对沼气工程发展中几个问题的探讨与建议

张榕林

近三年来北京已建成100多个沼气站，在沼气厌氧发酵装置上有了很大提高，站内设有脱水、脱硫设备，在沼气输配方面广泛采用了聚乙烯PE管材，储气设备已不只限于湿式气柜。但是从科学可持续发展角度去考虑，虽然已将某些装置配套齐全，但是与国内外技术含量高的设备相比尚有一定差距。

一、存在的问题

从燃气供应系统角度分析，沼气站相当于气源厂，如果与原来的北京焦化厂相比只是规模较小，但只要是气源厂它每天所提供的燃气必须达到燃气标准。笔者通过到各沼气站多次考察。发现在沼气的净化、计量、储存、冬季原料加温以及工程的验收等存在着很多问题，具体如下：

1、在沼气脱水方面

(1)脱水装置是否按照中温发酵冬季沼气最大含水量进行计算和设计；

(2)所设计的脱水装置采用什么结构及材质，其脱水率能够达到多少；

(3)不同类型的装置其生产成本应是多少，同类产品不同厂家生产其价格是否应该相近；

(4)沼气站的脱水装置其脱水率应达到多少?冬夏季运行应按多长时间排水一次，在使用说明书中生产厂家是否应该提供。

2、在沼气脱硫方面

(1)不同发酵原料所产沼气中的硫化氢含量是有区别的。上世纪80年代曾对沼气进行过测试，当时以猪粪为原料的沼气含有硫化氢约在1.5g／m³。随着时间的推移，猪饲料的改进，猪粪中的蛋白质也随之增加，目前普遍在3g／m³左右；如果采用秸秆作为发酵原料，因其含有较少的蛋白质，所产沼气中硫化氢的取值应经过多次测定后确定：

(2)有的工程采用生物脱硫与氧化铁脱硫联合，但生物脱硫的去除率可以达到多少；

(3)合理的脱硫设备的设计和制造，并确定硫化氢的更换周期；

(4)关键在于日常的运行管理，不注意这点即便是系统中装有这台设备也等同虚设；

(5)硫化氢的腐蚀性众所周知，净化不达标，势必造成对金属管道、阀门及流量计等的腐蚀而造成漏气。从生理作用的观点来看。硫化氢是强烈的神经系统毒物。它对人的呼吸器官和眼睛也产生很大的刺激作用。因此，对于沼气站上的运行工人，特别是在更换脱硫剂时一定注意安全。

(6)从另一角度来看，硫化氢的危险不仅在于它本身，由于它燃烧后会产生另一种危险气体即亚硫酸酐(SO₂)，该组分不仅有毒，而且腐蚀性很大。对于用户来说，特别是饭店食堂，在使用硫化氢超标的沼气时更应加强通风换气。

3、沼气站总流量计安装的问题

(1)过去也许为了节省投资，一般不装流量计。只靠湿式储气柜浮罩升降高度来计量，实际这是不准确的，在对16个秸秆沼气示范站进行的统计，其中有37.5％的工程未装流量计，作为一个沼气站只有通过计量每天的产气量才能准确掌握厌氧装置是否运行正常，分析影响。

(2)通过每季度或一年供出的气量与收回的售气款项进行比较，从中找出差异。分析原因是否管路漏气还是用户智能表出现质量问题。

4、关于储气柜

沼气作为民用为了解决产气与用气的不平衡。需要储气装置，目前可采用湿式低压气柜、干式柔膜低压气柜、干式双模低压气柜及高压钢制气柜。采用哪种类型气柜只要容积确定，其造价应该基本相同，当然允许存在少量地区差异。但是基本在同一地区，对于200户的供气站，建个160m³的气柜投资需要40万元，而另一个工程供500户的气站，建300m³的气柜投资只需30万元，虽然单位容积造价随着总容积的增加有所降低，但是也不应有这么大的差距，况且并未说明采用哪种类型及材质的性能。

5、冬季对中温发酵原料加热方案的选择

为了保证沼气常年稳定供气，在冬季中温发酵就得解决热源问题，多数采用锅炉进行原料加温，如何采用最少的热能达到中温产气的目的，这不仅与沼气成本有关，也与节能减排有很大的关系。

(1)北方中温发酵目前采用四种加热方式：煤、压蛱、太阳能及沼气。为了降低加热费用，针对不同地区选择哪种加热方式，不仅影响设备投资，也影响建后的运行成本。

(2)选择多大功率的锅炉与日常操作紧密相关，根据工程大小每天所需处理量已定，将原料从常温加热至中温。加料次数决定了所选锅炉功率的大小。有的工程同样为200户供气，而对锅炉或换热设备的投资分别为2万及12.5万，对于前者不知是否采用其它加热方式，对于后者不知投资购买了哪些设备。

(3)如采用太阳能加热原料，应摸清冬季北方四个月太阳能与辅助电能分别所提供的能量。特别是一冬需要多少电费。太阳能只能提供热水。对于需要蒸汽加热的工程。其进水温度能够提高多少。

(4)采用专门太阳房进行采暖，冬季能够减少多少加热用能，通过详细记录应能提出经济比较结果。

6、关于气化站的自动监测

目前在北京市昌平区上西市村沼气工程上装有一套自动监测系统。它可以根据计量加热池及发酵罐内的温度及时补热使其达到料液发酵的最佳温度；根据沼气的流量及硫化氢的浓度对脱硫剂进行再生或更换；并能实施监测高压储罐中的压力及流量。这套实时监测系统使现场工作人员能方便快捷地了解沼气站工艺流程中各项运行参数的变化，减轻71人的工作量，可以向用户提供稳定、质量达标的沼气。

7、关于秸秆沼气

秸秆在缺乏禽畜粪便的地区是一种较好的生产沼气的原料来源。对于这种原料及处理工艺目前正在通过工程试点，对于户用秸秆发酵已经积累了不少的经验。然而对于大中型沼气工程来说，还有些问题需要考虑：

(1)如何衡量秸秆预处理是否达标；

(2)采用的菌种是自己培养还是外购，其用量及造价如何；

(3)在保证预处理达标的情况下。对原料的粉碎或搓揉以及与菌种的混合所消耗的能量是多少；

(4)每立方米秸秆沼气平均达到的热值及真实成本；

(5)冬季只靠太阳能加热，最冷季节池内温度及池容产气能够达到多少。

8、关于工程的投资

经初步对16个秸秆沼气站的申报表进行的统计得到以下结果：

(1)供气户数超过500户的每户投资约在7000元～9000元之间；

(2)最高每户投资为1.845万元，最低为0.69万元，相差2.67倍；

(3)户投资高于1万元的占37.5％，低于1万元的占62.5％；

(4)从沼气手册上查出秸秆与禽畜粪便的产气情况比较相近：但是从16份秸秆沼气试点工程中提供的10份资料中看出，其原料产气的波动范围从49～606m³／t秸秆，可见对每吨秸秆的产气量应该有个指标要求。

9、设备安装

有的沼气站在净化车间内设备的安装不符合安全要

求，如脱水、脱硫设备几乎靠的很近，没有一定的操作空间，一旦设备需要维修，实在难以进行。又如脱水器卧式安装，在不清楚内部结构的情况下，沼气中的水分难以脱除。高压储气柜、调压箱几乎靠近值班室，没有安全距离等等。

二、几点建议

1、工程设备的标准化

在大中型沼气工程中，应抓紧对相关设备制定行业标准，包括厌氧消化器、脱水、脱硫净化装置，新型储气设备等。

2、设备生产专业化

设备专业化生产有利于降低生产成本并保证工程质量。生产厂家应按有关标准进行生产和检验，工程所采用的设备必须具有检测合格的出场证书。

3、工程质量监理化

工程建设监理工作的依据是工程承包合同和监理合同。监理的职责就是在贯彻执行国家有关法律、法规的前提下，在工程施工过程中，通过对工程的管理、协调和监督，实施对工程质量、进度、工程造价的有效控制，促使甲、乙双方签订的工程承包合同得到全面履行。

4、如何使沼气工程持续运行并健康发展

(1)设计单位延长跟踪工程运行期限，总结工艺流程及所选设备运行是否正常；

(2)按已制定的操作规范真正组织工程的验收，设计单位应提供最后的竣工图，施工单位提交各种材料合格证书及各种隐蔽工程检测报告等，为了有效防止因不清晰地下燃气管位置而盲目施工，造成挖穿泄漏的事故，确保管网的安全运行，必须对地埋沼气管网的走向在地上安装“新标志桩”；

(3)设计单位负责培训沼气站的运行人员，能够真正掌握工艺要求，正常操作，排除故障；

(4)监理单位提供工程的安全、质量、预算及结算报告；

(5)把好检测这道关，在工程运行三个月后，由具有资质单位对工程进行全面检测并提出检测报告，不合格的部位令其修改后重新检测，合格后允许投入正常运行。

5、重视对不同方案的技术经济比较

(1)不同的储气装置：已经采用的有湿式低压气柜、干式低压柔膜储气、发酵罐顶膜储气、双膜储气、常压金属储气罐以及高压储气罐等；

(2)不同的供气方案：低压(<5kPa)，中压(>5kPa且<30kPa)及高压(0.2～0.3MPa)；

(3)不同原料的加热方式：煤、压块、太阳能或沼气；

(4)设备的不同材质：金属、玻璃钢、塑料(加强改性PVC)。

6、提高工程管理水平

俗话说得好：三分建七分管。工程的成败能否达到设计使用年限，关键在于管理。这里分为能源部门的管理及沼气站本身的管理。为了提高管理水平。建议工程中对某些设备进行监控，虽然目前有的工程装有仪表盘，但只是能够显示某些检测数据。基本仍是手工操作，远未达到自动控制水平，更谈不到远程控制。

根据农村能源分散的特点，在经济允许的情况下，有必要进行远程监控，沼气净化输配系统远程／诊断解决方案，基于先进的Internet技术，提供了功能强大的可视化管理和数据分析功能。无论设备生产方还是维护人员身处何地，都可以通过可视化管理工具进行现场监控与故障诊断，实现对多个沼气站生产设备进行远程集中监测和分析，并将沼气现场的数据汇总到各级主管部门，从而使主管部门一方面可以对各个沼气站情况及地下管网实行有效跟踪、维护、维修和监控，及时发现问题，并迅速做出反应；另一方面，还可以通过对历史数据的分析，对工作进行总结和改进。

沼气净化输配集中监视系统在大中型沼气站上有着广阔的应用前景，对于我国经济发展、环境保护与生态平衡具有重大意义。如果能在自动控制方面有所突破，使得沼气站真正实现无人操守的状况，则是未来沼气工程的发展方向，也必将推进我国沼气产业化发展。

7、改善对工程项目的招投标

(1)投标单位应对所招标的工程进行初步现场调查，在保证工程质量的前提下，提出可行的方案及工程报价；

(2)对招标、评标工作进行改进，招标时应有业主单位邀请的监理单位参加招标的全过程，帮助业主合理划分标块、审查招标文件，并在招标过程中提出咨询性意见供业主参考。评标时应有投标单位在场，并详细介绍在本工程中所采用的新技术、新材料，创新点，以及对有关设备报价的合理性。