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中国沼气工程的出国之路

发布时间:2017-08-07 来源:中国沼气网 阅读次数: 【字体:

沼气技术是一种既可产生能源又可治理农业污染的手段,特别适合在发展中国家的偏远地区进行推广应用。作为世界上沼气技术利用最广泛的国家,我国也将沼气技术作为农业对外援助的重要组成部分。为深切落实“一带一路”倡议,以及习近平总书记在第21届联合国气候变化大会中的承诺,沼气技术的对外援助在今后一段时间必将在我国农业对外援助方面扮演重要的角色。

为给今后我国沼气技术对外援助项目提供借鉴,本文主要介绍了4处近年来我国对外援助的主要沼气项目的建设和运行情况,并对沼气技术对外援助提出了几点发展方向,以期为今后沼气技术对外援助工作的开展提供借鉴和指导。

一、典型沼气援外项目

总体来看,我国援外沼气工程建设项目不多,而且多为各国际组织投资建设。完全由我国政府支持建设的项目还很少。以下项目为近十几年来最具代表性的几处援外工程建设项目。

1.突尼斯养鸡场沼气发电示范工程

突尼斯养鸡场沼气发电示范工程由中国和突尼斯政府联合支持,建设地点位于突尼斯中部苏塞市郊的私人农场,该工程于1999年4月动工,2000年4月投入运行。示范工程处理鸡粪及部分污水,厌氧消化罐为钢筋混凝土结构,有效容积300 m3,采用厌氧滤器(AF)工艺,湿式储气柜为钢结构,有效容积100m3。设计水力停留时间为20d,每天平均进料量为15 m3左右。湿式储气柜水封池也作为沉淀池,沼液从厌氧消化罐溢流出来进入到湿式储气柜水封池(沉淀池)进行二次发酵提升沼气发酵效率。而沉淀池中的一部分料液可再回流到集料池,起稀释和接种新鲜鸡粪的作用,其余大部分发酵后沼液作为有机肥供农场种植业施用。工程产生的沼气脱硫后再经过流量计进行计量,然后进入湿式储气柜储存。由于是示范项目,加上农场本身用电量不大,所以采用2台24kW的发电机组。按照设计,该工程每天可产生200 m3沼气,发电量可达300kW·h,实际运行中沼气产量达到300 m3·d-1,即容积产气率可达1.0 m3·m-3d-1,特别在夏天气温高时更加明显。

项目管理人员在中国技术专家指导下,一直在不断完善沼气、沼渣和沼液的利用。除发电用于照明、抽水、加工饲料、鸡舍升降温等之外,还直接将沼气用于做饭、烧锅炉、热水器等。一部分沼液经稀释后直接作肥料浇灌周边农作物和橄榄树,一部分回流到集料池与新鲜鸡粪混合同时起稀释和接种的作用,同时节约用水量。沼渣经风干后用于农场改良土壤,也计划生产商品复合肥出售。经现场调查,施用沼肥的橄榄树结果比未施沼肥的要提前1个月,并粒大饱满。同时,土壤质地和团粒结构都有明显的改善。

工程运行几年后,运行效果保持不错。该工程的实体模型也经常在突尼斯环保、可再生能源和农业等全国展览会上展出,并得到时任突尼斯总统的赞赏。

2.坦桑尼亚剑麻废弃物沼气发电工程

坦桑尼亚沼气发电工程是世界上第一个以剑麻废弃物为主要发酵原料的沼气工程,由联合国工业发展组织资助。建设地点位于坦桑尼亚Tanga市Hale镇 。

剑麻是一种硬质纤维原料,所以对预处理的要求较高。该工程原料的收集和调配包括分离设备和收集装置两部分。分离设备用于去除杂草和较长的纤维;收集装置用于收集去除杂物的剑麻废水,作为原料暂存,然后用泵打入酸化罐,该装置有效容积50 m3,池内安装1台桨式搅拌机和1台的潜污泵,搅拌器主要用于剑麻废弃物原料的搅拌,使原料尽量均匀,潜污泵主要用于把混均后的剑麻废弃物料液泵人酸化罐,进行酸化,使进料在6~8%之间。厌氧消化罐为地上式钢结构,有效容积1700 m3,采用完全混合式(CSTR )中温厌氧消化工艺。罐内设有热交换器,利用发电余热对罐体加热,实现中温发酵。厌氧消化罐设置两套搅拌器,额定功率15kW。二级厌氧消化罐也为地上罐,有效容积500 m3,设有一套 15 kW的搅拌器。湿式储气柜为地上钢结构,有效容积350 m3。发电机组为沼气专用发电机组,额定功率为180kW。

项目实施后,日均产气1500 m3,年产沼气50万m3,每立方米沼气发电1.5 kWh,年发电约75万kWh。因此利用剑麻废液进行沼气发电的工程,可以实现废弃资源的充分利用,能源效益非常显著。工程年发电约75万kWh,按当地供应价每kWh 0.15美元计算,年可获利11.25万美元。工程运行后,每天可处理60 m3的剑麻废液,解决了当地剑麻加工产生的大量废弃物的出路问题,同时有效治理了剑麻废液对周边天然河流和饮用水的污染。该工程的实施,对保护水源,提高当地环境质量,保护当地群众的身体健康起到了不可估量的作用。项目在治理了污染的同时,通过沼气发电,解决了周围约300户群众用电问题,还可以提供一定的炊事能源,减少薪柴砍伐。工程每天可产生约60 m3有机肥,促进了当地农业的发展。该工程还可解决5~8 人就业问题,并且为剑麻废弃综合开发利用提供了一条有效的途径。

3.朝鲜国家科学院恩情养殖场沼气示范工程

朝鲜国家科学院恩情养殖场沼气示范工程建设在朝鲜平壤市恩情区,朝鲜国家科学院养殖场内。该工程由联合国亚洲及太平洋经济社会委员会(ESCAP)支持。于2011年进行设计,2013年5月开工建设,同年7月启动运行。该工程土建工程由朝鲜国家科学院负责完成,设备采购、运输及安装调试和技术支持工作由农业部沼气科学研究所负责完成。

示范工程处理朝鲜国家科学院养殖场存栏约300头猪的粪尿污水。主要设施为30m3地下水压式钢筋混凝土沼气池,发电机房,沼气管沟等。主要设备有:10kW静音沼气发电机组、脱硫器、汽水分离器、家用沼气净化器、沼气流量计、沼气热水器和沼气灯等。工程产生的沼气主要用于养殖场办公室人员炊事使用,多余沼气用于发电,补充部分用电的短缺。

关于工程的运行情况,据工程操作人员介绍该示范工程日产气量在8-10m3,容积产气率在0.3m·m-3d-1左右,总体运行情况良好。朝鲜国家科学院恩情养殖场人员对沼气工程管理比较认真,这也是工程运行良好的一个重要的原因。关于沼气使用方面,现在恩情养殖场食堂的炊事基本上已经全部使用示范工程所产生的沼气,同时也安装了几盏沼气灯,沼气热水器也可以正常使用,但由于调研时间是夏季,所以热水器用的不多。另外,由于沼气管道有限,所以现在能使用上沼气的用户不多,造成所产生的沼气不能完全使用,基于上述情况,养殖场人员减少了进料量来减少沼气的产量。同时科学院专家也提出在由沼气所提供一些沼气管道,来满足更多用户使用沼气。该工程的沼气发电机可以正常启动,发电电压正常,但由于没有储气装置,沼气压力十分不稳定,另外总产气速率也不高,所以发电机应用较少。

据了解,朝鲜在之前建设了数10处地下水压式沼气池,但是普遍运行效果不好,池体漏气现象时有发生。朝鲜国家科学院相关人员对此项目十分重视,主要负责人均为参加过农业部沼气科学研究所举办的沼气技术培训班人员,操作人员工作态度积极认真,所以该工程运行效果很好,对朝鲜沼气技术的发展能起到很好的示范、指导作用。

4.摩尔多瓦沼气示范项目

不同于前3处援助工程,截止收稿,摩尔多瓦项目目前还处在国内审批阶段,还没有开工建设。但是,摩尔多瓦处于欧亚两大洲的链接地带,是“一带一路”倡议构想中重要的组成部分。该援助项目的实施,对落实“一带一路”倡议构想、加强我国与欧洲国家在农业领域的合作有深远的意义。该项目也为我国农业部首次承担对欧洲援助工程技术建设项目,其重要性不言而喻。

在双方专家的建议下,结合充分调研和沟通的基础上,项目的建设规模如下:建设发酵装置容积为500m3的大型沼气工程l处,发酵装置容积为100 m3的中型沼气工程2处,发酵装置容积为6~10 m3的户用型沼气池4处。该项目的实施可以解决摩尔多瓦相关地区至少约500户居民的生活用能问题,至少约2000人会在该项目中受益。

大型沼气工程计划建设正在Puhoi区奶牛养殖场区共养殖奶牛约500头,羊200只。其中有约200头奶牛养殖在一个养殖场内。中型沼气工程计划建设在Orhei区东正教会奶牛场和畜牧兽医生物科学技术研究所。Orhei区东正教会奶牛场有奶牛25头,其中11头为小牛,猪20只,山羊21只,马3匹,约250只鸡等家禽,养殖舍距教堂约500m。教堂有农田2公顷紧邻教堂,种植黄瓜、西红柿等蔬菜。在此教堂的共有60个工人,附近居民约30户,此前的生活用能是薪柴、天然气、电和地下水。畜牧兽医生物科学技术研究所为国有研究所,目前养殖200头奶牛,600只羊,100只兔,养殖舍采用干清粪方式将粪便收集,粪便堆肥后部分用作有机肥料,其余没有经过任何处理丢弃。该养殖场共有1500公顷土地种植谷物,可用来消纳沼渣沼液。但是该研究所生产耗电量较大,每天约用电约700kWh,每月电费约450001ei(约15000人民币),所以目前该研究所养殖量仅为最大容量的30%,所以计划建设沼气工程来补充一部分的能源消耗。户用沼气池则根据摩方要求选择建设地点。

二、沼气援外项目的特点

相对于国内来说,国外的土地普遍较为宽广,民众对环境污染的认识程度也比较低,所以根据现场与资料调研的情况看,对外援助的沼气项目多以解决当地能源供应问题为主要的建设目的,环境治理方面体现的作用稍微差一些。针对发展中国家现状,沼气援外项目普遍选择地下水压式沼气池或完全混合式(CSTR )厌氧消化工艺等应用广泛、技术成熟的工艺技术。设备、装备的选择也必须考虑操作简便、运行可靠。这样才能保证项目长期稳定的运行。由于与一些国家的联系和沟通存在一些问题,所以部分援外项目的后期项目运行情况跟踪做得并不好。对工程的运行情况不了解,无法发现工程的设计、建设和运行方面存在的问题并分析原因。

三、沼气援外项目的发展方向

沼气技术对外援助作为我国农业“走出去”的一部分,同样承载了扩大对外开放、提升农业竞争力的多重任务,同时也面临着统筹国内、国际两个市场,科学谋划、合理布局、突出重点、优化方式等新要求。在总结沼气工程对外援助以及大农业的援外工作经验,今后沼气对外援助的发展应为以下几个方面。

1.结合种植养殖业

沼气技术是连接种植业和养殖业循环利用的核心,它可以利用种养殖业废弃物生产能源,沼液还可以回用作为有机肥料。单纯的生产能源或者处理废弃物并不能发挥沼气技术的最大优势。而且,脱离了种养殖业,沼气技术的行业影响还比较小。所以,在农业对外援助时,沼气技术必须依托种植业和养殖业发展,形成能源生态循环利用模式。

2.扶植龙头企业

针对科研单位和高校在援外项目实施上存在的体制僵化、人员出国指标限制等问题。应扶持龙头企业牵头承担对外援助项目。支持在境外已有投资建设基础的企业承担项目。在政策上为企业发展境外项目营造良好环境。

3.完善后续服务

沼气工程的建设、运行俗称“三分建,七分管”,在境外建设沼气工程项目在后期工程维护方面存在一定的困难 。要解决这个问题,一方面在工程建设过程中尽量减少在后期运行维护中可能存在的问题;另一方面,加强对外方人员的技术培训,使其具备独立操作、维护的能力。

4.联动各部门

通常情况下,农业对外援助项目由商务部、农业部、我国驻外机构、相关科研院所和企业共同参与,有时还有国际机构参加,同时还需和受援国政府及相关机构进行沟通。所以,从项目的前期调研到项目后期运行管护过程中,项目各参加单位必须加强沟通、避免因为未及时沟通所造成工程质量、工期及造价问题。