德国沼气技术考察报告-

德国沼气技术考察报告

中国沼气　ChinaBiogas2001,19(4)41

德国沼气技术考察报告

刘　英,陈彦宾,王革华

31农业部能源环保技术开发中心,北京　10026)

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(11农业部沼气科学研究所,四川成都　610041;21农业部科教司可再生能源处,北京100026;

中图分类号:S21614　　文献标识码:C　　文章编号:1000-1166(2001)04-0041　　应“德国2001年国际沼气研讨会”组委会的邀请,等八人于2001年6月18日至并考察了1　概况

:,以;ECB公司,综合;Lipp公司,以发酵罐的设计和施工为显著特色的企业;Borsig公司,利用公司在造船和电厂建设方面的优势开发沼气和可再生能源技术的企业;Bekon公司,已经掌握了干发酵制取沼气的技术。中方代表与这些企业就双边合作等事宜进行了广泛洽谈,德方对中德合作表示了极大的兴趣。

此外,还与德国农业科学院能源环保研究所,德国农业科技、技术、项目协调咨询中

心(KBTL),德国技术合作公司(GTZ)的水资源与供水及其卫生、固体废物处理以及德国国际交流中心(CTM),布莱梅海外技术与发展协会(BORDA)等机构进行了友好交流,对德国沼气研究与推广的最新进展有了较为全面的了解,取得了较大的收获。2　德国沼气技术特点及进展211　农场沼气工程

“2001年国际沼气研讨会”于6月22日至24日举行,参加会议的100名代表来自20多个国家,丹麦、德国、英国、瑞士、加纳等十几个国家的代表在大会上发言。中国代表团吴力斌在大会上介绍了中国沼气的发展和成效。会议同时还举办了沼气和可再生能源技术博览会。农业部沼气科学研究所、成都环能国际合作公司制作了展版。农业部能源环保技术开发中心散发了有关资料并与有关企业进行了接触。

在德国沼气协会的安排下,由沼气和废弃物处理专家Heinz2PeterMang先生全程陪同中国代表团全体成员进行了技术考察,代表团先后考察了30多座沼气和垃圾处理工程,与从事沼气技术研究和工程设计相关的15家企业、研究单位和政府机构进行了会

德国的农场沼气工程普遍采用“沼气发电、余热升温、中温发酵、免储气柜,自动控制、加氧脱硫、沼液施肥”的模式。我们参观的每一座沼气工程都是采用的这种模式。发电机组所产生余热通过热交换管对沼气工程进行升温,一般在40℃左右,即使在冬季-30℃～-20℃的情况下,发酵料液也能达到35℃以上。由于发酵温度较高,因而产气速

谈。

考察的沼气和废弃物处理工程类型有:以处理农业废弃物如粪便和秸秆为主的农场沼气工程;处理农业废弃物和生活污水相结合的沼气工程;处理城市垃圾生产有机肥和生产沼气相结合的工程;食品加工厂废水处

度快,料液基本不结壳。发电机组采用沼气

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—柴油双燃料发电机。所产沼气通过严格控制的加氧脱硫(氧气添加量在3%以下)后,直接发电,无需专门修建储气柜,仅在发酵罐的顶部罩储气袋(储气罐无需另行封顶)。发电机组、余热升温系统、加氧脱硫装置、进料与出料装置等全部自动控制。由于没有专门修建储气柜,大大减少了投资,减少的投资基本可以解决自动控制系统和发电装置所需的资金,其工程总造价,并不比我国同等规模的带储气柜而无自动控制或发电设备的沼气工程造价高。最关键的是,节相互依存、相互促进,的特点。。212　,基本采用三种材料,一是钢筋混凝土,二是Lipp罐,三是组合式的钢板建池。后两者的钢材用量,基本相当于钢筋混凝土的钢筋用量,并且施工工期极大

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缩短,300～500m的金属发酵罐一般不超过一周即可完工。发酵罐采用金属制作,省工、省料、质量好。金属发酵罐的另一个好处是,在需要的时候,可以拆卸、移动、搬迁,甚至改作它用。Lipp罐需使用专用设备和专用材料,组合式钢板建池技术不需要专用设备,但是,其组装技术要求较高。几百立方米的发酵罐,一般需要几千个镙钉和镙帽以及专用密封材料。

此外,在考察中我们了解到德国Lipp发酵罐的造价,普遍低于我国目前已建成的Lipp罐的造价,其主要原因,一是Lipp罐进

需要更高的温度、压力和更长时间要求。214　沼气主要用于发电

目前,沼气—柴油双燃料发动机和沼气发动机正在德国大量使用,我们所看到的所有沼气工程产生的沼气全部是用于发电上网,而没有一个用于其他方面的。这个现象应该引起我们的高度重视。215　(1)FEL公,,3kW的沼气45万马克。为此,从今年六月初起,他们开始进行沼气燃料电池的进一步研制开发工作,通过沼气的纯化、发电、整流、充电等一系列工艺技术路线来完成燃料电池的研制,预计2002年上半年会有所突破。

(2)沼气液化。ECB公司正在进行此项

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研究,已经开发出每小时处理8m的液化装置,并实验成功,目前正在扩大中试规模,预计2002年会有新的进展。

(3)生物质干发酵制取沼气。Bekon公司已经在有机垃圾干发酵方面取得成功,将于2001年底建成示范工程。该公司正在积极寻求与中国合作推广干发酵技术。该技术对于我国利用秸杆制取沼气将具有借鉴意义。

(4)对甲烷的分解(Reformation)。FEL公司正在研究将甲烷转换成水和二氧化碳等等,这与我们进行的二氧化碳被氢还原的沼气生产过程刚好相反。尽管目前还没有实用价值,但是作为技术储备FEL公司正在抓紧研制。3　德国推进沼气建设的措施

近年来,德国的沼气建设得到了快速发展,目前仅农场沼气工程就有1200余处。如此快速发展与德国政府的有效激励措施是分不开的。

(1)政府通过发放建池补助、立法鼓励沼电上网,调动了农场主建池的积极性,促进了

入中国后,技术引进单位需向德国Lipp总部

交纳专利使用费,二是参与合作的伙伴较多,都要考虑自身利润,因而造价居高不下,Lipp罐的价格优势没有充分发挥出来。213　重视卫生效果

德国规定:有机垃圾处理后要作农田施肥用的,必须在70℃的温度下处理1小时;要作饲料的必须在90℃的温度下处理一个小时;要达到处理疯牛病菌(BSE)的效果,则

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沼气工程的发展。对修建沼气池的农场主,德国政府提供建池经费总额20%～30%的无偿补助费,具体数额由各州根据自身财力确定。尤其是2000年3月通过立法明确了沼电上网的价格为每度012马克,比火力发电上网价格0116马克高25%。沼电上网的增值税实行全额退税(税额为16%)。农场主通过利用农场养殖与种植业废弃物生产沼气发电上网,一般在3～6年时间内可以收回沼气工程投资。政府通过鼓励上网可以促进农业废弃物综合利用,保护生态环境,利”越多,,如德国从Borsig公司,也专门成立了沼气工程的部门,充分发挥其设备制造、工艺控制的技术优势,抢占沼气市场,目前该公司在建的沼气工程就有6座。

最近,德国正在抓紧制定有关法律,拟以优惠的价格鼓励沼气并入燃气管网,预计今年可以出台。该法律出台将进一步调动农场和垃圾处理企业修建沼气工程的积极性。

(2)实行垃圾“按户收费、分类收集、分类处理、综合利用”的办法。德国政府与社会各界对垃圾的收集、处理和利用已达成共识。城市垃圾实行收费处理,收费的理由是处理垃圾要付出成本,理所当然处理的费用应该由居民承担。垃圾一般分有机类、玻璃类、金属类、其他类。经过分选的有机类交费最便宜,每吨收费20～40马克,最贵的是未经分选的综合垃圾,每吨收费100～300马克,甚至更高。在垃圾处理技术上,全国准备在2005年底以前,取消填埋法。目前对有机类垃圾的处理办法主要采取“厌氧消化、料液回用、沼渣制肥、沼气发电”的办法;对综合垃圾,采取进入垃圾处理厂后,经水洗分选后进入厌氧消化罐处理,也有的采取直接燃烧发电上网同时对发电机余热进行利用。各种技术的垃圾处理厂,均不把垃圾当废物,而把垃

圾当原料。在投资上,政府给予垃圾处理厂一定的无偿补助,并提供优惠贷款,一般12～17年可以收回投资。收回投资的渠道主要靠三部分,最大的一部分是收取的垃圾处理费,其次是沼气发电和沼渣作堆肥的收入。4　对我国沼气建设的几点建议

(1),网,又是对沼气工作者和建池户的激励和扶持,必将极大地推动我国沼气建设健康发展。

(2)借鉴德国“沼气发电、余热升温、中温发酵、免储气柜,自动控制、加氧脱硫、沼液施肥”的模式。在抓好示范基础上,结合我国国情加以完善和推广。此外,德国在混凝土池墙内,埋设余热利用管网的办法,也值得我们学习。

(3)探索自动化控制的路子。在德国沼气的工程中,普遍采用自动化控制系统。各沼气工程设计单位同软件公司合作,研制出一批水平相当高、使用相当方便的计算机控制系统,对于提高沼气工程的运行可靠性、准确性和方便性发挥了很大的作用。我国在这方面应该加快步伐。

(4)密切跟踪德国沼气技术的最新进展,及时引进、消化、吸收,以促进我国沼气技术的不断进步。近期应优先引进沼气及发电系统的自动控制技术,同时关注沼气干发酵、沼气液化技术的进展,在不久的将来加以引进。

(5)加强中德人员交流和合作。充分利用德国CTM资助专家到发展中国家进行短期工作的机会,引进一些德国沼气专家来华工作。同时,要多选派一些年轻的沼气工作者到德国和其他沼气建设搞得好的国家考察学习,不断吸取国外经验,提高我国沼气建设水平。

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