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兩種沼氣高值化利用方式的對比分析

  導語:
 
  隨著化石燃料的枯竭,人們環保意識的增強,在環保政策越發嚴格的情況下,沼氣作為一種清潔能源,越來越受到人們的重視。沼氣雜質對於其利用的負麵影響,使人們越發關注沼氣的高值利用方式。本文以沼氣高值利用的兩個主要方式——沼氣提純製取CNG(壓縮天然氣)和沼氣發電為例,對項目進行綜合對比分析,為沼氣綜合利用的選擇提供相關參考依據。
 

兩種沼氣高值化利用方式的對比分析_湖北銳意自控
 
  一、我國沼氣利用現狀
 
  隨著礦石燃料資源的枯竭、國家新能源發展需求,在節能減排等政策的推動下,沼氣綜合利用進入蓬勃發展階段。《生物質能發展“十三五”規劃》中提到到2020年,生物質能基本實現商業化和規模化利用,其中,沼氣發電50萬kW,生物天然氣年利用量80億m3。《全國農村沼氣發展“十三五”規劃》中突出加強了重大工程、發展布局、政策措施等方麵的謀劃,在重大工程方麵,設置了規模化生物天然氣工程、規模化大型沼氣工程、戶用沼氣和中小型沼氣工程、支撐服務能力建設工程四大工程,並對每一項工程,都明確了其功能定位和建設內容。中央將繼續重點支持規模化生物天然氣工程和規模化大型沼氣工程建設。
 
  目前,我國沼氣的利用方式主要為發電、供熱和炊事,由於沼氣中CO2、H2S等雜質氣體的存在,極大影響了沼氣的利用效率。並且,CO2降低沼氣的密度和熱值,H2S燃燒後生成二氧化硫,還會造成環境汙染,影響人類身體健康。因此,沼氣高值利用提高其附加價值勢在必行。
 
  二、兩種沼氣高值化利用方式介紹
 
  項目以某養雞場為例,雞場規模為240萬隻雞,每天產生雞糞約200t,沼氣產量為2萬m3/d。秸稈耗量為45t/d,沼氣產量為1.6萬m3/d。二者共計生產沼氣約為3.6萬m3/d。年生產固體肥料的能力將達到0.5萬t/a。下圖為沼氣生產工藝流程圖。

兩種沼氣高值化利用方式的對比分析_湖北銳意自控
 
  1.沼氣提純製取CNG
 
  工藝流程:沼氣提純製取CNG主要工藝過程為:預處理工序、螺杆壓縮工序、催化脫氧工序、變壓吸附提純工序、CNG壓縮充裝工序等。
 
  CNG生產能力分析:沼氣經過提純壓縮,年生產能力將達到792萬m3/a,其中雞糞作為原料產生沼氣製取CNG產量為442萬m3/a,秸稈作為原料產生沼氣製取CNG產量為350萬m3/a
 
  2.沼氣發電
 
  沼氣發電技術路線由沼氣生產工藝生產的沼氣經脫水、脫硫儲存,全部用於發電,並入當地電網,發電產生的餘熱為中溫厭氧消化罐增溫保溫。下圖為沼氣發電工藝流程圖。

兩種沼氣高值化利用方式的對比分析_湖北銳意自控
 
  沼氣發電能力分析:沼氣發電年發電量將達到2838萬kW•h,其中雞糞作為原料產生沼氣年發電量為1584萬kW•h,秸稈作為原料產生沼氣年發電量為1254萬kW•h。
 
  三、沼氣提純製取CNG及沼氣發電對比分析
 
  1.投資對比分析
 
  沼氣提純製取CNG投資內容包括:新建沼氣生產工藝係統,沼氣提純製取CNG係統,沼渣製肥係統。項目總投資12311萬元。
 
  沼氣發電投資內容包括:新建沼氣生產工藝係統,沼氣發電及餘熱回收、電力輸配係統,沼渣製肥係統。項目總投資11402萬元。
 
  其中新建沼氣生產工藝係統、沼渣製肥係統投資相同,沼氣提純製取CNG係統較沼氣發電及餘熱回收、電力輸配係統投資多909萬元。
 
  2.財政對比分析
 
  沼氣提純製取CNG項目在滿足企業所得稅後項目投資財務內部收益率達到10%的情況下,可以推算得到,中央和地方各級財政需要給予項目48%的前期投資補貼政策,沼氣發電項目需要給予項目27%的前期投資補貼政策。
 
  3.社會效益分析
 
  ①綠色能源生產,保障供能安全
 
  兩個項目均為綠色能源,為當地提供用氣/電力保障,增加周邊用戶用氣/電安全。同時為當地企業、居民提供清潔能源,優化能源結構。
 
  ②提高政府稅收,增加企業收入
 
  本項目在保證收益率10%左右的情況下,為當地政府每年交納稅金,企業盈利。且項目與雞場一體化集中建設,產業規模化效益突出。
 
  ③增加就業機會,解決農村剩餘勞動力就業問題
 
  秸稈項目為當地農民提供額外經濟收入,如:秸稈收集、打包、運輸一條龍產業,秸稈收購價格為120元/t,年需秸稈1.5萬t,收入180萬元,每戶收入4500元。為當地農民提供企業就業崗位,解決就業問題,提高農民收入水平。
 
  ④環境效益對比分析
 
  雞場禽糞利用解決規模化養殖的汙水問題,保護水資源。減少病原菌、病毒傳播的危害,改善農村安全衛生環境。改善農村居住環境,提高農村生活質量。餘熱利用,發電機組產生餘熱,可以為農村免費供熱,互利互惠。沼渣沼液等厭氧消化殘留物加工為優質有機肥,可大幅減少氮磷鉀肥施用量。
 
  結束語:
 
  隨著世界能源問題和環境問題的日益突出,沼氣作為一種清潔的可再生能源,越來越受到人們的重視,使用方式由傳統的低值利用逐步向高值利用發展。沼氣綜合增值利用價值巨大,但是在對沼氣綜合利用時,應充分結合當地實際情況進行全麵的市場調研,因地製宜,選擇合適的綜合增值方案。
 
  一體化沼氣分析係統廠商及產品推薦
 
  單位名稱:湖北銳意自控係統有限公司
 
  產品推薦:一體化沼氣分析係統Gasboard-9060
 

兩種沼氣高值化利用方式的對比分析_湖北銳意自控
 
  采用國際領先的非分光紅外氣體分析技術及長壽命電化學傳感技術,可實時在線連續監測沼氣成分中CH4、CO2、H2S、O2等氣體的體積濃度。係統可選配預處理單元,實現多路取樣、除水功能,適應各種不同沼氣工況現場。
 
  產品特性:
 
  ①測量準確度高、壽命長:同時在線測量沼氣成分中多種氣體體積濃度,多組分測量氣體間無交叉幹擾;特有H2S傳感器保護裝置專利技術,延長傳感器使用壽命
 
  ②工作性能穩定:傳感器采用雙通道設計,穩定性強;具備自診斷功能,可在線檢查傳感器狀態
 
  ③數據管理簡捷:可通過多種接口傳輸到上級集中控製係統,為實現遠程的監測、工藝調整提供實時依據
 
  ④自動化程度高:配置全自動、免維護的預處理裝置,無需人工值守可實現長期穩定、準確、連續自動在線運行,大幅度減輕人工成本
 
  ⑤適應不同沼氣工況現場:可選配預處理單元,實現多路取樣、除水功能
 
  ⑥易於維護:成分分析單元整理采用模塊化傳感器設計,係統維護更為簡單
 
  (參考資料:張明光,譚鋒等《沼氣提純製取CNG與發電高值利用對比分析研究》)
 
  (來源:沼氣圈)
 
  


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