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開發(fā)利用生物天然氣是推進沼氣產(chǎn)業(yè)化的重要途徑

文檔作者：郭祥冰徐慶賢文檔來源： 1福建省能源研究會 2福建省農(nóng)科院農(nóng)業(yè)工程技術(shù)所		點擊數(shù)：	更新時間： 2023年08月15日
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開發(fā)利用生物天然氣是推進沼氣
產(chǎn)業(yè)化的重要途徑
郭祥冰t徐慶賢z
(1福建省能源研究會
2福建省農(nóng)科院農(nóng)業(yè)工程技術(shù)所福建福州350001)
摘要淺談瑞典生物天然氣應(yīng)用成功的范例。對我國沼氣產(chǎn)業(yè)化歷程做了一個簡短的回顧，估算我國沼氣資源潛力，為
了能源供應(yīng)的安全．盛須加快生物天然氣開發(fā)。借鑒瑞典、德國、丹麥等歐洲國家沼氣產(chǎn)業(yè)化的經(jīng)驗，結(jié)合我國的實際，提出我
國沼氣產(chǎn)業(yè)化之路。
關(guān)鍵詞生物天然氣沼氣產(chǎn)業(yè)化途徑瑞典
中圖分類號：TK6 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672—9064(2011)04一0017-03
沼氣是有機物在厭氧條件下經(jīng)微生物分解發(fā)酵而生成
的可燃性氣體．其主要成分是甲烷(占50％一70％)和二氧化碳(占30％舶)，此外還有少量的氫、氮、一氧化碳、硫化氫
和氨等。每m，熱值約為21520l(J，相當(dāng)于0．69一天然氣熱
值。沼氣經(jīng)過提純達到天然氣標(biāo)準(zhǔn)．輸入管網(wǎng)替代天然氣或
作汽車燃氣．我們稱之為生物天然氣．可以作車用燃料或替
代石化天然氣。
改革開放30多年來．我國的沼氣事業(yè)有了長足發(fā)展．沼
氣技術(shù)由單一的戶用沼氣池發(fā)展到大中型沼氣工程。截至
2009年。全國戶用沼氣達到3507萬戶，大中型沼氣工程
22570處．生產(chǎn)能力達到年產(chǎn)沼氣130．8億m3．相當(dāng)于2loo
多t煤炭，成為沼氣大國。為農(nóng)戶提供了大量優(yōu)質(zhì)能源。然
而，沼氣工業(yè)化步履艱難。仍在初始階段徘徊。中國沼氣產(chǎn)業(yè)
路在何方?本文力圖從國際的經(jīng)驗、沼氣發(fā)展的歷史回顧以
及未來發(fā)展的前景，探索符合國情的沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展之路。
l瑞典的成功經(jīng)驗
沼氣是瑞典發(fā)展最快的可再生能源．生物天然氣產(chǎn)業(yè)已
經(jīng)成熟．利用城市污水處理產(chǎn)出沼氣最初目標(biāo)是實現(xiàn)熱電聯(lián)
產(chǎn)。但由于瑞典電力結(jié)構(gòu)中水電和核電所占比重大、電價低．
沼氣發(fā)電缺乏競爭力．因而轉(zhuǎn)向交通運輸業(yè)。目前瑞典沼氣
產(chǎn)量的25％供給車用．8％用于發(fā)電．成為世界上沼氣用作交
通燃料第l國。2004年，以提純后的沼氣(生物天然氣)驅(qū)動
公交車出現(xiàn)在瑞典首都斯德哥爾摩街道上．該市政府計劃到
2025年全城公交車都由生物燃料驅(qū)動。2005年。世界上首列
沼氣火車在瑞典投入運行。2006年。瑞典政府宣布，將在15a
內(nèi)擺脫對石油的依賴．成為世界上第1個不依賴石油的國
家。當(dāng)前產(chǎn)氣原料已擴展到有機垃圾、有機廢水、畜禽糞便和
秸桿。初期。農(nóng)莊通過合同向沼氣廠提供沼氣原料．無償拉回
沼氣廠的有機肥。現(xiàn)在發(fā)展為農(nóng)民將沼氣原料賣給沼氣廠取
得額外收入。原料不足成為沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一大障礙。
總結(jié)瑞典生物天然氣成功的經(jīng)驗有3條．
(1)政府通過燃油稅收支持培育一個健康快速成長的沼
氣市場．同時在需求側(cè)給予補貼。在瑞典買l輛沼氣車，可以
得到相當(dāng)于人民幣8000元的補貼，還免交燃油稅和停車費。
(2)瑞典政府、企業(yè)、科研機構(gòu)多方參與，技術(shù)、管理精益
求精．因此，沼氣池產(chǎn)氣率不斷提高，沼氣提純技術(shù)水平也在
不斷進步。
(3)多方合作。各個交叉領(lǐng)域都為發(fā)展沼氣和利用沼氣
而努力，沼氣商產(chǎn)沼氣、汽車制造商產(chǎn)沼氣車、加油站配備充
氣設(shè)施．形成一個完整的產(chǎn)業(yè)鏈。
2我國沼氣產(chǎn)業(yè)化路線的選擇
2．1歷史的回顧
我國沼氣建設(shè)初步于20世紀(jì)70年代．從建造戶用沼氣
池開始．主要用于提供農(nóng)民做飯燃料。經(jīng)歷了倉促發(fā)展與回
落、調(diào)整與重視科技、回升與效益凸現(xiàn)、全面提升與發(fā)展4個
階段。1978年文革結(jié)束后，國民經(jīng)濟恢復(fù)發(fā)展，能源供應(yīng)全
面緊張．為獲得更多沼氣．上海虹橋養(yǎng)殖場率先將戶用小型
沼氣池技術(shù)移植放大到50m，沼氣發(fā)酵池。從“六五”初期到
“八五”末．國家科委、農(nóng)業(yè)部設(shè)立專項課題，組織科技攻關(guān)，
歷時15a形成大中型沼氣工程成套技術(shù)。隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)的
快速發(fā)展．大量畜禽糞便隨意排放，嚴(yán)重污染了水體和周圍
環(huán)境．也阻礙了畜牧業(yè)自身的發(fā)展。于是，2001年國家環(huán)保
局下達9號令，頒布《畜禽養(yǎng)殖污染管理辦法》，福建掀起了
以污染治理為主要目標(biāo)的大中型沼氣工程建設(shè)高潮。至今為
止．全省近8000家規(guī)模養(yǎng)殖場中建有沼氣工程的超過1000
家．建池比例超過12％．遠遠高于全國平均水平。2009年，對
162家規(guī)模養(yǎng)殖場大中型沼氣工程沼氣使用情況進行調(diào)查．
沼氣利用方式詳見表l。該表說明目前沼氣利用領(lǐng)域窄、工
作者簡介：郭祥冰。男．教授級高級工程師?，F(xiàn)任福建省能源研究會秘書長。 業(yè)化利用水平低。同時進行的沼氣利用率調(diào)查表明。利用率
達80％以上只有l(wèi)家占2．47％：利用率在30％以下的有132
家，占81．49％。大部分沼氣放空，既浪費了優(yōu)質(zhì)能源，排放的
大量甲烷又加劇了溫室效應(yīng)?？梢哉f這是全國農(nóng)村沼氣發(fā)展
的一個縮影．建大中型沼氣工程主要目的是應(yīng)對環(huán)保，而忽
視了沼氣的綜合利用和經(jīng)濟價值。而沼氣產(chǎn)業(yè)能否持續(xù)健康
發(fā)展。最終要取決于其經(jīng)濟性。
表l 沼氣利用方式調(diào)查統(tǒng)計表
工業(yè)廢水治理已成為制約我國工業(yè)發(fā)展的瓶頸。據(jù)國家
發(fā)改委能源研究所樊京春等專家編著的《中國畜禽養(yǎng)殖場與
輕工業(yè)沼氣技術(shù)指南》介紹，截至2003年lO月。占工業(yè)有機
廢水總量59％的輕工企業(yè)已建單個厭氧裝置體積200m，以
上的大中型沼氣工程518座(占全國工業(yè)總計的86．3％)。厭
氧裝置總體積130萬m，(平均2500mV座)。年處理廢水量1．3
億m，．年產(chǎn)沼氣能力1．3億一。根據(jù)輕工有機廢水產(chǎn)氣率的
大小劃分為3類沼氣工程．3類廢水的總廢水量為20．14億
m3．當(dāng)年采用厭氧方式處理的輕工廢水處理率僅為6．45％。
據(jù)報道．“十一五”城鎮(zhèn)污水處理規(guī)劃提前1年完成。截
止2009年底。全國設(shè)市城市、縣及部分重點建制鎮(zhèn)累計建成
城鎮(zhèn)污水處理廠1993座．總處理能力超過l億m3／a，分別比
2005年增長1．2倍和75％。然而。多數(shù)采用傳統(tǒng)的好氧方式。
若改造為厭氧一好氧工藝．可以得到寶貴的大量沼氣。又能
節(jié)約大量的電力和土地。
總結(jié)歷史的經(jīng)驗．我國建設(shè)沼氣工程應(yīng)從以污染治理為
主轉(zhuǎn)移到污染治理和能源資源利用并重的方針上來．注重環(huán)
境效益、社會效應(yīng)和經(jīng)濟效應(yīng)。保證永續(xù)發(fā)展。
2．2產(chǎn)沼氣資源潛力
根據(jù)中國能源研究會主辦的《能源政策研究》提供的世
界與中國能源數(shù)據(jù)(2008版)。中國可再生能源資源產(chǎn)沼氣
資源潛力詳見表2。
表2中國可再生能源資源(沼氣部分)
資源來源：水利都；農(nóng)業(yè)部；國土資源部；顧樹華．中國新能源和
可再生能源，20D6年中國能源發(fā)展報告。中國計量出版社，2006年。
從表2可以估算．2005年我國沼氣資源潛力約為500
億m3。隨著工農(nóng)業(yè)的增長．資源量還會快速增長，為開發(fā)利
用生物天然氣提供可靠資源。
20"．No．4．
2．3我國天然氣對外依存度不斷提高．需要生物天然氣彌補
2009年．我國共消費天然氣850億m3．國內(nèi)生產(chǎn)還不足
800億m3，50多億m，的缺口靠進口液化天然氣補充。盡管
天然氣在我國能源消費結(jié)構(gòu)的比重僅占3．8％．遠低于世界
平均水平(24．1％)。然而天然氣供應(yīng)形勢依然嚴(yán)峻，2009年
華中地區(qū)多次出現(xiàn)的“氣荒”就是明證。中國海關(guān)總署預(yù)計．
2010年天然氣缺口可能達到300億m3。中投咨詢首席能源
分析師姜謙預(yù)測，2010～2015年．中國天然氣消費以年均
12％增加．而國內(nèi)產(chǎn)量年均增長只有8．5％，對外依存度越來
越大。為了能源供應(yīng)的安全，必須加快生物天然氣開發(fā)。
2．4我國的沼氣產(chǎn)業(yè)化途徑
借鑒瑞典、德國、丹麥等歐洲國家沼氣產(chǎn)業(yè)化的經(jīng)驗，結(jié)
合我國的實際．筆者提出我國沼氣產(chǎn)業(yè)化之路。
(1)建設(shè)村級沼氣管網(wǎng)，解決廣大農(nóng)戶用氣。隨著畜牧業(yè)
集約化程度的不斷提高和環(huán)保要求的不斷嚴(yán)格．大中型沼氣
工程建設(shè)將快速推進。為杜絕沼氣排空，沼氣工程產(chǎn)出沼氣
經(jīng)凈化后．通過村級管網(wǎng)向周圍數(shù)以百計的農(nóng)戶供氣，替代
農(nóng)村正在普及的液化天然氣。從福建的試點經(jīng)驗看，集中供
氣項目業(yè)主可以是畜禽養(yǎng)殖場主．也可以由村委會招標(biāo)確
定。筆者做過測算，在政府經(jīng)濟政策的支持下，只要氣價合
適。農(nóng)戶是歡迎的，業(yè)主也有錢可賺。福建政府當(dāng)前的激勵政
策是集中供氣l戶視同自建l口戶用沼氣池．給予每戶
1500元的補貼。
(2)大型沼氣工程產(chǎn)沼氣經(jīng)提純壓縮供汽車用燃氣。這
是沼氣增值的一個途徑。地處河南安陽的貞元集團恒生能源
有限責(zé)任公司與丹麥NIRAS公司共同投資年產(chǎn)加0萬m3
生物天然氣示范工程已投入試運行．揭開了我國車用生物天
然氣開發(fā)利用序幕。該項目主要原料來自城市有機廢棄物，
產(chǎn)出生物天然氣彌補該市出租車燃氣短缺．同時向市場提供
固體有機肥和液體有機肥。
(3)沼氣工業(yè)化的高級形式是沼氣提純達標(biāo)壓縮后進入
管網(wǎng)，大范圍向農(nóng)村和城市供氣。替代部分化石天然氣。歐洲
多個國家已有成功的經(jīng)驗，我國的沼氣資源豐富，來源又廣，
市政天然氣管網(wǎng)是現(xiàn)成的．城市氣價又高，可以選擇若干條
件好的城市試點。
3結(jié)語
我國的沼氣資源豐富．可開發(fā)潛力巨大，然而沼氣工業(yè)
化利用水平低．走工業(yè)化發(fā)展道路，開發(fā)利用生物天然氣是
大力發(fā)展沼氣產(chǎn)業(yè)的必然選擇。從小型的量大面廣的農(nóng)村集
中供氣做起．從單項的汽車供氣工程著手．逐步向大規(guī)模網(wǎng)
絡(luò)化的工業(yè)化生產(chǎn)邁進。在沼氣產(chǎn)業(yè)初期，以政府為主導(dǎo)，實
行環(huán)境治理與能源資源開發(fā)利用并舉的方針．制訂發(fā)展規(guī)
劃。給予經(jīng)濟激勵政策與合理的氣價定價機制．支持技術(shù)創(chuàng)
新．研究并頒布生物天然氣準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)．培育專業(yè)化的投資、服
務(wù)公司開拓市場．經(jīng)過長期努力。最終脫離政府的扶持．以市
場為主推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展．生物天然氣將成為天然氣行業(yè)的重要
方面軍。
(下轉(zhuǎn)第2l頁)

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