大型养殖场高效制备生物燃气发电工程案例分析

摘  要：本文以中国华电集团公司投资的湖北华电龙感湖沼气发电并网工程为案例，对其工艺系统单元以及经济效益进行了分析。该工程日处理5.6万头生猪养殖场的粪污，装机容量为1338 kW，采用2台635 kW内燃发电机和1台68 W双螺杆膨胀动力发电机发电，制沼工艺引进了德国MT公司的产气、贮气、脱硫一体化厌氧发酵技术，可年产沼气348万立方米，年发电785万千瓦时，以10 kV线路接入电网，发酵后的沼渣、沼液作为有机肥料还田。目前,该项目已成功运行，具备良好的示范作用，可为同类型沼气发电工程的设计、建设提供有益的参考。

关键词：沼气发电；热电肥联产；罐内生物脱硫

1  前言

随着我国畜禽养殖业集约化和规模化发展，产生了大量的畜禽粪污，对环境造成了诸多负面影响，亟需一种高效、环保的处理方式来实现粪污的减量化处理和资源化利用^[1-3]。厌氧消化技术不仅可以有效地处理畜禽粪便而且同时产生清洁化能源-甲烷，是改善生态环境、实现规模化养殖可持续发展的一项关键技术^[4], 在强调可持续发展的大背景下，大力推广沼气工程显得尤为重要^[5]。《可再生能源“十二五”发展规划》中提出到2015年底，我国生物质发电装机容量将达到13000 MW,其中利用沼气约220亿m^3[6]。沼气发电的产业化利用在发达国家已受到广泛重视和积极推广，截至2007年，欧洲沼气能源产量相当于600万吨石油当量，且仍以每年20%的速度增长^[7]。为促进沼气工程的进一步发展，欧洲各国出台了一系列沼气发电产业的鼓励政策，德国政府更是把发展沼气发电产业提高到国家能源安全的战略高度，提出到2020年德国的沼气发电的装机总量要达4800 MW，沼气发电量占全国发电量的7.5%的发展目标^[8]。此外，采用厌氧消化技术处理畜禽粪污，每年可减排甲烷54.5万吨(相当于减排CO₂1140万吨) ^[2]；因此建设沼气发电工程可以有效地解决养殖场废弃物的污染问题，减少温室气体排放，生产绿色可再生能源，实现社会、经济、环境的协调发展。

湖北华电龙感湖沼气发电项目是一个典型的畜禽废弃物综合利用项目，项目占地面积30余亩，由中国华电集团公司投资建设，依托湖北盛龙农业科技开发有限公司的存栏量为5.6万头的规模化生猪养殖场，其生猪粪便日均产量为120 t（总固体浓度TS 25％）。本项目于2010年11月开始建设，发电机装机总量达1.338 MW，设计年产沼气348万立方米，设计年发电量785万 千瓦时，该项目已于 2012年5月开始并网运行。

2  工程设计

2.1  工艺流程