天津静海区秸秆沼气工程运行模式与管理经验（赵梦）-天津静

特别关注SpecialReports特别关注SpecialReports45新能源产业天津静海区秸秆沼气工程运行模式与管理经验　　一、项目简介　　为了贯彻农业部发展秸秆沼气的精神，本刊记者赵梦随中国农业大学林聪教授与北京化工大学李秀金教授赴天津市静海区进行了采访调研。据了解，天津市静海区目前有两处大型秸秆沼气工程，一处位于四党口村，另一处位于南柳木村，工程均采用农业部规划设计研究院研发的秸秆一体化两相厌氧消化工艺（CTP），由天津旭燊燃气设备有限公司具体建设。　　二、工程技术　　1、工艺路线　　秸秆沼气一体化两相厌氧发酵技术分为以下步骤，工艺流程如下图所示。　　（1）在禾本科农作物收获季节，以较低的价格大量购入能够满足沼气站一个收获周期所需的新鲜作物秸秆，经过粉碎机粉碎后直接青储，在堆放的过程中进行预发酵酸化处理。这样不仅保障了秸秆的充足供应，而且价格可控，保障了沼气工程长期运行的可行性。　　（2）将酸化后的农作物秸秆送入物料搅拌池进行接种，通过仓式变压输送设备，将物料输送至厌氧发酵罐，物料进行产酸，产生甲烷气体，经过脱硫、脱水处理，压缩进入储气罐，通过输配管网减压输送至农户处使用。　　（3）通过太阳能集热管和燃气辅助加热设备给厌氧罐增温。　　（4）自动化控制对厌氧罐的温度、压力灯全程自动化监控。　　（5）通过排料阀将沼渣排出，作为有机农业肥料。编辑记者赵梦www.ehome.gov.cn67特别关注SpecialReports特别关注SpecialReports图秸秆一体化两相厌氧发酵工艺流程图　　2、技术特点：　　（1）本技术采用秸秆粉碎后再青贮的方式处理并贮存秸秆，要求在农作物收获季节大量收购秸秆，保证了原料的稳定廉价供应。粉碎的秸秆通过压实，内部形成厌氧状态，自行发酵产酸。　　（2）秸秆一体化两相厌氧发酵工艺技术是在中温条件下，采用一体化设备，在同一消化器中实现“固相滤池产酸和液相全混产甲烷”的两相反应区，产酸相和产甲烷相分别在不同的反应器中进行，保证了产酸菌和产甲烷菌在各自的反应区内的适宜生长环境，增强二者之间的互补、协同作用，提高了产气效率。　　（3）该技术以秸秆为主要发酵原料，产酸相反应器采用立式或车库式结构，发酵过程中定期加少量污水，顶部设置喷淋设备，底部设置渗滤液收集设施，产生的沼液回流以调节原料含水率，通过沼液循环实现物料的多次接种，并利用进料系统完成连续进料，从而将青贮秸秆连续稳定地转化为沼气，基本不产生沼液，产生的沼渣不需脱水即可做肥料使用，有效解决了大量消化产物如何有效处理的难题。　　3、创新点　　（1）采用青贮方式处理并贮存秸秆，能够软化秸秆表层蜡质部分，既促进了后期消化，又能解决秸秆的稳定廉价供应和保存、消防问题。　　（2）通过两相分离，可分别调控产酸相和产甲烷相反应器的运行控制参数，形成产酸菌和产甲烷菌的最佳生态条件，从而大幅度提高有机物的处理能力和反应器的稳定性。　　（3）固态产酸阶段采用产甲烷相的沼液回流及喷淋技术，解决传统单相固体废弃物厌氧发酵中易出现的酸抑制难题。　　（4）产酸相为产甲烷相提供稳定的原料，保证两相厌氧发酵工艺连续进出料和系统稳定运行。　　（5）24小时内可多次连续进料和循环接种，大大增加了微生物和物料的接触几率，有效解决了秸秆发酵容易酸化的技术难题，保证了产气和供气的均衡稳定。　　4、应用和成果情况　　秸秆一体化两相厌氧消化工艺于2009年6月通过农业部科技成果鉴定。在全国建立了多个试点：天津四党口秸秆沼气工程，2008年底启动，正常运行至今；浙江省上虞市创盛再生资源回收经营部秸秆生物气化工程建设；陕西省渭南市临沂区大型秸秆沼气集中供气示范项目；天津静海南柳木村秸秆沼气工程；山东淄川童家村秸秆沼气工程。图鉴定证书67新能源产业特别关注SpecialReports特别关注SpecialReports　　二、建设内容及投资成本　　四党口秸秆沼气工程占地4亩，建有青贮池1500m3，厌氧消化器1200m3，高压贮气柜100m3。满负荷运行时可日处理青贮玉米秸秆6吨（合干秸秆3吨），日产气量在1500m3左右，容积产气率达1.25m3/m3。　　工程总投资374万元（农户每家投入350元，剩余部分由静海区四党口村委会提供），其中沼气站直接建造费174万元，沼气管网及室内配套产品费用200万元。　　三、后期运行管理模式　　1、领导重视。天津市静海区很重视秸秆沼气工程的建设，静海区办公室主任亲自抓项目的落实，从工程建设到运行管理都给予了很大的关注和支持，从而保证了项目的持续运行。　　2、项目建设点积极性高，村委会和农民自筹经费建设秸秆沼气。沼气站建成以后，运行管理有责任心和积极性。　　3、工程运行由四党口村村委会委托天津旭燊燃气设备有限公司负责经营管理。在农作物收获季节收购由周边村民运输到沼气站的青贮秸秆作为原料，生产沼气出售给四党口中、东两个自然村的1200户村民，能够做到运营自负盈亏。　　四、运行成本与效益　　1、运行成本　　为与产品价格相适应，项目的原材料、辅助材料及燃料动力价格均以近几年静海区已实现的价格为基础，并参照近几年的变动趋势来进行预测。项目满负荷运转后该项目总成本费用为44.49万元。　　项目原料每吨约100元，每天需要干秸秆3t（青贮秸秆6t），则每年原料成本为10.8万元。　　电成本主要为每年粉碎青贮能耗，粉碎机装机容11kw，处理量为20t/h；2.2kw进料搅拌机每天3h能耗；5.5kw进料系统每天3h能耗；4.2kw沼气压缩机能耗，每小时压缩量为240m3/h。每天能耗为51kwh，电价按照0.5元计算，年电耗成本为0.94万元。　　固定资产折旧按直线法平均计算，计算时先扣除残值（取原值的10%)。建筑物按20年进行折旧，设备按15年进行折旧，则该工程每年折旧费用约24.25万元。　　所有固定资产的大、中、小修修理费，按固定资产原值的1%计算，正常年份为4.0万元。　　全厂定员为3人，根据当地平均标准，工资及福利费按每人年均1.5万元估算，全年工资及福利费为4.5万元。　　2、经济效益　　（1）工程收入：　　项目产品价格是以天津静海区2008年的市场价为依据，参照近几年市场价格的变动趋势进行预测的，所有价格都是以项目预期建设期末价格来进行计算。沼气按照1.2元/m3，沼肥按照500元/t。项目正常生产，满负荷运行的年的销售收入估计为100.7万元。　　（2）效益分析：www.ehome.gov.cn89特别关注SpecialReports特别关注SpecialReports　　项目计算期达产后，预计年均销售收入100.7万元，年均总成本44.49万元，利润56.21万元。项目静态回收期为8年。　　在含固定资产折旧的前提下，每方沼气的成本为0.81元，其中固定资产折旧成本0.44元，运行成本为元0.37元。　　3、社会效益　　此技术将秸秆变成燃气，秸秆不再入村，街道、庭院干净卫生，从而改善了农村脏乱差的环境面貌；沼气通过管道直接送到农户家中，既为秸秆的综合利用开辟了新途径，使农民用上管道燃气，降低了劳动强度，提高了农户的生产生活质量，厨房干净卫生，降低了劳动强度，缩短了每天做饭的时间，缩短的时间可用于打工增加收入或娱乐学习；获得的沼肥，可用于种植生产有机果蔬，提高产品质量，增产增收。　　从工程整体的建设和运行情况看，天津市静海区秸秆沼气工程有一定的示范作用，它带动了秸秆沼气的发展，也为全国秸秆沼气的发展提供了一定的经验和技术思考。　　4、生态效益　　每户每天使用秸秆沼气，有效的遏制了秸秆焚烧现象，每户每天可减少燃烧秸秆10公斤，减少大气污染，有效的保护了生态环境，有利于促进我国新农村建设和发展。　　五、改进措施和建议　　中国农业大学林聪教授和中国化工大学李秀金教授，通过考察认为天津静海区秸秆沼气工程在细节部分存在个别问题：沼气的高压储气系统缺少缓冲罐，存在有安全隐患，应根据每日产气量与使用量及时增设；气体净化系统缺少脱硫装置，农户使用时污染较大，应尽快补充该装置；每日投料量不足；高压储气柜的位置过于靠近示范点围墙，围墙外即为街道，在安全方面有一定的危险，建议扩大围墙范围；试点的环境在干净整洁的同时，要注意美化，建议增植绿植改善周边环境。