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众所周知，堆积如山的畜禽粪便会污染环境，而利用畜禽粪便发电，不但能解决环境污染问题，还能变废为宝，更为重要的是，还可发展下游产业，形成一条循环产业链……人们一提到节能减排，往往首先想到的是调整优化产业结构，严格控制高耗能、高排放行业过快增长，这当然是问题的关键，不过我们也不能忽视其他方面的努力。
如果能把类似畜禽粪便这样的废物利用好，也可以大大减轻节能减排的现实压力。
在人们的印象里，畜禽粪便除了用作肥料，好像没有什么其他价值，可如今，畜禽粪便有了身价。
近几年，从国外传入我国的利用畜禽粪便发电技术，不但能解决环境污染问题，变废为宝，尤为重要的是，还可发展下游产业，形成一条循环产业链。
昔日的畜禽粪便正在变成“香产业”，据报道，我国已有养殖基地利用畜禽粪便发电，并把生产中的残渣加工成有机肥。
整个处理过程无需额外能源消耗，且污染物零排放。
这是一个产业发展的大好商机，为节能减排另辟了一条新路，值得有关人士的关注。
一、农村沼气综合利用给节能减排带来的效益突显我国农村现行推广的沼气利用技术，已经突破了传统的燃料范畴，正向其它领域开发创新。
农村沼气利用技术，是为节能增效、农业增收和环保清等方面的洁综合技术。
农村沼气能节能增效，可用于农民煮饭、点灯、洗澡，可选的设备是沼气灶、沼气饭煲、沼气灯和沼气热水器；可用于农民储粮、保鲜水果、孵化家禽、增温、诱杀害虫等；沼气可用于发电，将柴油发动机改装成全燃气发动机或沼气——柴油双燃料发动机，配套小型同步电机或异步电机就可实现沼气发电。
农村沼气能使农业增产增收，沼液沼渣是优质有机肥，可作农作物的基肥和追肥，沼液还可作根外追肥，生产无公害农产品。
沼液浸种就是将农作物种子放在沼液中浸泡，能显著提高种子的发芽率，增强秧苗的抗逆能力。
沼液治虫防病技术，沼液对蚜虫、红黄蜘蛛、清虫、稻叶蝉、稻飞虱等有明显的防治效果，对纹枯病、小球菌核病等也有一定的效果。
沼渣种菇、沼液养鱼技术、用沼渣种菇、养花等，节约成本，效果明显；用沼液养鱼（猪、禽），能节约饲料，降低生产成本，具有明显的经济效益。
1. 工程概况北京德青源农业科技股份有限公司健康养殖生态园是国内最大的蛋鸡养殖基地,年饲养蛋鸡260万羽,每天产生鸡粪212吨(TS 30% )。
2006年开始建设2MW大型热电肥联产沼气工程,年产沼气700万m3,发电1400万kWh。
项目于2007年10月投入试运行。
2. 工艺流程2.1 工艺流程工艺流程见图1。
2.2 主要工程设施该项目主要工程设施见表1。
2.3 预处理部分以蛋鸡粪为原料的沼气工程预处理部分有两个关键问题需特别注意解决。
第一是除砂,鸡粪中含砂量较高,特别是蛋鸡粪,饲料中砂砾与贝壳的添加量就有8%,经过消化道带入粪便中。
消化道中的粘液将砂砾与粪便粘合在一起。
用常规沉砂方法,很难将粪、砂分离沉降,该工程采用生物水解和物理分离的方法加以解决。
水解池设集砂斗,斗内设刮砂机和螺旋除砂机,刮砂机将沉砂刮入螺旋除砂机中。
螺旋除砂机每天定时将集砂斗中的砂砾提升排出。
水解池在鸡粪进入口处和池中设置搅拌推进器,使鸡粪充分搅拌均匀。
运行中应在进粪前开启搅拌器,防止鸡粪在池内堆积。
工程运行中应注意控制水解除砂池物料温度,宜在25℃~30℃之间,当温度低于20℃时,除砂效率显著降低。
第二是鸡毛,鸡粪中含有较多的鸡毛,特别是换羽期。
鸡毛会影响进料泵的正常运行,带入厌氧罐后又易形成浮渣结壳。
在进料泵前设置剪切泵,将鸡毛切碎,以减少鸡毛的不利影响。
2.4 厌氧部分该工程共4座厌氧罐(LIPP罐),分2组并联布置,每组内2座厌氧罐串联。
厌氧出料进入二次发酵池,进一步收集部分沼气。
2.4.1 进料浓度蛋鸡粪沼气工程厌氧部分运行时应注意控制进料TS浓度。
过低的TS浓度系统增温将耗去大量能量。
TS浓度过高又易使厌氧系统氨氮浓度过高,影响厌氧系统的运行效率。
实际运行中一般要求发酵液中氨含量不超过3.8kg·t-1。
沼液的回流使用也会带来氨的积累,因此,在操作运行中应避免沼液回流。
该工程设计进料TS浓度为10%,当进料TS浓度10%时系统所产沼气约三分之一消耗于系统增温。
采用沼气工程技术处理和利用畜禽粪便的模式1 沼气工程技术的特点沼气工程技术是在户用沼气技术的基础上，针对集约化畜禽养殖业发展的特点和环境保护的需要而发展起来的。
目前的集约化畜禽养殖场，无论采取何种清粪方式，都会有相当数量的高浓度污水产生。
一个人工清粪的万头猪场每天要产生COD浓度为16000～18000mg/L的污水60t。
采取厌氧消化为主要环节的沼气工程技术可以将有机物分解为CH4、CO2和H2O，处理过程中耗能少、成本低，沼气发电量为0.6kWh/kg(COD)。
沼气工程技术能够实现粪便的资源化利用，具体表现在：（1）产生沼气，回收污染物中80%的储存能量。
以目前的工艺技术水平，1m3的猪场粪水（按COD为10000mg/L计）可产沼气约4m3。
一个万头猪场年产沼气约7.3万m3，可发电约110MWh。
（2）沼液和沼渣中含有丰富的N、P、K以及各种微量元素，还含有多种生物活性物质，是优质的有机肥料和土壤改良剂。
将沼渣干燥后可以制成商品有机肥，在设施农业集中地区，有机肥的售价可达400～800元/t。
（3）厌氧消化过程中无需供氧，节省供氧设备和动力消耗，运行费用低，污泥产生量较少，而且可以作为肥料利用。
它还对某些难降解物质和有毒的有机物具有独特的降解能力，可转化去除低浓度有毒物质。
2 沼气工程技术模式及其投资效益2.1 工艺流程畜禽养殖场沼气工程的工艺流程是从发酵原料收集开始至最终产品（沼气、沼液和沼渣）产出的全过程流向和程序（见图2）。
工艺流程的上段配有原料预处理和固液分离装置，中段有厌氧发酵（沼气生产）环节，沼气在流程下段经过脱硫、脱水等净化措施，通过输配气系统至用户或发电。
固液分离后含水率较低的粪便经过氧化沟（棚）堆沤、加辅料营养调配、干燥、包装等过程制成有机肥、有机复混肥等。
沼液经沉淀、好氧处理或水生植物净化后达无害化农田灌溉标准可直接用于农田灌溉，或达到环保标准排放。
2.2 能源—环保模式及其投资效益针对那些周边既无一定规模的农田，又无闲置空地可供建造鱼塘和水生植物塘的畜禽养殖场可采用能源—环保模式。
规模化畜禽养殖场沼气工程设计规范(2010-01-12 14:05:45)转载标签：杂谈7 前处理7.1前处理工艺类型7.1.1 “能源生态型”沼气工程污水通过管道自流入调节池，在调节池前设有格栅，以清除较大的杂物，人工清出的粪便运至调节池，与污水充分地混合，然后流入到计量池，计量池的容积根据厌氧消化器的要求确定。
当以鸡粪为原料时，应在调节池后设沉砂池。
粪便的加入点与厌氧消化器类型有关，一般在调节池加入，带有搅拌装置的塞流式反应器也可直接加入到厌氧消化器。
7.1.2 “能源环保型”沼气工程污水通过管道自流入调节池，在调节池前设有格栅，以清除较大的杂物，调节池的污水用泵抽入到固液分离机，分离的粪渣用作有机肥原料，分离出的污水流入沉淀池，沉淀的污泥进入污泥处理设施，上清液自流入集水池。
7.2前处理的一般规定7.2.1 “能源生态型”沼气工程前处理的一般规定a、前处理的目的是将粪便污水调质均化，为厌氧产沼气创造条件；b、污水进入固液分离机前应通过格栅清除污水中较大的杂物；c、以鸡粪为原料时宜设沉砂池；d、以牛粪为原料时应有粪草分离装置；e、沟渠坡度应确保污水自流入沉砂池或计量池。
其设计按GBJ14中第三章的相关规定。
7.2.2 “能源环保型”沼气工程的前处理的一般规定a、前处理的目的是用物理方法尽量清除粪污中的固形物；b、污水进入固液分离机前应通过格栅清除污水中较大的杂物；c、应在排污后3h内进行污水的固液分离；d、沉淀池应设在固液分离机后；e、沟渠坡度应确保污水自流入沉砂池、集水池。
其设计按GBJ14中第三章的相关规定；f、固液分离机是否需要与污水中SS浓度和污水量有关，当SS浓度不大于2000mg/l和污水量小于50m3/d时可不用。
7.3格栅格栅的设计应符合以下要求：a）格栅应设于集水池前，其数量不宜少于二道，一道粗格栅栅条间隙为20mm～40 mm去除大型杂物，一道细格栅栅条间隙为5mm～15mm去除中小型杂物。
适合我国中小型养殖场的沼气发电模式
作者：葛昕李布青杨华昌丁叶强陈志龙
来源：《农业工程技术·新能源产业》2012年第07期
摘要：介绍了一种针对我国中小型养殖场沼气工程的特点及用电需求的新型小型沼气专用发电机组和与市电兼容的并联控制器供电方式，提出了适合中小型养殖场发展的“养殖一沼气一供能和发电”的沼电模式，解决中小规模养殖污染治理沼气工程存在的沼气利用剩余化问题，避免了环境的二次污染，提高了能源利用率，有效缓解了农村能源紧缺，增加了养殖场的经济效益，对促进我国农村社会经济发展起到了积极的作用。
关键词：沼气沼电中小型养殖场沼气发电机
1引言
随着我国农业和农村经济结构的调整，畜牧业得到持续健康快速的发展，已逐渐成为农村经济支柱产业和农民增收的主要途径。
但是，随着养殖规模扩大和集约化程度的不断提高，畜禽粪便逐渐变为我国环境污染的一个重要来源，其造成的面源污染已成为我国环境污染治理的重中之重。
因地制宜地推广沼气工程是治理养殖污染的有效途径，不仅能有效地解决养殖污染问题，实现养殖业废弃物资源化利用，还带来了良好的经济、生态和社会效益。
大多数养殖场配套的污染治理沼气工程所产的沼气仅用来取暖、炊事和照明，往往会有大量剩余沼气没有利用而被白白放空。
这样一方面造成资源浪费，另一方面沼气大量排入大气中，会造成二次污染。
因此，如何更高效地利用沼气，成为摆在我们面前的一项课题。
沼气发电以其低排放、低污染、节约能源、废物资源再利用等优点而倍受各国政府的关注，开发沼气发电成为建设绿色环保工程的一项重要措施。
2国内外沼气发电发展现状
沼气发电在发达国家已受到广泛重视和积极推广，如美国的能源农场、德国的可再生能源促进法的颁布、日本的阳光工程、荷兰的绿色能源等。
生物质能发电并网在西欧如德国、丹麦、奥地利、芬兰、法国、瑞典等一些国家的能源总量中所占的比例为10％左右，并一直在持续增加。
德国是目前世界上沼气工程发展最为成功的国家之一，沼气工程几乎都发电上网，其中98％的沼气工程是热电联产工程，发电余热用于沼气池加热。
我国沼气发电起步较晚，与发达国家相比还存在一定的差距。
四川省率先开展了沼气发电的研究。
1972年，中江县开始用沼气作燃料带动小型汽油发电机发电；而后，德阳县农机所、绵阳地区农机所相继研制成功了沼气发动机发电：此后，先后有一些科研机构在沼气发动机的改装和提高热效率方面进行了研究工作。
沼气发电机按所用燃料成分，分为单燃机(即电
火花点火式)和双燃机(即液体燃料引燃式)两种。
单燃机是用沼气单一燃料，要有个点火系统，不需要高压喷油系统，采用煤气机或汽油机最简单，在空气进口处加上沼气与空气混合器即可，完全用沼气代替煤气或汽油作燃料，使能正常运行。
如果用柴油机改装，则不用高压喷油系统，加上一个点火系统和一个沼气与空气混合器便成，其效率比前两者高。
双燃机是用沼气和柴油两种燃机，以沼气为主，少量柴油用来引燃，这种机器主要由柴油机改装，只在空气进口处，加上沼气与空气混合器即成，不用作其他改动。
目前，在我国推广沼气发电机组，实施沼气发电上网还存在诸多问题。
首先，我国的养殖企业发展不平衡，规模化沼气发电工程具有规模小和分散性的特点，绝大部分沼气工程的年产沼气平均在十几万到几十万m3之间，所建的沼气发电站装机也就是几十到几百kw。
对于每天仅能提供有限电力的沼电要想通过电网等公用事业企业直接供应到消费者，会给这些电力公司带来一系列的运行、安全和负荷匹配等管理问题。
其次，与火电相比，沼气发电成本较高，电网企业要用高于常规能源电价收购沼电，如果没有强制性的政策支持或更优惠的补贴，电网企业难以接受。
沼气发电在经济市场中仍然很难立足，竞争能力也很弱，因而投资者对投资规模化沼气发电工程的热情不大。
最后，我国的沼气发电机一般只是对柴油机和汽油机进行较浅层次的改装，对发电机的热工性能研究不深，由于产品质量不过关，在运行使用中出现启动困难。
热负荷高等问题。
给用户带来不便。
这使后来发展的绝大多数沼气工程放弃了沼气发电方式，转而寻求其他的利用途径，仅有少数沼气发电工程(如天津、杭州等)依靠贷款引进购买较为成熟的国外发电机组设备来维持运行。
3适合中小型养殖场的沼气发电模式
从我国沼气产量潜力、发电技术水平、市场需求和政策导向的发展趋势来看，沼气发电产业将有突破性进展。
沼气发电技术在沼气工程中的引入，不仅延长了产业链，提升了沼气工程整体技术水平，而且可以通过沼电内部消化带来一定的资金回报。
“养殖一沼气一供能和沼电”模式解决了养殖场污染物的出路问题，实现了废弃物的资源化利用，提升了资源循环利用水平，保护了生态环境，对沼气工程技术的推广以及面源污染的控制都有重要意义，推广应用前景广阔。
由于目前中国沼气发电工程在技术和市场化方面面临许多问题。
养殖场沼气工程产生的沼气仅有不到3％用于发电，其余主要用于集中供气、养殖场自用，甚至没有得到有效利用，这不仅对大气产生二次污染，而且也降低了养殖企业和工业企业建设沼气工程的积极性。
同时，养殖场由于其生产特点，通常建立在远离居民区的偏远地带，距离国家电网较远，电力输送及使用成本较高，因此，他们迫切希望利用剩余沼气发电来解决他们的生活与生产的用电问题。
因地制宜地发展沼气发电在解决二次污染和提供绿色能源的同时将更有利于沼气工程的推广和健康发展。
近些年，一些大型禽畜养殖场开始建设配套沼气发电厂，成为发展生态农业、循环经济的示范点。
然而，占我国集约化养殖场总数80％以上的中小型养殖场由于自身用电负荷不大，所产沼气量少、不稳定、纯度低等因素，不适合配备大型沼气发电机组。
若按气源条件选用沼气发电机，由于沼气池产气量及前处理能力的制约，往往发电机功率较小，无法满足用户用电设备的要求。
再加上目前市面上的沼气发电机的质量不过关，在使用中常常出现起动困难、不稳定等问题。
经过多年的潜心研究，上海展昌动力科技有限公司攻克了主要的技术难题，已成功开发出新型小型沼气专用发电机，和与市电兼容的并联控制器供电方式，并取得国家专利。
新型小型沼气专用发电机的高能点火系统解决了发动机起动难的问题；自带气源前处理装置，装置内有氧化铁，能脱硫、除水。
当硫化氢气体通过脱硫器时，与活性氧化铁作用，生成硫化铁和硫化亚铁，当有水汽存在时，铁的硫化物又转化为氧化铁和单体硫。
因此，对气源要求不高，无须深度净化；采用燃气压力调节和稳压装置，使装置工作稳定性和耐久性得到综合提高。
并联变频控制器实现了与市电兼容并联供电，其优点有：
(1)当用电量小于或等于发电机发电量时，只有发电机供电。
发电机供电的优先使用，可帮助用户有效地利用沼气。
节省电费。
(2)当用电量大于发电机发电量时，并联控制器不仅仅让发电机满负荷输入电量，市电将自动补充供电，达到无缝连接，保证用户正常用电。
(3)如果发电机在运行过程中出现停机故障或因沼气池产气问题导致发电机无法正常工作，市电会自动供电，保证电器正常工作。
随着企业的发展，沼气工程规模的扩大，沼气产量的增加，当现有的小型沼气发电机已不能满足需要时，不必重新购置大功率沼气发电机，可以通过串联小型沼气发电机组的方式，满足发电需求，有效地减少市电的补充，从而达到了节能减排的作用，既节约了成本，又使企业获得了较大的利益。
新型小型沼气专用发电机组和与市电兼容的并联控制器供电方式，以其经济实用，方便灵活，安全稳定等优势，深受广大用户的青睐。
该中小型养殖场的沼气发电模式已在小型养殖场沼气工程中实际应用，取得了良好的社会、经济和生态效益。
以凤台县丰恒农业发展有限公司为例：2011年该养殖场平均每天能产近200m3的沼气，如果沼气只用来烧菜做饭、照明和牛舍供热，远远用不完。
在过去都白白排空了，浪费不说还造成了二次污染，而如今通过沼气发电有效地解决了沼气剩余的问题，发的电可以供厂区生产生活使用，避免了资源浪费，又降低
了用电成本，经济效益显著。
该负责人介绍，以前养殖场每年需10万元左右的电费，采用发电模式后，每天能发电200多度，年可节约电费近5万元。
4结语
沼气发电扩大了沼气的用途，它直接将沼气转化为电能，既解决了养殖场的用电问题，又可以消耗大量剩余的沼气，有利于解决沼气排空所造成的二次污染问题。
尽管中小型沼气工程的经济效益并不十分显著，但是畜牧场沼气工程产业的发展具有潜在的社会经济效益和不可替代的环保效益，其作为绿色能源的发展优势是不可估量的。
沼气发电使沼气的作用不再仅仅是提供热能和光能，其利用前景得到了最大化。
