高效分离提纯与高值利用是我国沼气利用的重要途径_任永平

第1页共2页中国电力报/2011年/6月/18日/第006版前沿高效分离提纯与高值利用是我国沼气利用的重要途径高效分离提纯与高值利用是我国沼气利用的重要途径兰州理工大学任永平陈叔平沼气作为一种清洁、普遍、易获得的可再生能源，既可替代秸秆、薪柴等传统生物质能源，也可替代煤炭等商品能源，而且能源效率明显高于秸秆、薪柴、煤炭等，对于满足我国日益增长的能源需求，缓解能源短缺压力，保护环境具有特别重要的作用。在国内，目前家畜养殖业粪便每年排放量约18亿吨，排出污水量约200亿吨，可生产沼气约500亿立方米；全国工业领域每年排放的可生产沼气的有机废水和废渣约25亿吨，加上城市垃圾排放量约1.3亿吨，总共可生产沼气约100亿立方米。今后随着畜禽养殖业和工业发展，沼气产量还会不断增加。然而我国大多数沼气工程所产沼气利用效率低，存在大量浪费。现有农村沼气池所产生的沼气主要用作民用炊事和生活照明，利用手段单一，利用效率较低。随着沼气建设项目的发展和沼气产率的提高，沼气时常出现过剩现象，造成沼气池气压高，容易损坏沼气输气管路，导致将过剩沼气从贮气室未经任何利用就排向大气，这不仅浪费资源，而且会导致温室效应。沼气技术的迅速发展使其后续深加工技术的研究也越来越广泛。但就目前沼气使用市场来看，对沼气进行高效分离提纯以实现高值利用尚未形成完整的理论体系。当前在沼气的深度利用方面欧洲处于领先地位。瑞典和瑞士在运输部门沼气利用方面较为领先。沼气加气站、沼气公交车、沼气出租车及沼气私家车都已得到发展。瑞典首都斯德哥尔摩是世界上拥有乙醇燃料公共汽车最多的城市。早在2004年，该市就将第一辆沼气公交车投入运营。在斯德哥尔摩，沼气汽车还可以豁免机动车拥堵费。这座城市已经设立了目标，到2050年，所有公共汽车都将采用可再生能源燃料。相关数据显示，截至2005年，瑞典就已经有779辆沼气公交车和4500多辆汽油－沼气或天然气的混和燃料车。同年，瑞典斯文斯克沼气公司将沼气纯化后当作燃料用于火车上，开出了世界上首例沼气列车。由此可见沼气提纯利用技术在欧洲已足够成熟。而在我国农村，大量的小型沼气池所产的沼气主要是用于炊事和照明，没有发挥出更大的经济效益。而在欧洲和北美，生产的沼气通过净化并入天然气管网、用于沼气燃料电池发电、热电联产或用作汽车燃料，能产生更大的经济效益。国外很多农场甚至将玉米、大麦、黑麦和草用来发酵产沼气，因为沼气发电的利润比养殖牲畜的利润更大。由于国情原因，我国厌氧产沼技术和后续的应用工程工艺技术都比较落后，导致了我国在沼气利用上停留在一种低效率生产、低经济价值利用的阶段。沼气工程产生的沼气没有形成实际产品进入市场，不能完全体现其经济价值，但将沼气当作燃气用于炊事，利用效率很低，燃气灶具仅能达到55%，沼气则更低。如果将成百上千户的沼气经过管网和车辆汇集，使沼气具备了工厂加工的可能，经加工沼气变成了第二产业的原料，即高纯度甲烷和二氧化碳。把热值低、规模小、经济性差、后端产业链延伸性差的沼气集中、分离、提纯、加工成民用燃气或压缩天然气、气肥或食品级二氧化碳，可以极大的提高企业盈利的空间和商业运营范围。沼气的高效分离提纯和高值利用技术以秸秆废弃物、有机污泥、人畜粪便和生活垃圾等为原料通过微生物复合菌群厌氧消化而产生的沼气，经高效快速在线收集后，通过一种特殊的吸附分离技术将沼气转换为稳定、高品位、高能量密度的甲烷和有着重要工业用途的二氧化碳，其中甲烷的纯度可达到95%以上，二氧化碳的纯度在99.5%以上。该技术不仅保持了传统沼气处理技术第2页共2页低成本的特点，而且将其中的二氧化碳净化利用，大大拓展了传统沼气能的应用领域，实现了沼气高效低成本规模化开发利用，加速了沼气产业化进程，逐步实现沼气建设的专业化、商品化和社会化。目前，我国大型沼气项目比较少，主要为农户小型沼气生产装置，地域相对分散、产气规模小、季节性波动大。针对我国当前沼气产业发展现状，为节省沼气高效分离提纯设备与基建投资，实现不受地域、季节、气候和交通等因素的制约，可做橇装式沼气收集装置，把小型沼气生产装置生产的沼气收集起来，进行集中贮存，高效分离提纯后，其中的甲烷达到车用天然气标准，进行加压存储；二氧化碳可返销农户用作气肥，或者加压存储作食品用二氧化碳。我国农业资源和环境的承载力十分有限，发展农业和农村经济，不能以消耗农业资源、牺牲农业环境为代价。农村沼气把能源建设、生态建设、环境建设、农民增收链接起来，促进了生产发展和生活文明。农业产业化是当代中国农村改革与发展的战略抉择，农村沼气建设也自然包括在内。根据农村沼气发展现状，必须以市场为导向，把沼气建设与市场需求有机结合，经过分离后的沼气其热值得到很大的提高，能够替代现阶段的石油、天然气用作车用燃料，也可并入天然气网供城市使用。沼气的高效分离提纯也为能源