论文部分内容阅读
一、高平市纯秸秆沼气集中供气工程建设情况
高平市位于山西省东南部泽州盆地北端，全市耕地58万亩，农业人口48万。高平是商品粮大县、生猪大县、煤炭大县，但近年来由于过度开采，煤业已处于萎缩状态，居民炊事取暖用煤日趋紧张，另一方面每年约生产20万吨农作物秸秆，除去饲料约用去6.2万吨，秸秆粉碎直接还田约6万吨，整杆覆盖2.4万吨，我市每年尚有5.4万吨的农作物秸秆被废弃或焚烧，可资利用开发生产清洁能源，缓解居民生活用能，实现综合利用。
为此，我市2007年至今共建设秸秆沼气站7处：1、北诗镇东吴庄村500m3（430户）秸秆沼气站。2、米山镇川起村500m3（500户）秸秆沼气站。3、米山镇3500m3（3500户）秸秆沼气站。4、马村镇3500m3（3500户）秸秆沼气站。5、北诗镇西韩村1500m3（1100户）秸秆沼气站。6、河西镇1500m3（1500户）秸秆沼气站。7、米山镇酒务村400m3（400户）秸秆沼气站。所有工程现在均运行良好，运行时间长的已有四年多，短的也有一年多。这些工程如果全部满负荷运行，年可生产沼气416万m3，转化秸秆8320t，生产沼肥1350t。
二、纯秸秆沼气集中供气工程工艺技术概述
1、工艺技术
该类工程采用纯秸秆连续发酵工艺，原料为作物秸秆、植物茎叶等生物质，先经机械细粉碎投入搅拌池，加回流沼液、添加秸秆降解剂按比例拌和均匀，然后用泵打入厌氧发酵罐发酵，2公斤秸秆可产出1立方米沼气（甲烷含量≥55%），降解率达90%，池容出气率≥1.2，发酵滞留期为90天，头天投料第二天就能出气（每天连续投料连续产气）并不受季节影响。
进料采用机械泵从顶端打入，出料经自压排泄从底部放料，储气采用常压膜储气与0.8兆帕压力罐相结合储存。输气系统采用二级调压，低压输送，常压供给农户。主干管道输送压力为0.1兆帕，灶前压力为O.004兆帕。
2、工艺流程
秸秆—粉碎—降解剂—沼液—搅拌—发酵罐—产气—脱水—脱硫—储气—调压输配—入户使用
3、工艺演变
（1）燃煤锅炉一沼气锅炉一太阳能热管增温，发酵罐环形管一发酵罐内置水箱一发酵罐壁胆循环，随着增温循环技术的升级，能源消耗越来越少，发酵温度越来越高。
（2）一管式回流出渣一分离式回流出渣，露天储渣罐一深度发酵罐的演变，有效保证了原料的充分发酵，降低了能耗，提高了池容产气率，解决了排渣困难的难题。
（3）各种传感器和自动控制技术的应用：秸秆沼气自控系统，沼气压缩及输配、供热系统、消防系统、厌氧反应条件等均实现微机现场及远程实时自控。减轻了工作人员的劳动强度，节约运行成本的同时又能够确保工程安全稳定运行。
三、纯秸秆沼气集中供气工程运行管理中存在的问题
1、原料收集与储存
秸秆沼气与秸秆还田、整杆覆盖、秸秆饲料、秸秆建材、造纸等利用秸秆资源的方式相冲突，在人均土地少、秸秆资源不足的地区容易发生争抢原料。秸秆收获期集中，能够收集秸秆的时间短，造成秸秆收集困难，如果降低收集标准，难免会导致所收集的秸秆含水量过高，容易发热腐烂，产气率下降，成本升高，如果严格要求又会影响秸秆收集数量，造成库存不足，难于保证周年供气。规模大的工程相对地收集储存秸秆的难度增加。
2、设备和管网的维修
在秸秆沼气工程运行过程中，最常见的易损件包括粉碎机的刀片和进料池的水泵。粉碎机的刀片磨损程度和秸秆原料的含水量呈正相关，原料越湿，刀片磨损越厉害。而磨损的刀片又会延长粉碎用时，增加用电成本。驱动水泵的电动机则是单次维修费最贵的易损件，一般功率都在十几千瓦以上，一旦烧坏，维修都需要一到两千元钱。
水泵电机容易烧坏的原因有二：一是沼液回流拌料，沼液温度一般都在35～50%之间，电机在这样的温度环境下工作，不易散热，易过热烧毁。二是进料液浓度控制不好，如果料液浓度过大，会增大污水泵的负荷，容易烧毁，并且容易堵塞管道。管网的维修则和农村的建设、规划不当有关，有的村里安装管道以后，又要安装下水道和硬化路面，造成人为损坏管道的现象发生。
3、沼气站用电的尴尬
作为服务农民的社会公益性的可再生清洁能源工程，多数秸秆沼气工程没有单独的变压器供电，而在电价方面更是享受着工商电价的待遇，0.79元/千瓦时，大大超出了0.50元/千瓦时的农业生产电价，使本没有什么经济效益的沼气“惠民”工程债台高筑，运行艰难。
4、管理成本
秸秆沼气站缺乏专业人员管理，没有独立的核算系统，所发生的账务往来多由村里会计兼管，管理水平不高，运行成本模糊难控制。因管理水平造成的成本增加：收集的原料含水量大，储存期间变质失效，造成的损失；原料含水量大，粉碎困难，用电成本增加；工人准备不充分，供料不及时，造成的粉碎机和水泵长时间空转，耗电量增加；因管理疏忽等造成的设备故障；因故不能正常运行的气站停产期间造成的设备冻坏冻裂等和恢复生产时的投料启动加温等无效成本高，导致经济性差。因管理水平的差异造成的单位成本相差甚至可以达到0.5～1元。
5、运行费用
虽然运行成本很高，基本在1.5～2元之间，但没有一个工程的收费达到1.5元/方的水平，通常每立方米气的收费在0.8～1.2元之间。由此产生的巨大亏空通常由村集体买单，村集体每年花在沼气工程上的补贴基本在5～8万元之间。这对那些集体经济薄弱的村来说是个不小的负担，严重影响着沼气工程的持续稳定运行。
6、沼渣沼液的综合利用 秸秆沼气产生的沼液主要用于拌料循环利用，很少有沼液的排放。产生的沼渣，作为优质的有机肥料，对于改良土壤，培肥地力，改善农产品品质，增加农民收入意义十分重大。但是由于每个单一的秸秆沼气工程产生的沼渣数量都不很多，所以都没有综合利用沼渣的配套设施，沼渣基本都处于农民自取自用做底肥的情形。虽然沼渣也得到了利用，但利用价值不高，其经济价值没有体现出来。
四、改善秸秆沼气工程运行管理实现良性循环的对策
1、应加紧建立完善县、乡镇、村组秸秆收购网络体系
加大秸秆禁烧考核与奖励力度，将秸秆禁烧禁抛补助部分用于鼓励秸秆收购，就像秸秆粉碎直接还田那样每实施一亩可以享受10元钱的农机补贴。虽说钱不多，但就是这10元钱，秸秆粉碎直接还田就达到了每年14万亩的面积。秸秆沼气要比秸秆粉碎直接还田更充分利用秸秆的能量肥力，类似政策的出台必会推动秸秆沼气的发展。
2、享受农业电价节约成本
目前秸秆沼气站秸秆粉碎、搅拌、输气用电，电价执行的是工业用电价格，而从事秸秆沼气生产的人员和秸秆沼气的服务对象都是农民，处理的都是农林废弃物，如能执行农业电价，就能降低秸秆沼气站的运行成本。
3、配置相应设备降低原料成本
农作物秸秆从田地里产生，到作为能源原料使用，中间需要经过很多环节，每个环节都需要消耗劳动力成本，故秸秆实际使用成本的构成除了秸秆自身价值外，更多的是这些中间环节的劳动力成本。为秸秆沼气站配备必要的秸秆收集、存储、压块等相关的装备。如：秸秆收获机、秸秆打捆机、秸秆处理机、烘干机、秸秆压块机等，也可以显著降低原料成本。
4、合理规划布局秸秆沼气工程
避免秸秆沼气工程的过度集中和适度控制建设规模。由于秸秆密度小，而且秸秆沼气站一般都建于农村，道路状况和运输工具都欠佳，这就限制了秸秆原料的收集半径。只有规模适度，才能降低原料成本。秸秆沼气工程的规划布局还要与新农村建设的（街道硬化、污水管网等）规划相匹配，这样才能最大程度地发挥工程效益，避免管网遭到破坏。
5、培育专业管理公司
秸秆沼气站的运行管理涉及原料收集、处理，进出料操作，管网、设备维修维护，用户管理等。作为一个复杂的系统，不是单单有几个人操作就可以了，需要由专业人员管理，来完成成本核算，优化操作程序，实行质量控制，培训专业队伍，这需要的是专业管理团队。应培育成立市场化专业管理公司，可以将现有的秸秆沼气站打包委托代管，独立核算，优化资源配置，提升管理水平。
6、延长产业链
利用沼渣深度开发生产高附加值的高档有机肥。花卉等高端肥料市场价格很昂贵，但技术要求也很高，生产线投入较大，单个沼气站的沼渣产品难于支撑，需要整合利用所有沼渣资源，向规模要效益。
高平市位于山西省东南部泽州盆地北端，全市耕地58万亩，农业人口48万。高平是商品粮大县、生猪大县、煤炭大县，但近年来由于过度开采，煤业已处于萎缩状态，居民炊事取暖用煤日趋紧张，另一方面每年约生产20万吨农作物秸秆，除去饲料约用去6.2万吨，秸秆粉碎直接还田约6万吨，整杆覆盖2.4万吨，我市每年尚有5.4万吨的农作物秸秆被废弃或焚烧，可资利用开发生产清洁能源，缓解居民生活用能，实现综合利用。
为此，我市2007年至今共建设秸秆沼气站7处：1、北诗镇东吴庄村500m3（430户）秸秆沼气站。2、米山镇川起村500m3（500户）秸秆沼气站。3、米山镇3500m3（3500户）秸秆沼气站。4、马村镇3500m3（3500户）秸秆沼气站。5、北诗镇西韩村1500m3（1100户）秸秆沼气站。6、河西镇1500m3（1500户）秸秆沼气站。7、米山镇酒务村400m3（400户）秸秆沼气站。所有工程现在均运行良好，运行时间长的已有四年多，短的也有一年多。这些工程如果全部满负荷运行，年可生产沼气416万m3，转化秸秆8320t，生产沼肥1350t。
二、纯秸秆沼气集中供气工程工艺技术概述
1、工艺技术
该类工程采用纯秸秆连续发酵工艺，原料为作物秸秆、植物茎叶等生物质，先经机械细粉碎投入搅拌池，加回流沼液、添加秸秆降解剂按比例拌和均匀，然后用泵打入厌氧发酵罐发酵，2公斤秸秆可产出1立方米沼气（甲烷含量≥55%），降解率达90%，池容出气率≥1.2，发酵滞留期为90天，头天投料第二天就能出气（每天连续投料连续产气）并不受季节影响。
进料采用机械泵从顶端打入，出料经自压排泄从底部放料，储气采用常压膜储气与0.8兆帕压力罐相结合储存。输气系统采用二级调压，低压输送，常压供给农户。主干管道输送压力为0.1兆帕，灶前压力为O.004兆帕。
2、工艺流程
秸秆—粉碎—降解剂—沼液—搅拌—发酵罐—产气—脱水—脱硫—储气—调压输配—入户使用
3、工艺演变
（1）燃煤锅炉一沼气锅炉一太阳能热管增温，发酵罐环形管一发酵罐内置水箱一发酵罐壁胆循环，随着增温循环技术的升级，能源消耗越来越少，发酵温度越来越高。
（2）一管式回流出渣一分离式回流出渣，露天储渣罐一深度发酵罐的演变，有效保证了原料的充分发酵，降低了能耗，提高了池容产气率，解决了排渣困难的难题。
（3）各种传感器和自动控制技术的应用：秸秆沼气自控系统，沼气压缩及输配、供热系统、消防系统、厌氧反应条件等均实现微机现场及远程实时自控。减轻了工作人员的劳动强度，节约运行成本的同时又能够确保工程安全稳定运行。
三、纯秸秆沼气集中供气工程运行管理中存在的问题
1、原料收集与储存
秸秆沼气与秸秆还田、整杆覆盖、秸秆饲料、秸秆建材、造纸等利用秸秆资源的方式相冲突，在人均土地少、秸秆资源不足的地区容易发生争抢原料。秸秆收获期集中，能够收集秸秆的时间短，造成秸秆收集困难，如果降低收集标准，难免会导致所收集的秸秆含水量过高，容易发热腐烂，产气率下降，成本升高，如果严格要求又会影响秸秆收集数量，造成库存不足，难于保证周年供气。规模大的工程相对地收集储存秸秆的难度增加。
2、设备和管网的维修
在秸秆沼气工程运行过程中，最常见的易损件包括粉碎机的刀片和进料池的水泵。粉碎机的刀片磨损程度和秸秆原料的含水量呈正相关，原料越湿，刀片磨损越厉害。而磨损的刀片又会延长粉碎用时，增加用电成本。驱动水泵的电动机则是单次维修费最贵的易损件，一般功率都在十几千瓦以上，一旦烧坏，维修都需要一到两千元钱。
水泵电机容易烧坏的原因有二：一是沼液回流拌料，沼液温度一般都在35～50%之间，电机在这样的温度环境下工作，不易散热，易过热烧毁。二是进料液浓度控制不好，如果料液浓度过大，会增大污水泵的负荷，容易烧毁，并且容易堵塞管道。管网的维修则和农村的建设、规划不当有关，有的村里安装管道以后，又要安装下水道和硬化路面，造成人为损坏管道的现象发生。
3、沼气站用电的尴尬
作为服务农民的社会公益性的可再生清洁能源工程，多数秸秆沼气工程没有单独的变压器供电，而在电价方面更是享受着工商电价的待遇，0.79元/千瓦时，大大超出了0.50元/千瓦时的农业生产电价，使本没有什么经济效益的沼气“惠民”工程债台高筑，运行艰难。
4、管理成本
秸秆沼气站缺乏专业人员管理，没有独立的核算系统，所发生的账务往来多由村里会计兼管，管理水平不高，运行成本模糊难控制。因管理水平造成的成本增加：收集的原料含水量大，储存期间变质失效，造成的损失；原料含水量大，粉碎困难，用电成本增加；工人准备不充分，供料不及时，造成的粉碎机和水泵长时间空转，耗电量增加；因管理疏忽等造成的设备故障；因故不能正常运行的气站停产期间造成的设备冻坏冻裂等和恢复生产时的投料启动加温等无效成本高，导致经济性差。因管理水平的差异造成的单位成本相差甚至可以达到0.5～1元。
5、运行费用
虽然运行成本很高，基本在1.5～2元之间，但没有一个工程的收费达到1.5元/方的水平，通常每立方米气的收费在0.8～1.2元之间。由此产生的巨大亏空通常由村集体买单，村集体每年花在沼气工程上的补贴基本在5～8万元之间。这对那些集体经济薄弱的村来说是个不小的负担，严重影响着沼气工程的持续稳定运行。
6、沼渣沼液的综合利用 秸秆沼气产生的沼液主要用于拌料循环利用，很少有沼液的排放。产生的沼渣，作为优质的有机肥料，对于改良土壤，培肥地力，改善农产品品质，增加农民收入意义十分重大。但是由于每个单一的秸秆沼气工程产生的沼渣数量都不很多，所以都没有综合利用沼渣的配套设施，沼渣基本都处于农民自取自用做底肥的情形。虽然沼渣也得到了利用，但利用价值不高，其经济价值没有体现出来。
四、改善秸秆沼气工程运行管理实现良性循环的对策
1、应加紧建立完善县、乡镇、村组秸秆收购网络体系
加大秸秆禁烧考核与奖励力度，将秸秆禁烧禁抛补助部分用于鼓励秸秆收购，就像秸秆粉碎直接还田那样每实施一亩可以享受10元钱的农机补贴。虽说钱不多，但就是这10元钱，秸秆粉碎直接还田就达到了每年14万亩的面积。秸秆沼气要比秸秆粉碎直接还田更充分利用秸秆的能量肥力，类似政策的出台必会推动秸秆沼气的发展。
2、享受农业电价节约成本
目前秸秆沼气站秸秆粉碎、搅拌、输气用电，电价执行的是工业用电价格，而从事秸秆沼气生产的人员和秸秆沼气的服务对象都是农民，处理的都是农林废弃物，如能执行农业电价，就能降低秸秆沼气站的运行成本。
3、配置相应设备降低原料成本
农作物秸秆从田地里产生，到作为能源原料使用，中间需要经过很多环节，每个环节都需要消耗劳动力成本，故秸秆实际使用成本的构成除了秸秆自身价值外，更多的是这些中间环节的劳动力成本。为秸秆沼气站配备必要的秸秆收集、存储、压块等相关的装备。如：秸秆收获机、秸秆打捆机、秸秆处理机、烘干机、秸秆压块机等，也可以显著降低原料成本。
4、合理规划布局秸秆沼气工程
避免秸秆沼气工程的过度集中和适度控制建设规模。由于秸秆密度小，而且秸秆沼气站一般都建于农村，道路状况和运输工具都欠佳，这就限制了秸秆原料的收集半径。只有规模适度，才能降低原料成本。秸秆沼气工程的规划布局还要与新农村建设的（街道硬化、污水管网等）规划相匹配，这样才能最大程度地发挥工程效益，避免管网遭到破坏。
5、培育专业管理公司
秸秆沼气站的运行管理涉及原料收集、处理，进出料操作，管网、设备维修维护，用户管理等。作为一个复杂的系统，不是单单有几个人操作就可以了，需要由专业人员管理，来完成成本核算，优化操作程序，实行质量控制，培训专业队伍，这需要的是专业管理团队。应培育成立市场化专业管理公司，可以将现有的秸秆沼气站打包委托代管，独立核算，优化资源配置，提升管理水平。
6、延长产业链
利用沼渣深度开发生产高附加值的高档有机肥。花卉等高端肥料市场价格很昂贵，但技术要求也很高，生产线投入较大，单个沼气站的沼渣产品难于支撑，需要整合利用所有沼渣资源，向规模要效益。