中國沼氣發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與前景展望

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1、中國沼氣發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與前景展望 摘要：本文通過對(duì)中國沼氣利用現(xiàn)狀和沼氣發(fā)電工程市 場前景的調(diào)查與分析，描述了沼氣發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及其能 源利用市場潛力，對(duì)影響沼氣發(fā)電商品化和市場化的社會(huì)經(jīng) 濟(jì)因素和主要障礙進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)，并提出了一些對(duì)策和措 施。 關(guān)鍵詞：沼氣工程發(fā)電 1、引言 生物質(zhì)能是來源于太陽能的一種可再生能源，具有資源 豐富、含碳量低的特點(diǎn)，加之在其生長過程中吸收大氣中的 c02，因而用新技術(shù)開發(fā)利用生物質(zhì)能不僅有助于減輕溫室 效應(yīng)和生態(tài)良性循環(huán)，而且可替代部分石油、煤炭等化石燃 料，成為解決能源與環(huán)境問題的重要途徑。 隨著對(duì)環(huán)境的日益重視，人們開始利用各種方式來減少 工

2、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的破壞。近十幾年來，在各級(jí)政府有關(guān)部 門和企業(yè)的幫助協(xié)調(diào)下，用于處理畜禽糞便及各種生產(chǎn)、生 活污水的大中型沼氣工程紛紛上馬，至 1998 年底，我國已 建成大中型沼氣工程 742 處，年產(chǎn)沼氣量為萬立方米；垃圾 填埋法產(chǎn)生沼氣是處理城市垃圾的主要方式之一，具有簡單 易行和費(fèi)用較低的特點(diǎn)，同時(shí)還可回收能源，正受到世界各 國的普遍歡迎。目前，全世界共建成 4817 座垃圾填埋場， 每年可回收沼氣億立方米 沼氣是一種具有較高熱值的可燃?xì)怏w，與其它燃?xì)庀啾龋?其抗爆性能較好，是一種很好的清潔燃料，傳統(tǒng)上大多利用 沼氣進(jìn)行取暖、炊事和照明，隨著沼氣產(chǎn)量的不斷增加，如 何更高效地利用沼氣

3、，成為擺在我們面前的一項(xiàng)課題。 2、沼氣發(fā)電技術(shù)進(jìn)展?fàn)顩r 沼氣燃燒發(fā)電是隨著沼氣綜合利用的不斷發(fā)展而出現(xiàn) 的一項(xiàng)沼氣利用技術(shù)，它將沼氣用于發(fā)動(dòng)機(jī)上，并裝有綜合 發(fā)電裝置，以產(chǎn)生電能和熱能，是有效利用沼氣的一種重要 方式。目前用于沼氣發(fā)電的設(shè)備主要有內(nèi)燃機(jī)和汽輪機(jī)。 國外用于沼氣發(fā)電的內(nèi)燃機(jī)主要使用 otto 發(fā)動(dòng)機(jī)和 diesel 發(fā)動(dòng)機(jī)，其單位重量的功率約為 27kw／t 。汽輪機(jī)中 燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)和蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)均有使用，燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是單 位重量的功率大，一般為70?140kw/1 ;蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)一般為 10kw／t 。國外沼氣發(fā)電機(jī)組主要用于垃圾填埋場的沼氣處 理工藝中。目前，美國在沼氣發(fā)

4、電領(lǐng)域有許多成熟的技術(shù)和 工程，處于世界領(lǐng)先水平?，F(xiàn)有 61 個(gè)填埋場使用內(nèi)燃機(jī)發(fā) 電，加上使用汽輪機(jī)發(fā)電的裝機(jī)，總?cè)萘恳堰_(dá) 340 兆瓦；歐 洲用于沼氣發(fā)電的內(nèi)燃機(jī)，較大的單機(jī)容量在? 2 兆瓦，填 埋沼氣的發(fā)電效率約為? 2kwh/m3。 我國開展沼氣發(fā)電領(lǐng)域的研究始于八十年代初， 1998 年 全國沼氣發(fā)電量為 1,055 , 160kwh。在此期間，先后有一些 科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行過沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)的改裝和提高熱效率方面的研 究工作。我國的沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)主要為兩類，即雙燃料式和全燒 式。目前，對(duì)“沼氣一柴油”雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的研究開發(fā)工作 較多。如：中國農(nóng)機(jī)研究院與四川綿陽新華內(nèi)燃機(jī)廠共同研 制開發(fā)

5、的 s195—1 型雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)：上海新中動(dòng)力機(jī)廠研制 的 20／ 27g 雙燃料機(jī)等。成都科技大學(xué)等單位還對(duì)雙燃料機(jī) 的調(diào)速、供氣系統(tǒng)以及提高熱效率等方面進(jìn)行過研究。濰坊 柴油機(jī)廠研制出功率為 120kw的6160a — 3型全燒式沼氣發(fā) 動(dòng)機(jī)，貴州柴油機(jī)廠和四川農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所共同開發(fā)出 60kw 的 6135ad(q) 型全燒沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組； 此外，還有重慶、 上海、南通等一些機(jī)構(gòu)進(jìn)行過這方面的研究、研制工作?？?以說，目前我國在沼氣發(fā)電方面的研究工作主要集中在內(nèi)燃 機(jī)系列上。表 1 是我國部分 12kw 以下沼氣發(fā)電機(jī)組的測試 性能比較。 3、沼氣發(fā)電前景廣闊 沼氣發(fā)電工程本身是

6、提供清潔能源，解決環(huán)境問題的工 程，它的運(yùn)行不僅解決沼氣工程中的一些主要環(huán)境問題，而 且由于其產(chǎn)生大量電能和熱能，又為沼氣的綜合利用找到了 廣泛的應(yīng)用前景： 本章鏈接： 1) 有助于減少溫室氣體的排放 通過沼氣發(fā)電工程可以減少 ch4的排放，每減少1屯ch4 的排放，相當(dāng)于減少 25 噸 c02 的排放，對(duì)緩和溫室效應(yīng)有 利。 2) 有利于變廢為寶，提高沼氣工程的綜合效益 我們以沼電在酒廠中的的綜合效益為例：四川榮縣進(jìn)行 了 120kw 沼氣發(fā)電的生產(chǎn)和示范。用酒糟廢水經(jīng)厭氧消化產(chǎn) 生沼氣，發(fā)電效率為/ m3當(dāng)年成本為元/ kwh。沼電能夠 基本滿足該廠的生產(chǎn)用電：山東昌樂酒廠安裝 2

7、臺(tái)120kw的 沼氣發(fā)電機(jī)組，170m3酒糟日產(chǎn)沼氣4800m3,發(fā)電8640kwh， 全年能源節(jié)約開支 29 萬元，工程運(yùn)行一年即收回全部成本。 杭州天子嶺填埋場發(fā)電工程在運(yùn)行過程中，在平均電價(jià) 為元/ kwh 的條件下，投資回報(bào)率可達(dá) %。 3) 可減少對(duì)周圍環(huán)境的污染。 由于綜合利用手段單一，很多沼氣工程產(chǎn)生的沼氣大量 排入大氣中，不僅嚴(yán)重污染周圍的環(huán)境，也對(duì)工作人員的安 全和健康產(chǎn)生了極大的威脅，沼氣發(fā)電則為沼氣找到了一條 合理利用的途徑。 4) 小沼電為農(nóng)村地區(qū)能源利用開辟新途徑 我國農(nóng)村偏遠(yuǎn)地區(qū)還有許多地方嚴(yán)重缺電，如牧區(qū)、海 島、偏僻山區(qū)等高壓輸電較為困難，而這些地區(qū)

8、卻有著豐富 的生物質(zhì)原料。因地制宜地發(fā)展小沼電，猶如建造微型“坑 口電站”，可取長補(bǔ)短就地供電。 表 112kw 以下沼氣發(fā)電機(jī)組測試表 研制單位 產(chǎn)品型號(hào) 功率（ kw） 甲烷含量（%） 比氣耗 （m3／ kwh） 節(jié)油率（ %） 熱效率（ %） 四川省農(nóng)機(jī)所 73 100 四川省農(nóng)機(jī)所 195 100 泰安電機(jī)廠 12gfs32 81 泰安電機(jī)廠 10gfsl3 62 南充農(nóng)機(jī)所 195 81. 武進(jìn)柴油機(jī)廠 195-z 100 上海內(nèi)燃機(jī)所 5gfz 100 重慶電機(jī)廠 100 29 4、沼氣發(fā)電商業(yè)化發(fā)展的主要障礙 80

9、 年代是我國沼氣發(fā)電研究的起始階段， 也是較為活躍 的時(shí)期。但近十年的發(fā)展比較緩慢。主要存在以下障礙： 技術(shù)障礙 我國沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)的開發(fā)研究主要集中在內(nèi)燃機(jī)系列上， 一般只是對(duì)柴油機(jī)和汽油機(jī)進(jìn)行較淺層次的改裝，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī) 的熱工性能研究不深，由于產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)，在運(yùn)行使用中 出現(xiàn)諸多問題，給用戶帶來不便，從而影響其發(fā)展進(jìn)程。導(dǎo) 致這種情況的根本原因是沒有對(duì)沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行深入的研 究，技術(shù)不過關(guān)，缺乏足夠的生產(chǎn)實(shí)踐。致使發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行 中產(chǎn)生熱負(fù)荷高、可靠性差、起動(dòng)困難；另外我國研制的全 燒沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度過高，氣閥易燒壞，使氣缸蓋等成 為易損件等諸多技術(shù)問題。 市場障礙 由于我國沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)存

10、在許多問題，先前應(yīng)用國產(chǎn)發(fā)電 機(jī)組的沼氣發(fā)電工程有許多長期處于停機(jī)狀態(tài)。這就使后來 發(fā)展的絕大多數(shù)沼氣工程放棄了沼氣發(fā)電方式，轉(zhuǎn)而尋求其 他的利用途徑。少數(shù)沼氣發(fā)電工程 （ 如天津、杭州等 ） 依靠貸 款引進(jìn)購買較為成熟的國外發(fā)電機(jī)組設(shè)備來維持運(yùn)行。我國 生產(chǎn)廠家則由于技術(shù)不夠成熟而造成買方市場的嚴(yán)重匱乏， 沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)組無法形成規(guī)模化批量生產(chǎn)，使科研生 產(chǎn)單位缺乏相關(guān)的研究經(jīng)費(fèi)，沒有對(duì)其作深入研究開發(fā)的積 極性，不能提供質(zhì)量過關(guān)的產(chǎn)品，進(jìn)一步阻礙產(chǎn)品的市場化 進(jìn)程，對(duì)生產(chǎn)科研單位自身以及沼氣發(fā)電領(lǐng)域的發(fā)展都不利。 此外，沼氣發(fā)電市場不規(guī)范，沒有相應(yīng)的較為完善的行 業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，也不利于其商

11、業(yè)化開發(fā)和利用。 政策障礙 缺乏相應(yīng)的激勵(lì)政策和限制性政策，不能有效地動(dòng)員和 吸收投資，成為影響其技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要原因。 由于目前沼氣發(fā)電工程在技術(shù)和市場化方面面臨許多 問題，這就需要國家在這個(gè)領(lǐng)域給予政策方面的扶持。如果 國家給予在稅收、貸款方面的優(yōu)惠政策、投資補(bǔ)貼和產(chǎn)業(yè)保 護(hù)措施，以及電力部門在沼氣電力并網(wǎng)方面給予支持和幫助， 制定優(yōu)惠的上網(wǎng)電價(jià)，將大大改善沼氣發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性和市場 前景，對(duì)其進(jìn)入市場具有很積極的作用。 5、促進(jìn)沼氣發(fā)電商業(yè)化發(fā)展的建議 從以上沼氣發(fā)電商業(yè)化所面臨的主要障礙來看，如果要 克服其障礙，達(dá)到促進(jìn)沼氣發(fā)電技術(shù)商業(yè)化發(fā)展的目的，還 需要采取一些措施和行動(dòng)。

12、 制定發(fā)展規(guī)劃 對(duì)我國沼氣利用現(xiàn)狀和市場前景進(jìn)行成分調(diào)查，描述沼 氣發(fā)電能源利用市場，確定本項(xiàng)目建設(shè)發(fā)展領(lǐng)域，并評(píng)價(jià)發(fā) 展沼氣發(fā)電商品化和市場化的社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素，分析沼氣發(fā)電 的技術(shù)開發(fā)和市場潛力，制定相關(guān)工藝開發(fā)利用的規(guī)劃，明 確開發(fā)的目標(biāo)。 加強(qiáng)技術(shù)保障體系的建設(shè) 引進(jìn)吸收國外先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)技術(shù)支持和保障體 系的建設(shè)、扶持和培養(yǎng)，制定國家級(jí)的沼氣發(fā)電工程技術(shù)規(guī) 范和標(biāo)準(zhǔn)，逐步建立和完善可持續(xù)的、市場化的推廣沼氣發(fā) 電綜合性服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。 引入競爭機(jī)制，創(chuàng)新投資體系 針對(duì)目前我國沼氣發(fā)電技術(shù)發(fā)展資金匱乏的現(xiàn)狀，認(rèn)真 總結(jié)分析我國外現(xiàn)行的資金籌措和運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)國外 技術(shù)成熟的商

13、業(yè)化運(yùn)營沼氣發(fā)電工程先進(jìn)優(yōu)惠政策以及市 場化融資體系建設(shè)模式。轉(zhuǎn)變觀念，鼓勵(lì)和動(dòng)員更多的公司 和企業(yè)投入到沼氣發(fā)電技術(shù)的競爭行列。 研究制定國家級(jí)的配套政策 進(jìn)一步加強(qiáng)同環(huán)保部門、工業(yè)企業(yè)、科研院所和金融機(jī) 構(gòu)的合作與協(xié)調(diào)，研究制定激勵(lì)性政策，地方性和全國性相 結(jié)合的政策。同時(shí)應(yīng)對(duì)沼氣發(fā)電技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化研究 制定配套政策。 參考文獻(xiàn)： [1] 蔣同昌等， 《我國沼氣發(fā)電機(jī)的研究和生產(chǎn)概括》 ， 《中國沼氣》 ， 1992； 10(2) ： 44— 46。 [2] 孫俊華．沼氣發(fā)電機(jī)的使用與維修。 中國沼氣， 1990； 8(4) : 23?24。 [3] 中國農(nóng)業(yè)部／美國能源部項(xiàng)目專家組。中國生物質(zhì) 能技術(shù)商業(yè)化策略設(shè)計(jì)． 北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社， 1999。 本文地址: