垃圾填埋場沼氣發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)狀及其前景

1、中國沼氣發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與前景展望 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

2、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 16393.94 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

3、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 51.42 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?，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，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)

4、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 27 kW／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／T；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

5、處理工藝中。目前，美國在沼氣發(fā)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 0.4～2 兆瓦，填埋沼氣的發(fā)電效率約為 1.68～2kWh／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

6、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)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 120 kW 的 6160A 一 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

7、究所共同開發(fā)出 60 kW 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?？梢哉f，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

8、了廣泛的應(yīng)用前景：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 120 kW 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 1.69 kWh／m3，當(dāng)年成本為 0.0465 元／kWh。沼電能夠基本滿足該廠的生產(chǎn)用

9、電：山東昌樂酒廠安裝 2 臺(tái) 120 kW 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，工還需要采取一些措施和行動(dòng)。5.1 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)。5.2 加強(qiáng)技術(shù)保障體

10、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)。5.3 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)

11、的競爭行列。5.4 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

12、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。推動(dòng)中國城市垃圾填埋氣體收集利用項(xiàng)目進(jìn)展情況報(bào)告 推動(dòng)中國城市垃圾填埋氣體收集利用項(xiàng)目進(jìn)展情況報(bào)告“推動(dòng)中國城市固體垃圾填埋氣體回收利用“項(xiàng)目為我國政府和聯(lián)合國開發(fā)計(jì)劃署聯(lián)合申請(qǐng)全球環(huán)境基金資助的技術(shù)援助項(xiàng)目。該項(xiàng)目的基本內(nèi)容是進(jìn)行三個(gè)城市垃圾填埋氣體回收利用的試點(diǎn)；分析我國城市垃圾管理基本框架、城市垃圾資源化的技術(shù)前景、制定促進(jìn)我國城市垃圾填埋氣體回收利用的國

13、家行動(dòng)方案；加強(qiáng)填埋氣體回收利用的能力建設(shè)；通過填埋氣體的回收利用，實(shí)現(xiàn)減排溫室氣體的全球環(huán)境目標(biāo)。國家環(huán)?？偩譃樵擁?xiàng)目執(zhí)行單位。該項(xiàng)目包括五個(gè)部分，即鞍山、馬鞍山、南京三個(gè)城市的示范項(xiàng)目，我國垃圾填埋氣體回收利用《國家行動(dòng)方案》以及鞍山聯(lián)合國垃圾填埋技術(shù)培訓(xùn)中心。三個(gè)示范城市因地制宜的選擇了有示范意義的填埋氣體利用技術(shù)。其中鞍山采用了利用填埋氣體制取汽車燃料的技術(shù)路線，南京為利用填埋氣體發(fā)電上網(wǎng)，馬鞍山為利用填埋氣體焚燒醫(yī)療垃圾。項(xiàng)目

14、總投資1956.5 萬美元，其中 GEP 贈(zèng)款 528.5 萬美元，三個(gè)示范城市所獲得的資助分別為：鞍山：83．6 萬美元；南京：80 萬美元；馬鞍山：37 萬美元。項(xiàng)目于 1997 年啟動(dòng)，預(yù)計(jì) 2002 年底全部結(jié)束。項(xiàng)目五部分中《國家行動(dòng)方案》和南京示范項(xiàng)目已成功完成。鞍山培訓(xùn)中心也已達(dá)到項(xiàng)目的要求，目前正在進(jìn)行進(jìn)一步的能力建設(shè)。鞍山和馬鞍山示范項(xiàng)目預(yù)計(jì)年底可完成。 鞍山示范項(xiàng)目主體工程分為高壓部分和低壓部分。目前己完成了高壓部分

15、的招標(biāo)工作，由中國通用機(jī)械工程總公司中標(biāo)，負(fù)責(zé)高壓部分的設(shè)計(jì)和建設(shè)。總設(shè)計(jì)己完成，需國外采購的設(shè)備也己簽訂了合同，進(jìn)入了現(xiàn)場施工階段。低壓部分非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的采購和制造己完成。目前正在準(zhǔn)備進(jìn)行最后一次的低壓部分標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的招標(biāo)工作。 馬鞍山市項(xiàng)目由于西氣東輸?shù)瓤陀^原因，改變了項(xiàng)目最初設(shè)計(jì)時(shí)將垃圾填埋氣體并入城市民用管網(wǎng)的方案。目前確定的利用方式為焚燒醫(yī)療垃圾與供應(yīng)工廠鍋爐燃料。工程總投資 578 萬元人民幣。馬鞍山市市容管理局、市環(huán)保局和市衛(wèi)

16、生局己聯(lián)合下發(fā)了《實(shí)行醫(yī)療固體廢棄物集中焚燒處置的通知》o 市容局和環(huán)衛(wèi)處正在籌建填埋氣回收利用的運(yùn)營機(jī)構(gòu)'馬鞍山市環(huán)佳能源有限責(zé)任公司'o 正在準(zhǔn)備第一期需國際采購的設(shè)備的招標(biāo)工作?，F(xiàn)場的配套設(shè)施正在施工。 南京示范項(xiàng)目采取了與外資合作的形式。 2001 年 2 月，南京市計(jì)委批準(zhǔn)項(xiàng)目可研，同月南京環(huán)發(fā)實(shí)業(yè)公司，南京水閣垃圾填埋場與澳大利亞布蘭堡集團(tuán)可寧衛(wèi)公司分別簽訂合作協(xié)議。 2001 年 7 月，通過招標(biāo)，項(xiàng)目的