民和牧業沼氣發電廠是目前國內規模最大的畜禽養殖場沼氣發電工程, 同時還是國內第一個畜禽養殖場糞污處理大型沼氣工程及資源化利用CDM項目, 該CDM 項目於2009 年4 月27日在聯合國註冊成功, 並於6月投產。
基本介紹
- 中文名：民和牧業沼氣發電廠
- 外文名：minhemuye biogas power plant
- 地位：國內最大的沼氣發電廠
- 類型 ：沼氣發電廠
- 領域 ：能源
- 學科：新能源發電
簡介,沼氣淨化,投資分析,農業沼氣前景和發展趨勢探討,
簡介
隨著對環境的日益重視, 人們開始利用各種方式來減少工農業生產對環境的破壞。近十幾年來,在各級政府有關部門和企業的幫助協調下, 用於處理畜禽糞的大中型沼氣工程紛紛上馬。但是, 相對於國外已開發國家, 我國利用沼氣的發電工程還很少,據統計, 我國沼氣工程中沼氣發電的比例不到3% 。而德國近3000 處沼氣工程幾乎都發電上網, 其中98%的沼氣工程是熱電聯產工程, 發電餘熱用於沼氣池加熱。
雖然目前國內的此類項目較少, 起步較晚, 但是目前國家和企業已經對沼氣發電加以重視並進行了研究。國內的一些大型養殖場如山東民和、北京德清源、內蒙的蒙牛等, 都建設了沼氣發電工程, 有的項目已經投產運營。
民和牧業公司是一家畜牧養殖一條龍企業, 主要以飼養肉種雞為主, 目前肉種雞的規模在全國最大, 肉雛雞苗的銷售價格在全國最高, 具有明顯的品牌效應。
民和養殖場沼氣發電項目是目前國內規模最大的畜禽養殖場沼氣發電工程, 同時還是國內第一個畜禽養殖場糞污處理大型沼氣工程及資源化利用CDM項目, 該CDM 項目於2009 年4 月27日在聯合國註冊成功, 並於6月投產。運行狀況良好。目前, 該項目利用雞糞便和污水發酵產生沼氣,一期工程日產沼氣量3萬m3, 沼氣含量55% 左右(範圍50% ~ 60% ) , 日發電6萬kWh, 配套3台1063 kW的國外發電機; 二期工程上滿後日產沼氣量3. 75萬m3 (一, 二期工程合計3. 75萬m3 ) , 日發電7. 5萬kWh, 配套4台1063 kW 的國外發電機,產生的電上網銷售。
沼氣淨化
由於厭氧發酵產生的沼氣硫化氫含量大, 未經處理的沼氣不符合發動機氣體品質的要求, 沼氣直接進入發動機會對後端的設備產生腐蝕作用; 同時,其水分、含塵量、壓力、溫度等均不符合機組要求, 會引起機組功率波動、機組敲缸、停機甚至爆炸。以山西某瓦斯發電廠的情況為例, 該廠的氣體只是做了簡單的處理, 水分、含塵量、壓力、溫度等均不符合機組要求。結果由於積水導致了凝結水在管道內大量聚集, 機組的可用率和發電功率大幅度下降; 含塵量過高導致壓力損耗過大, 且機組內部缸體損耗嚴重; 壓力、溫度等不符合機組要求, 機組頻繁跳機, 可用率大幅下降且增加了檢修維護、成本。而氣體經過預處理改造後, 系統機組的發電量增加了70% 。所以, 氣體品質處理的效果如何, 直接影響到最終的機組工作效率, 從而影響收益。
民和沼氣發電工程選用了國內最好的預處理設備對沼氣進行了脫硫除濕、除雜、穩壓、恆溫等等一系列處理。除要求沼氣處理系統滿足機組的技術要求之外, 還要考慮前端氣體的收集情況。對發動機影響最大的就是氣體的熱值和壓力波動, 由於沼氣屬於易燃易爆的氣體, 安全應作為設計的第一原則,同時兼顧系統的可靠性、經濟性。為了保證系統的長期、穩定運行, 沼氣處理系統需達到如下功能:
( 1)自動增壓和超壓保護功能, 穩定系統氣體的出口壓力、溫度和流量;
( 2)降低氣體的露點溫度, 減少水蒸氣含量;
( 3)降低粉塵等固體雜質的含量;
( 4)保持系統出口溫度, 符合後端發電機組要求;
( 5)線上監測、報警功能, 保證系統安全可靠的長期運行;
( 6)全自動運行, 具備自身數據採集、顯示和遠程通訊的功能。
( 7) CDM 儀表。
經過前端的氣體處理, 該項目的發電機組效率為40%, 運行狀態良好。產生的缸套水和高溫煙氣都進行了回收再利用, 節省了能源和成本。
由於該項目為CDM 項目, 為了保障場區安全、減少碳減排、保護生態環境, 項目採用了專業的封閉式火炬對多餘的氣體進行處理, 在機組檢修期間或者產氣量過大時, 多餘的氣體通過火炬進行燃燒, 一是保障場區的安全, 二是減少了對大氣和周圍環境的污染, 三是獲得了CERS。封閉式火炬為內燃式不見明火裝置, 通過對煙氣溫度、甲烷、氧量、流量等數據的監控進行燃燒控制, 雖然這種簡單焚燒浪費了熱能, 但是因為甲烷的溫室效應遠高過二氧化碳的, 所以, 對於無法進行其他利用的氣體進行焚燒處理也是一種有效的降低排放的手段。
投資分析
山東民和養殖場沼氣發電工程項目的投資收益投資回收期4. 36年, 為優質項目。項目總收益為2. 262 億元, 可獲得的經濟效益還是非常可觀的。由表1可知, 在電價不發生變化的基礎上, 如果想要獲得最大的經濟效益, 一是要增加發電和CDM收入; 二是要減少其他支出。要增加發電的收入, 最主要的還是要選擇發電效率高、運行時間長的機組。要增加CDM的收入,也需要系統運行時間長、處理的氣量儘可能的多。其實二者的要求是統一的, 就是要選用發電系統效率最大、運行時間最長, 高效率機組和獲得優良的氣體品質來確保系統的長期、穩定運行。機組的效率分別為30%和40% 時, 發電的年收入差別約為400萬, 20年的收入差別為8000萬, 從投資收益來說, 這部分的差別是非常大的。另外, 根據技術和實際經驗, 氣體品質對機組的效率和運行時間起著非常大的作用。優良的氣體品質可以最大化的保證機組效率和運行時間。所以, 儘可能的選用效率高、穩定的機組和為機組服務的可保證氣體品質的優秀預處理系統, 是整個項目收益最大化的關鍵。當機組檢修或氣量過大時, 直接排放的沼氣不僅不計入CDM 收入, 反而會因此扣除部分。所以,封閉式火炬在CDM項目中也是必不可少的重要設備。
此外, 火炬的性能關乎到CDM 的收益。火炬的燃盡率、燃燒溫度、處理量等技術指標對於能否獲得CDM 收益和獲得的收益值大小起著至關重要的作用。當然, 根據目前國內的項目情況來, 看有的地方很難獲取每度0. 25元的綠色電力電價補貼。投資回收期接近7年, 總收益為1. 3億元。
農業沼氣前景和發展趨勢探討
目前中國農村戶用沼氣池已經超過2000萬, 總產氣量超過80億立方米。大中型沼氣工程運行數量超過4000處, 年產沼氣超過4億立方米。大中型沼氣發電工程已達100餘座, 年發電量可達2億度。根據畜牧業發展規劃, 到2010年、2020 年, 中國畜禽糞便量將分別達到25億噸和40億噸。中國沼氣資源潛力將進一步增加, 預計裝機容量可達2000萬千瓦以上。根據國家可再生能源發展中長期規劃, 到2010年中國可再生能源將占到能源消費總量的10%, 2020年將提高到16%, 國家正在研究和制定可再生能源發電配額比例、份額標準、綠色證書以及發電上網的優惠政策。國家相關政策的出台將促進沼氣發電的飛速發展。農業部發展大中型沼氣工程的具體目標是以年均新建800處的速度發展,到2020年累計總量要超過10000處。
可以說, 沼氣發電的前景是非常廣闊和光明的。從我國沼氣生產潛力、市場需求和可持續發展的政策導向來看, 可以預見今後沼氣發電產業的形成勢在必行。但是由於國內此方面起步較晚、且成功案例較少, 所以選擇有成功經驗的供應商至關重要。
