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開發(fā)利用生物天然氣是推進(jìn)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(huì) 2福建省農(nóng)科院農(nóng)業(yè)工程技術(shù)所		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2023年08月15日
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開發(fā)利用生物天然氣是推進(jìn)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(huì)
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(duì)我國(guó)沼氣產(chǎn)業(yè)化歷程做了一個(gè)簡(jiǎn)短的回顧，估算我國(guó)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(guó)、丹麥等歐洲國(guó)家沼氣產(chǎn)業(yè)化的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國(guó)的實(shí)際，提出我
國(guó)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(hào)：TK6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672—9064(2011)04一0017-03
沼氣是有機(jī)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(dá)到天然氣標(biāo)準(zhǔn)．輸入管網(wǎng)替代天然氣或
作汽車燃?xì)猓覀兎Q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(guó)的沼氣事業(yè)有了長(zhǎng)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(guó)戶用沼氣達(dá)到3507萬戶，大中型沼氣工程
22570處．生產(chǎn)能力達(dá)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(guó)。為農(nóng)戶提供了大量?jī)?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(guó)沼氣產(chǎn)業(yè)
路在何方?本文力圖從國(guó)際的經(jīng)驗(yàn)、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(guó)情的沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展之路。
l瑞典的成功經(jīng)驗(yàn)
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(shí)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(jià)低．
沼氣發(fā)電缺乏競(jìng)爭(zhēng)力．因而轉(zhuǎn)向交通運(yùn)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(guó)。2004年，以提純后的沼氣(生物天然氣)驅(qū)動(dòng)
公交車出現(xiàn)在瑞典首都斯德哥爾摩街道上．該市政府計(jì)劃到
2025年全城公交車都由生物燃料驅(qū)動(dòng)。2005年。世界上首列
沼氣火車在瑞典投入運(yùn)行。2006年。瑞典政府宣布，將在15a
內(nèi)擺脫對(duì)石油的依賴．成為世界上第1個(gè)不依賴石油的國(guó)
家。當(dāng)前產(chǎn)氣原料已擴(kuò)展到有機(jī)垃圾、有機(jī)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(jī)肥?，F(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(yàn)有3條．
(1)政府通過燃油稅收支持培育一個(gè)健康快速成長(zhǎng)的沼
氣市場(chǎng)．同時(shí)在需求側(cè)給予補(bǔ)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(bǔ)貼，還免交燃油稅和停車費(fèi)。
(2)瑞典政府、企業(yè)、科研機(jī)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(jìn)步。
(3)多方合作。各個(gè)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(gè)完整的產(chǎn)業(yè)鏈。
2我國(guó)沼氣產(chǎn)業(yè)化路線的選擇
2．1歷史的回顧
我國(guó)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(gè)
階段。1978年文革結(jié)束后，國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(chǎng)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(guó)家科委、農(nóng)業(yè)部設(shè)立專項(xiàng)課題，組織科技攻關(guān)，
歷時(shí)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(guó)家環(huán)保
局下達(dá)9號(hào)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(chǎng)中建有沼氣工程的超過1000
家．建池比例超過12％．遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全國(guó)平均水平。2009年，對(duì)
162家規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)大中型沼氣工程沼氣使用情況進(jìn)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(jiǎn)介：郭祥冰。男．教授級(jí)高級(jí)工程師?，F(xiàn)任福建省能源研究會(huì)秘書長(zhǎng)。 業(yè)化利用水平低。同時(shí)進(jìn)行的沼氣利用率調(diào)查表明。利用率
達(dá)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(fèi)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(guó)農(nóng)村沼氣發(fā)展
的一個(gè)縮影．建大中型沼氣工程主要目的是應(yīng)對(duì)環(huán)保，而忽
視了沼氣的綜合利用和經(jīng)濟(jì)價(jià)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(jì)性。
表l 沼氣利用方式調(diào)查統(tǒng)計(jì)表
工業(yè)廢水治理已成為制約我國(guó)工業(yè)發(fā)展的瓶頸。據(jù)國(guó)家
發(fā)改委能源研究所樊京春等專家編著的《中國(guó)畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)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(jī)
廢水總量59％的輕工企業(yè)已建單個(gè)厭氧裝置體積200m，以
上的大中型沼氣工程518座(占全國(guó)工業(yè)總計(jì)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(jī)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(bào)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(guó)設(shè)市城市、縣及部分重點(diǎn)建制鎮(zhèn)累計(jì)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(zhǎng)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(yàn)．我國(guó)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(huì)效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)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(guó)能源研究會(huì)主辦的《能源政策研究》提供的世
界與中國(guó)能源數(shù)據(jù)(2008版)。中國(guó)可再生能源資源產(chǎn)沼氣
資源潛力詳見表2。
表2中國(guó)可再生能源資源(沼氣部分)
資源來源：水利都；農(nóng)業(yè)部；國(guó)土資源部；顧樹華．中國(guó)新能源和
可再生能源，20D6年中國(guó)能源發(fā)展報(bào)告。中國(guó)計(jì)量出版社，2006年。
從表2可以估算．2005年我國(guó)沼氣資源潛力約為500
億m3。隨著工農(nóng)業(yè)的增長(zhǎng)．資源量還會(huì)快速增長(zhǎng)，為開發(fā)利
用生物天然氣提供可靠資源。
20"．No．4．
2．3我國(guó)天然氣對(duì)外依存度不斷提高．需要生物天然氣彌補(bǔ)
2009年．我國(guó)共消費(fèi)天然氣850億m3．國(guó)內(nèi)生產(chǎn)還不足
800億m3，50多億m，的缺口靠進(jìn)口液化天然氣補(bǔ)充。盡管
天然氣在我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的比重僅占3．8％．遠(yuǎn)低于世界
平均水平(24．1％)。然而天然氣供應(yīng)形勢(shì)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(guó)海關(guān)總署預(yù)計(jì)．
2010年天然氣缺口可能達(dá)到300億m3。中投咨詢首席能源
分析師姜謙預(yù)測(cè)，2010～2015年．中國(guó)天然氣消費(fèi)以年均
12％增加．而國(guó)內(nèi)產(chǎn)量年均增長(zhǎng)只有8．5％，對(duì)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(guó)的沼氣產(chǎn)業(yè)化途徑
借鑒瑞典、德國(guó)、丹麥等歐洲國(guó)家沼氣產(chǎn)業(yè)化的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)
合我國(guó)的實(shí)際．筆者提出我國(guó)沼氣產(chǎn)業(yè)化之路。
(1)建設(shè)村級(jí)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(jìn)。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(jí)管網(wǎng)向周圍數(shù)以百計(jì)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(diǎn)經(jīng)驗(yàn)看，集中供
氣項(xiàng)目業(yè)主可以是畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)主．也可以由村委會(huì)招標(biāo)確
定。筆者做過測(cè)算，在政府經(jīng)濟(jì)政策的支持下，只要?dú)鈨r(jià)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(lì)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(bǔ)貼。
(2)大型沼氣工程產(chǎn)沼氣經(jīng)提純壓縮供汽車用燃?xì)?。這
是沼氣增值的一個(gè)途徑。地處河南安陽的貞元集團(tuán)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(yùn)行．揭開了我國(guó)車用生物天
然氣開發(fā)利用序幕。該項(xiàng)目主要原料來自城市有機(jī)廢棄物，
產(chǎn)出生物天然氣彌補(bǔ)該市出租車燃?xì)舛倘保瑫r(shí)向市場(chǎng)提供
固體有機(jī)肥和液體有機(jī)肥。
(3)沼氣工業(yè)化的高級(jí)形式是沼氣提純達(dá)標(biāo)壓縮后進(jìn)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(gè)國(guó)家已有成功的經(jīng)驗(yàn)，我國(guó)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(jià)又高，可以選擇若干條
件好的城市試點(diǎn)。
3結(jié)語
我國(guó)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(xiàng)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(jìn)。在沼氣產(chǎn)業(yè)初期，以政府為主導(dǎo)，實(shí)
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(jì)激勵(lì)政策與合理的氣價(jià)定價(jià)機(jī)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(chǎng)．經(jīng)過長(zhǎng)期努力。最終脫離政府的扶持．以市
場(chǎng)為主推動(dòng)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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