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技术交流

提高中国沼气工程的专用设备
更新时间:2010-02-22    |     来源:搪瓷工业协会
        在中国,处理农业有机废弃物的大中型沼气工程的厌氧消化装置,立式罐居多(钢结构或钢筋混泥土结构均有),少部分采用地埋折流式装置(钢筋混凝土结构或砖混结构)。由于中国沼气工程工艺种类较多,目前还没有达到标准化设计与制造。近些年已有部分企业(如杭州能源环保公司、山东十方圆通环保有限公司等)引进德国的加工技术和设备,率先在中国工业化制造厌氧消化装置和污水处理装置(Lipp罐、搪瓷拼装罐),所占的比例只占已建工程的百分之几。
        近些年,中国开始认真研究德国、丹麦等发达国家的沼气工程高效技术与装备。通过关键技术与设备的引进创新,开始在中国尝试高浓度、高效率的热电肥联产的沼气发电工程,如正在建设中的蒙牛澳亚示范牧场大型沼气发电综合利用工程(设计日处理10000头奶牛粪便,日沼气发电量达到18000 kWh以上),以及北京德清源农业科技股份有限公司处理鸡粪的沼气发电工程(设计日处理260万羽蛋鸡粪便,日沼气发电量为38000kWh)。
        德国、丹麦、荷兰等发达国家的沼气工程装备已达到了设计标准化、产品系列化、生产工业化,质量得到有效控制。工程装备的组装技术也达到模块化、规范化。德国的大型厌氧消化装置(容积为2000~5000m3)为圆柱型立式罐,多为钢结构(Lipp罐居多,见图3);中小型厌氧消化装置(容积在200~1500m3)多为圆柱型立式罐、钢结构或钢筋混凝土结构。二级厌氧消化装置(立式罐)顶部常常装有双膜储气罩,构成了发酵、储气一体化装置,既节省了单独设立储气装置的费用(比分体式降低15%左右)和占地面积,又解决了在寒冷地区冬季储气装置水封防冻的问题
        “十五”以前,中国比较重视厌氧消化工艺本身的研究开发,对其配套设备研发投入很少,如:高浓度的进料泵、混合搅拌器等没有根据发酵原料性质和厌氧消化工艺类型进行针对性设计与制造,多数是沿用其它行业的设备(如城市污水处理、化工、制药等行业),因而应用中有一定的缺陷,性能不稳定,效率偏低。有些关键部件质量未过关,造成维修率高、使用寿命短;设备操作和工程运行管理以手动为主。因此,中国沼气工程的专用设备与工装水平和发达国家有比较大的差距,特别是已建的三千多个处理农业有机废弃物的沼气工程,能维持全年稳定运行的不多(特别是冬季),设备故障率和维修率也比较高。
        启示与建议
        综上所述,发展沼气及其电力不单纯是建设多少个沼气工程项目的问题,而是一个综合性基础产业建设的问题,这就需要从法律、政策、融资、市场、技术和装备等全方位进行研究与运作。笔者建议从三个方面着手:
        一是需要进一步完善各项激励政策,使得这类工程能从多方面获利,提高它的经济生存能力。
        目前,沼气工程或沼气发电工程的终极产物(沼气或电力、热能、有机肥料)还没有形成实际产品进入市场,不能完全体现出它的经济价值,投资者无法靠这些终极产品获得应有的收益。2006年出台的可再生能源发电上网的电价补贴政策,对大型沼气发电上网工程有一定的调节作用,但对中、小规模的沼气工程或沼气发电不能上网的工程是没有实际作用的(主要是中、小规模工程的沼气或其电力产品目前无法进入市政燃气供气系统和地方公共电网)。另外,沼气工程或沼气发电工程对环保的贡献(特别是对水体的保护和温室气体的减排)只有公益社会效益,没有获得相应的经济效益。因此需要政府扶持(特别是对中、小规模养殖场的沼气工程),主要包括允许具有一定规模的中型沼气发电工程与局网连接、利用贷款贴息、财政直接补助和产品(沼气及其电力、沼渣、沼液)的市场流通机制的建立等。为了减轻国家财政的负担,可以借鉴欧洲一些国家的做法,从消耗的矿物能源中适当加价和提取的排污费用中予以解决。
        二是联合攻关,解决生产实际需求的一些关键技术问题。
        通过对中、德处理农业有机废弃物沼气工程的综合比较,笔者发现,中国沼气工程的工艺技术研究比较全面深入,但一些关键装备技术如高固体料液高效传质技术及设备、沼气生物净化与提纯技术、沼气发电及其余热利用的高效转化设备、远程在线监测与自动调控技术等还有缺陷,不能从各个环节保证工艺参数的实现,造成工程运行稳定性和经济效益低下。目前,从实验室得到的能源转化效率远远高于工程应用的转化效率,应加大这方面的研发力度,努力把这种潜力转化为现实生产力。
        三是要实行工程装备与设备的专业化、规模化生产,逐步形成产业链,以保证建造质量,降低工程成本。
        中国处理农业有机废弃物的沼气工程建造目前仍处于低效率、高成本和非标准化阶段,严重制约着沼气工程产业化的发展。解决问题的有效途径是,参照德国的做法,不但要认真研究沼气工程中每种专用设备和装备的制造技术,还要研发出各种设(装)备的工厂化生产技术,以及工程组装技术,并实行专业化、规模化生产。只有这样,才能推动沼气工程技术的进步,带动相关产业的发展,逐步实现沼气工程标准化建造和降低工程造价,减少项目实施企业的投资风险和不确定性,提高沼气及其发电工程的综合竞争能力,最终达到全面提升中国沼气工程整体技术水平和经济效益的目的。
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