 运 行 。 我 国 农 村 最 常 用的水压式沼气池属常规消化器。进料 出水排泥三、大中
12、型沼气工程主要工艺介绍2、 全 混 式 反 应 器 （ CSTR）全 混 式 反 应 器 是 在 常 规消 化 器 内 安 装 了 搅 拌 装 臵， 使 发 酵 原 料 和 微 生 物 处 于 完 全 混 合 状 态 ， 与 常 规 消 化 器 相 比 ， 活 性 区 遍 布 整 个 消 化 器 ， 其 效 率 比 常 规消化器有明显提高。三、大中型沼气工程主要工艺介绍该 消 化 器 常 采 用 恒 温 连 续 投 料 或 半 连 续 投 料 运 行 ， 适 用于高浓度及含有大量悬浮固体原料的处理，例如污水处 理 厂 好 氧 活 性 污 泥 的 厌 氧 消 化 过 去 多 采 用 该 工 艺
13、。 在该消化器内，新进入的原料由于搅拌作用很快与发酵器内的全部发酵液混合，使发酵底物浓度始终保持相对较低 状 态 。 而 其 排 出 的 料 液 又 与 发 酵 液 的 底 物 浓 度 相 等 ，并 且 在 出 料 时 微 生 物 也 一 起 被 排 出 ， 所 以 ， 出 料 浓 度 一般较高。该消化器是典型的 HRT、SRT 和 MRT 完全相等 的消化器，为了使生长缓慢的产甲烷菌的增殖和冲出速 度保持平衡，要求 HRT 较长，一般要 10 15 天或更长的 时 间 。 中 温 发 酵 时 负 荷 为 3 4 kgCOD/（ m3d） ，高 温 发酵为 56kg COD/（ m3d） 。三
14、、大中型沼气工程主要工艺介绍 优点：可以进入高悬浮固体含量的原料；消化 器内物料均匀分布，避免了分层状态，增加了底物 和微生物接触的机会；消化器内温度分布均匀；进入消化器的抑制物质能够迅速分散，保持较低浓度水平；避免了浮渣、结壳、堵塞、气体逸出不畅和短流现象。 缺点： 由于该消化器无法做到使 SRT 和 MRT 在大于 HRT 的 情 况 下 运 行 ， 所 以 需 要 消 化 器 体 积 较 大 ； 要有足够的搅拌，所以能量消耗较高；生产用大 型消化器难以做到完全混合；底物流出该系统时 未完全消化，微生物随出料而流失。三、大中型沼气工程主要工艺介绍3、 塞 流 式 反 应 器 （ PFR）塞
15、流式也称推流式消化器， 是一种长方形的非完全混合消化 器。高浓度悬浮固体原料从一端 进入，从另一端流出，原料在消 化器的流动呈活塞式推移状态。 在进料端呈现较强的水解酸化作 用，甲烷的产生随着向出料方向 的流动而增强。由于进料端缺乏 接种物，所以要进行污泥回流。 在消化器内应设臵挡板，有利于 运行的稳定 。三、大中型沼气工程主要工艺介绍 优点：不需搅拌装臵，结构简单，能耗低；适用于高 SS 废物的处理外，尤其适用于牛粪的消化；运转方便，故障少，稳定性高。 缺点： 固体物可能沉淀于底部，影响消化器的 有效体积，使 HRT 和 SRT 降低；需要固体和微生 物的回流作为接种物；因该消化器面积/体积比 值较大，难以保持一致的温度，效率较低；易 产生结壳。
