袁艷文 劉昭 趙立欣

摘要：我國(guó)生物質(zhì)沼氣產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，但還存在產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究不成體系、缺乏配套的工藝與裝備、模式總結(jié)與推廣力度不夠、標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建不完善等不足之處。針對(duì)國(guó)內(nèi)外沼氣工程產(chǎn)業(yè)和政策發(fā)展現(xiàn)狀，闡述戶用沼氣、聯(lián)戶集中供氣、規(guī)?；託夤こ痰壬镔|(zhì)沼氣產(chǎn)業(yè)規(guī)模，分析了在居民生活用氣、熱電聯(lián)產(chǎn)、凈化提純制取生物天然氣等主要應(yīng)用領(lǐng)域的趨勢(shì)，研究了種養(yǎng)結(jié)合畜沼果（菜、茶）、沼氣集中供氣、氣熱電肥聯(lián)產(chǎn)、生物天然氣等多種商業(yè)模式，梳理了國(guó)內(nèi)外沼氣發(fā)電、生物天然氣、政府投資等的補(bǔ)貼政策及實(shí)施效果，并針對(duì)核心部分厭氧發(fā)酵技術(shù)和沼氣提純技術(shù)對(duì)比了不同工藝的關(guān)鍵指標(biāo)和優(yōu)缺點(diǎn)，提出加強(qiáng)技術(shù)支撐與保障、探索多種應(yīng)用模式、加快建立標(biāo)準(zhǔn)體系等建議，為我國(guó)生物質(zhì)沼氣工程產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)沼氣;產(chǎn)業(yè)規(guī)模;應(yīng)用領(lǐng)域;商業(yè)模式;補(bǔ)貼政策;主流技術(shù)

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、人們生活方式的轉(zhuǎn)變，一方面農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活廢棄物對(duì)周邊環(huán)境造成嚴(yán)重影響，另一方面“能源危機(jī)”日益嚴(yán)峻，這同時(shí)也成為制約現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸問題之一。在環(huán)境保護(hù)和能源短缺的雙重壓力下，生物質(zhì)能源在能源結(jié)構(gòu)中的地位越來越顯著。生物質(zhì)沼氣工程主要以畜禽糞便、農(nóng)作物秸稈、餐廚垃圾、農(nóng)副產(chǎn)品加工廢水等各類城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物為原料，產(chǎn)生的沼氣或生物天然氣可廣泛應(yīng)用于炊事、取暖、發(fā)電和車用燃料等多個(gè)領(lǐng)域，不僅能夠提供清潔的生物質(zhì)能源，減少大氣污染;還能夠保護(hù)農(nóng)村生產(chǎn)生活環(huán)境，促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)。

1 生物質(zhì)沼氣產(chǎn)業(yè)

1.1 產(chǎn)業(yè)規(guī)模

歐洲沼氣工程技術(shù)發(fā)展成熟，代表了世界的先進(jìn)水平和模式，尤其是德國(guó)、瑞典、丹麥等國(guó)家是當(dāng)前世界上沼氣工程技術(shù)最為成熟和政策配套比較完善的地區(qū)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2016年，德國(guó)已建成沼氣工程9 004處，總裝機(jī)容量達(dá)到4 018 MW[1]。在德國(guó)可再生能源中，沼氣和生物甲烷在可再生能源中的占比高達(dá)16.84%。德國(guó)有80萬hm2的土地用于種植生產(chǎn)沼氣的能源作物，占總耕地面積的68%。此外，德國(guó)計(jì)劃到2020年建成沼氣工程12萬個(gè)，發(fā)電裝機(jī)總量達(dá)4 800 MW，沼氣發(fā)電占全國(guó)發(fā)電總量的7.5%，提純沼氣占到天然氣總用量的20%;到2050年，農(nóng)民收入的1/4來自于沼氣工程[2-3]。瑞典是世界上率先開發(fā)車用生物燃?xì)獾膰?guó)家，生物燃?xì)鈴V泛地用于交通燃?xì)?。根?jù)國(guó)際能源署2013年4月的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，瑞典有195個(gè)生物天然氣加氣站，車用燃料的使用占總生物燃?xì)饫玫?0%，沼氣燃料的生產(chǎn)和使用在瑞典一直穩(wěn)步增長(zhǎng)。

美國(guó)作為全球最大的能源消費(fèi)國(guó)之一，沼氣工程規(guī)模居歐美前列，但總體發(fā)展速度較為緩慢。根據(jù)美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（USEPA）2010 年的數(shù)據(jù)，美國(guó)約有7萬個(gè)奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)，10萬個(gè)養(yǎng)豬場(chǎng)，其中建有沼氣工程的養(yǎng)殖場(chǎng)約有140 個(gè)，每個(gè)養(yǎng)殖場(chǎng)的平均養(yǎng)殖量為1.7萬頭（奶牛）。美國(guó)沼氣工程的主要原料是城市生活垃圾和廢水，截至2010年，美國(guó)有420 多個(gè)運(yùn)行的垃圾填埋氣體回收廠，3 500多個(gè)配有厭氧消化裝置處理污泥的城市廢水處理廠。

日本國(guó)土面積小、環(huán)境壓力大，沼氣工程占地面積大是其發(fā)展緩慢的主要原因之一。日本的厭氧消化技術(shù)始于1932年，最初用于處理污水處理廠的污泥。到2010年，日本約有300多個(gè)沼氣工程投入運(yùn)行，主要采用膨脹顆粒污泥床（EGSB）和上流式厭氧污泥床（UASB）工藝，用于處理啤酒廠、飲料廠、酒廠、食品廠和化工廠等廢水;有70多個(gè)處理畜禽糞便的沼氣工程投入運(yùn)行，有50個(gè)用于處理食品廢棄物和城市生活垃圾的沼氣工程[4]。

近年來，我國(guó)生物質(zhì)沼氣產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，目前已形成了戶用沼氣、聯(lián)戶集中供氣、規(guī)?；託夤こ坦餐l(fā)展的格局。沼氣利用方式主要包括農(nóng)村生活供氣、熱電聯(lián)產(chǎn)、凈化提純生產(chǎn)生物天然氣等多種利用方式。截至2016年底，全國(guó)沼氣用戶已達(dá)到4 380萬戶，全國(guó)規(guī)模化沼氣工程已發(fā)展到 11.34萬處。在規(guī)模化沼氣工程中，日產(chǎn)氣量超過 5 000 m3 的特大型沼氣工程51處，大型沼氣工程0.72萬處，中型沼氣工程1.07萬處，小型沼氣工程9.52萬處。由此可見，我國(guó)沼氣工程主要以小型項(xiàng)目為主，且多以農(nóng)村戶用或小規(guī)模集中供氣等非贏利模式運(yùn)行。大中型沼氣工程在沼氣工程中所占比例較小，其中單項(xiàng)池容在1 000 m3以上的畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)沼氣工程僅占全國(guó)規(guī)模化沼氣工程總量的5%左右。工業(yè)有機(jī)廢棄物沼氣工程單項(xiàng)規(guī)模相對(duì)較大，一般池容都在2 000 m3以上，但該類項(xiàng)目數(shù)量較小，僅占全國(guó)規(guī)模化沼氣工程總量的10%左右。規(guī)模化沼氣工程分類標(biāo)準(zhǔn)見表1[5]。

1.2 主要應(yīng)用領(lǐng)域

國(guó)外規(guī)模化沼氣工程產(chǎn)生的沼氣主要用于熱電聯(lián)產(chǎn)、凈化提純制備生物天然氣。德國(guó)約有97%的沼氣工程為熱電聯(lián)產(chǎn)工程，根據(jù)德國(guó)生物燃?xì)鈪f(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，到2020年，沼氣發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到 9 500 MW，且重點(diǎn)為裝機(jī)容量150 kW以下的小型工程;從2011年起，德國(guó)的沼氣利用方式開始向制備生物天然氣轉(zhuǎn)變，主要用于制備管道天然氣和車用壓縮天然氣[6-7]。瑞典提出的目標(biāo)是：到2020年生物燃?xì)獯?0%的天然氣，到2050年生物燃?xì)馔耆娲烊粴?。丹麥政府提出，?020年10%的天然氣來自于生物質(zhì)燃?xì)?，?050年天然氣的用量將會(huì)是目前的50%，而且全部為生物質(zhì)燃?xì)獾瓤稍偕細(xì)狻?/p>

目前，我國(guó)沼氣主要用于居民生活用氣，農(nóng)村居民生活用氣占沼氣利用量的一半以上，沼氣發(fā)電也是主要的利用方式之一，只有少量沼氣用于提純作為城市燃?xì)夂蛙囉萌細(xì)狻＃?）集中供氣。為解決農(nóng)村用能問題，我國(guó)的大部分沼氣工程產(chǎn)生的沼氣經(jīng)脫水脫硫后，由鋪設(shè)好的輸氣管網(wǎng)輸送至農(nóng)戶家中，供農(nóng)戶炊事取暖之用。此外，也有部分工業(yè)沼氣項(xiàng)目提純后作為城市燃?xì)夤┚用袷褂谩＃?）沼氣發(fā)電。我國(guó)沼氣發(fā)電至今已有30多年的歷史，但發(fā)展一直較為緩慢，比例仍然較低，主要原因在于沼氣發(fā)電技術(shù)和裝備研究、應(yīng)用市場(chǎng)都還不夠完善，發(fā)電效率偏低，經(jīng)濟(jì)性較差。（3）提純作為車用燃料。沼氣經(jīng)凈化提純后可作為車用天然氣，該技術(shù)在歐洲應(yīng)用較多，在我國(guó)則剛剛起步。

1.3 商業(yè)模式

歐美國(guó)家沼氣產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成多種成熟的商業(yè)模式，主要包括以德國(guó)、英國(guó)、丹麥和美國(guó)為主的熱電聯(lián)產(chǎn)模式（CHP）、瑞典和瑞士等國(guó)的車用燃?xì)饽Ｊ揭约肮艿捞烊粴饽Ｊ降萚8]。我國(guó)規(guī)?；託夤こ唐鸩捷^晚，但近年來發(fā)展迅速。

1.3.1 種養(yǎng)結(jié)合畜沼果（菜、茶）模式 以沼氣工程為紐帶，將畜禽養(yǎng)殖和果、菜、茶等高效經(jīng)濟(jì)作物種植相結(jié)合，畜禽養(yǎng)殖糞污等原料經(jīng)過厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣和沼肥，沼肥為果園、菜園和茶園等提供有機(jī)肥料[9]。

1.3.2 沼氣集中供氣模式 該模式以秸稈或畜禽糞便等農(nóng)村生產(chǎn)和生活廢棄物為原料，建設(shè)沼氣工程生產(chǎn)沼氣，以整村為單位，通過管道集中供氣，也可經(jīng)過提純壓縮后制成高純度燃?xì)?，用高壓槽車分別送至生物燃?xì)庹?，再通過管網(wǎng)輸送至用戶家中。

1.3.3 氣熱電肥聯(lián)產(chǎn)模式 生物質(zhì)原料經(jīng)沼氣工程厭氧發(fā)酵后產(chǎn)生沼氣、沼液和沼渣，沼氣可用作發(fā)電，發(fā)電產(chǎn)生的余熱通過熱水鍋爐加以利用，沼液、沼渣可作為肥料用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[10]。

1.3.4 生物天然氣模式 生物質(zhì)原料經(jīng)過沼氣工程生產(chǎn)沼氣，沼氣經(jīng)凈化提純后可直接并入城鎮(zhèn)天然氣管網(wǎng)或作為車用燃?xì)狻?/p>

2 生物質(zhì)沼氣主要政策及實(shí)施效果

2.1 國(guó)外沼氣政策及實(shí)施效果

歐盟國(guó)家沼氣產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展離不開法律和政策的大力支持，主要分為終端產(chǎn)品補(bǔ)貼和建設(shè)補(bǔ)貼2種[11]。終端產(chǎn)品補(bǔ)貼包括上網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼、生物天然氣補(bǔ)貼等。

2.1.1 上網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼 德國(guó)、瑞典、英國(guó)、法國(guó)等歐洲國(guó)家都實(shí)行“固定電價(jià)”，德國(guó)是歐盟中通過上網(wǎng)電價(jià)優(yōu)惠實(shí)行財(cái)政補(bǔ)貼沼氣力度最大的國(guó)家[12]。其余各國(guó)上網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼大同小異，基本都是根據(jù)發(fā)電裝機(jī)容量從小到大分類遞減上網(wǎng)收購(gòu)電價(jià)。

2.1.2 生物天然氣補(bǔ)貼 沼氣提純后一方面可作為車用燃?xì)猓硪环矫婵刹⑷肴細(xì)夤芫W(wǎng)。歐盟國(guó)家使用生物天然氣免征能源消費(fèi)稅、H2S 排放稅和CO2排放稅等[13]。瑞典是利用沼氣提純作車用燃?xì)庾钇毡榈膰?guó)家，車用燃?xì)獍l(fā)展的政策主要包括車輛稅免征政策、超級(jí)環(huán)保汽車補(bǔ)貼政策、車輛受益稅減免政策等[14]。在生物天然氣并入燃?xì)夤芫W(wǎng)方面，荷蘭成功利用沼氣凈化純化后生物天然氣并入城市天然氣管道，作為天然氣替代能源，荷蘭自2011年起實(shí)行可再生能源激勵(lì)計(jì)劃（SDE+），該計(jì)劃既支持沼氣發(fā)電，也支持沼氣提純生產(chǎn)生物甲烷，生產(chǎn)決定采用哪種末端產(chǎn)品，2017年該計(jì)劃預(yù)算達(dá)到60億歐元。歐盟國(guó)家高度重視沼氣工程基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，2012年開始執(zhí)行的意大利法案規(guī)定對(duì)于裝機(jī)小于1 MW 的農(nóng)場(chǎng)沼氣工程，最高給予總投資40%的資助。瑞典在2013—2017年對(duì)沼氣新技術(shù)的市場(chǎng)營(yíng)銷資助額度是投資總額的40%。丹麥為鼓勵(lì)沼氣發(fā)電工程建設(shè)，根據(jù)2012年能源協(xié)議，沼氣發(fā)電工程建設(shè)補(bǔ)助由原來的20%提高至39%[15]。

美國(guó)在20世紀(jì)70年代末遭遇石油危機(jī)后，大力發(fā)展可再生能源，1970年聯(lián)邦政府頒布的《清潔空氣法案》，是美國(guó)推廣可再生能源的第1個(gè)法案，但生物質(zhì)沼氣工程總體上發(fā)展較為緩慢。近年來，隨著全球氣候變暖和能源危機(jī)，為處理規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)的畜禽糞便，減少溫室氣體排放，生物質(zhì)沼氣工程技術(shù)在美國(guó)日益受到重視，聯(lián)邦政府和各州相繼制定相關(guān)財(cái)政政策支持沼氣工程的發(fā)展，例如，2002年《農(nóng)場(chǎng)法案》中的可再生能源和能源效率9006條款規(guī)定支持沼氣項(xiàng)目，從2003年以來，美國(guó)農(nóng)業(yè)部已經(jīng)為厭氧消化系統(tǒng)總計(jì)撥款3 100萬美元。明尼蘇達(dá)州農(nóng)業(yè)廳的《產(chǎn)甲烷消化池貸款項(xiàng)目》為建沼氣發(fā)電工程的農(nóng)場(chǎng)主提供無息貸款[16]。

日本是世界上新能源產(chǎn)業(yè)起步最早的國(guó)家之一，石油危機(jī)與能源緊張是推動(dòng)其新能源發(fā)展的主要?jiǎng)恿Α＝陙?，日本政府相繼出臺(tái)了一系列政策和國(guó)家戰(zhàn)略支持生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，2002 年出臺(tái)《日本生物質(zhì)綜合戰(zhàn)略》，首次將生物質(zhì)利用放入國(guó)家戰(zhàn)略中，規(guī)定從2004 年開始建設(shè)生物質(zhì)鎮(zhèn)，2005 年出臺(tái)《京都議定書成就計(jì)劃》，2009 年出臺(tái)《促進(jìn)生物質(zhì)利用的基本方案》，2012 年出臺(tái)《生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)化戰(zhàn)略》[17]。

2.2 國(guó)內(nèi)沼氣政策及實(shí)施效果

我國(guó)政府一直非常重視農(nóng)村沼氣建設(shè)，2004—2007年中央一號(hào)文件都對(duì)農(nóng)村沼氣的發(fā)展提出明確要求。2003—2005年中央每年安排10億元用于支持農(nóng)村沼氣建設(shè)，2006—2007年支持力度增加到25億元，2008年中央投入高達(dá)60億元?！笆濉逼陂g，中央累計(jì)安排142 億元用于農(nóng)村沼氣建設(shè)，并不斷優(yōu)化投資結(jié)構(gòu)。

2.2.1 戶用沼氣 在國(guó)家政策的大力支持下，農(nóng)村沼氣事業(yè)快速發(fā)展，全國(guó)戶用沼氣從2003年的 1 289 萬戶提高到2015年的4 193.3萬戶，受益人口超過2億人。為加強(qiáng)農(nóng)村沼氣后續(xù)服務(wù)，全國(guó)已建成鄉(xiāng)村服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)11.07萬處，縣級(jí)服務(wù)站達(dá)到 1 140處，沼氣用戶覆蓋率達(dá)到74.3%。同時(shí)農(nóng)村戶用沼氣建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不斷完善，形成了包括NY/T 1639—2008《農(nóng)村沼氣“一池三改”技術(shù)規(guī)范》、NY/T 2451—2013《戶用沼氣池運(yùn)行維護(hù)規(guī)范》等一系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范在內(nèi)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，有力支撐了我國(guó)農(nóng)村戶用沼氣建設(shè)。

2.2.2 大中型沼氣工程 隨著我國(guó)規(guī)模養(yǎng)殖的迅速發(fā)展，畜禽糞便、廢水等污染日趨嚴(yán)重，同時(shí)農(nóng)村能源需求不斷增大，大中型沼氣工程迎來了快速發(fā)展時(shí)期。2007、2008年的中央一號(hào)文件分別提出支持大中型沼氣工程建設(shè)。中央投資不斷增加，政策大力支持，大大加快了大中型沼氣工程的建設(shè)步伐。從2009年起，國(guó)家進(jìn)一步鼓勵(lì)大中型沼氣工程發(fā)展，并根據(jù)發(fā)酵裝置容積大小和上限控制相結(jié)合的原則確定中央補(bǔ)助數(shù)額。截至2016年底，全國(guó)規(guī)?；託夤こ桃寻l(fā)展到11萬處。一批由社會(huì)資本建設(shè)的規(guī)模超過1萬m3的特大型沼氣工程，開展集中供氣、發(fā)電并網(wǎng)及制取生物天然氣，使沼氣利用從低值化向高值化、從公益供給向有償使用轉(zhuǎn)變。

2.2.3 生物天然氣 為推動(dòng)沼氣工程轉(zhuǎn)型升級(jí)和促進(jìn)生物天然氣發(fā)展，2015年國(guó)家首次提出對(duì)規(guī)?；锾烊粴庠圏c(diǎn)工程予以投資補(bǔ)助，即生物天然氣生產(chǎn)能力補(bǔ)助2 500元/m3，單個(gè)項(xiàng)目的補(bǔ)助額度不超過5 000萬元。此外，繼續(xù)給予符合條件的規(guī)?；笮驼託夤こ掏顿Y補(bǔ)助，即對(duì)1 m3沼氣生產(chǎn)能力投資補(bǔ)助1 500元。2015—2017年期間共支持生物天然氣示范項(xiàng)目64個(gè)。2018年，國(guó)家能源局首次將生物天然氣納入能源發(fā)展戰(zhàn)略及天然氣產(chǎn)供儲(chǔ)銷體系，并提出將建立優(yōu)先利用生物天然氣的發(fā)展機(jī)制。2019年底，《關(guān)于促進(jìn)生物天然氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的指導(dǎo)意見》出臺(tái)，提出到2025年生物天然氣年產(chǎn)量超過100億m3，到2030年超過 200億m3 的發(fā)展目標(biāo)，這是我國(guó)首個(gè)促進(jìn)生物天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)文件，生物天然氣進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。

3 生物質(zhì)沼氣工程主流技術(shù)

沼氣工程的核心技術(shù)是厭氧發(fā)酵技術(shù)，此外，隨著生物天然氣的發(fā)展，沼氣提純技術(shù)也日益受到重視，并不斷取得進(jìn)步和發(fā)展。

3.1 厭氧發(fā)酵技術(shù)

根據(jù)發(fā)酵原料的不同分為畜禽糞便、工業(yè)有機(jī)廢棄物、秸稈和多種混合原料，我國(guó)沼氣工程主要以處理畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)糞污為主。從2007年起，以秸稈為原料的沼氣技術(shù)開始發(fā)展，原料主要為玉米秸稈。近年來，以多種畜禽糞便、秸稈、果蔬殘余物等混合物為原料的多元物料混合厭氧發(fā)酵技術(shù)受到越來越多的研究學(xué)者關(guān)注，并開展了大量相關(guān)研究。

根據(jù)厭氧消化工藝的不同分為完全混合式厭氧反應(yīng)器（CSTR）、升流式固體床（USR）、上流式厭氧污泥床（UASB）、塞流式厭氧反應(yīng)器（HPFC）、厭氧序批式反應(yīng)器（ASBR）、厭氧接觸反應(yīng)器（AC）、厭氧擋板反應(yīng)器（ABR）、厭氧復(fù)合反應(yīng)器（UBF）、內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器（IC）、膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器（EGSB）等。其中，應(yīng)用最廣泛的為CSTR和USR工藝。此外，多原料混合發(fā)酵基本采用CSTR工藝。不同厭氧發(fā)酵工藝對(duì)物料的要求、優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比情況見表2。

按照物料在反應(yīng)器中的形態(tài)進(jìn)行分類，大致可分為濕式和干式厭氧發(fā)酵技術(shù)。濕式厭氧發(fā)酵是指發(fā)酵物料在有流動(dòng)水狀態(tài)下進(jìn)行的厭氧消化過程，以完全混合式厭氧消化工藝（CSTR）、上流式厭氧污泥床（UASB）等為代表。干式厭氧發(fā)酵是指沒有或幾乎沒有流動(dòng)水狀態(tài)下進(jìn)行的厭氧消化過程，以序批式投料為主的覆膜槽干式（MCT）、車庫（集裝箱）式和紅泥塑料厭氧消化工藝等為代表。

歐洲沼氣工程主要使用工業(yè)廢水以及市政污泥、餐廚垃圾、畜禽糞便、能源植物等有機(jī)廢物作為原料。厭氧發(fā)酵工藝中濕式發(fā)酵的主流工藝包括以上流式厭氧污泥床（UASB）為代表的高效厭氧反應(yīng)器和全混式厭氧反應(yīng)器（CSTR）。UASB主要利用工業(yè)廢水進(jìn)行沼氣生產(chǎn)，CSTR則利用除廢水外的其他有機(jī)廢物。當(dāng)前，德國(guó)的大型厭氧消化裝置多為立式CSTR發(fā)酵罐，罐體多為鋼結(jié)構(gòu)，以利浦罐居多。德國(guó)的MT-Energie、Biogas Nord AG、Envitec Biogas、BTA international等企業(yè)已具有運(yùn)行CSTR沼氣工廠的成熟經(jīng)驗(yàn)，并已將相關(guān)業(yè)務(wù)拓展至國(guó)際市場(chǎng)。針對(duì)市政垃圾、秸稈等高含固率物料，干式發(fā)酵已成為新的沼氣生產(chǎn)發(fā)展方向，目前歐洲已有多家企業(yè)研發(fā)出成熟的生產(chǎn)工藝，能夠穩(wěn)定運(yùn)行的工藝有Kompogas、Valoiga、Dranco等。

我國(guó)規(guī)模化沼氣工程使用的原料主要是畜禽糞便和秸稈。厭氧發(fā)酵工藝中濕法發(fā)酵以中溫條件下的CSTR工藝為主。CSTR是在常規(guī)消化器內(nèi)安裝了攪拌裝置，使發(fā)酵原料和微生物處于完全混合狀態(tài)，與常規(guī)反應(yīng)器相比，活性區(qū)遍布整個(gè)反應(yīng)器，效率較高。干法發(fā)酵中以車庫式發(fā)酵居多，車庫式發(fā)酵為間歇式干法發(fā)酵工藝，該工藝采用車庫式厭氧發(fā)酵倉，發(fā)酵倉為模塊化結(jié)構(gòu)，地面為混凝土結(jié)構(gòu)，沒有攪拌器和管道，底部采用管道暖氣供熱。該工藝的優(yōu)點(diǎn)是：對(duì)物料要求較低，簡(jiǎn)化了物料預(yù)處理過程，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)可靠性高，能耗低。

3.2 沼氣提純生物天然氣技術(shù)

沼氣經(jīng)凈化提純后可達(dá)到天然氣的標(biāo)準(zhǔn)，生物天然氣可直接并入現(xiàn)有的天然氣管網(wǎng)或經(jīng)壓縮后用于車用燃?xì)狻Ｄ壳?，沼氣提純技術(shù)主要有水洗法、物理或化學(xué)吸收法、變壓吸附法（PSA）和膜分離法等，表3為幾種常用的沼氣提純技術(shù)性能的對(duì)比分析[18]。在這些技術(shù)中，加壓水洗法和變壓吸附法由于具有技術(shù)成熟、設(shè)備穩(wěn)定、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，是國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的技術(shù);膜分離法目前被廣泛用于工業(yè)上的氣體分離，具有操作簡(jiǎn)單、低污染、低能耗、易放大等優(yōu)點(diǎn)，隨著技術(shù)水平的不斷提高和成本的進(jìn)一步下降，在沼氣提純領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景。

4 存在問題與建議

4.1 加強(qiáng)技術(shù)支撐與保障

盡管我國(guó)沼氣工程的相關(guān)技術(shù)在快速進(jìn)步，但目前還存在技術(shù)研究不夠深入、未成體系、缺乏核心技術(shù)、工藝和技術(shù)裝備不配套等問題，建議加大研發(fā)力度，為我國(guó)規(guī)?；託夤こ毯蜕锾烊粴夤こ坍a(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供技術(shù)支撐。

4.2 探索多種應(yīng)用模式

我國(guó)幅員遼闊，不同地區(qū)的氣候條件、農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平差異較大，生物質(zhì)沼氣工程需要在不同區(qū)域因地制宜進(jìn)行技術(shù)適應(yīng)性、工程推廣應(yīng)用模式的研究與實(shí)踐。建議政府部門加大政策和資金支持力度，加強(qiáng)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)和示范引導(dǎo)，探索總結(jié)出多種不同類型的技術(shù)模式加以推廣應(yīng)用。

4.3 加快建立標(biāo)準(zhǔn)體系

目前，我國(guó)雖然頒布了多項(xiàng)國(guó)家和行業(yè)沼氣標(biāo)準(zhǔn)，但主要集中在戶用沼氣領(lǐng)域，同時(shí)以沼氣生產(chǎn)和使用過程的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)為主。在沼氣工程的原料收儲(chǔ)運(yùn)、技術(shù)工藝與裝備、運(yùn)營(yíng)規(guī)范等方面缺少統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證，建議加快建立我國(guó)生物質(zhì)沼氣工程標(biāo)準(zhǔn)體系，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的健康持續(xù)快速發(fā)展。

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