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谈谈生物质综合利用的商业化运营

  导语:有机生物质一般具有可生化降解性。这些废物中蕴含着大量的生物质能,有效利用这类生物质能源,对实现治理环境和可持续发展具有重要意义。 有机固体废物的处理方法很多。由于有机生物质的可生化降解性高,利用生物技术处理有机废物具有潜在优势。生物处理法包括好氧堆肥法和厌氧消化法。厌氧消化将生物质中的可降解有机物转化为清洁的生物质能——沼气,好氧堆化将沼渣转化为有机肥料。 沼气作为一种清洁的可再生能源,因其可持续性、清洁、环保,是未来能源的发展方向。2005年我国出台《可再生能源法》以及国家制定《可再生能源中长期发展规划》,表明了我国政府支持推动可再生能源发展的决心和行动。 沼气可被用来发电、供热、制冷、作为天然气的替代品(沼气提纯浓缩)用于居民的燃气或用于机动车的燃料。可根据当地用于沼气发酵的有机原料的性质、数量及分布情况、当地的实际能源需求、工农业生产环境以及居住人口环境来确定沼气的利用方法及沼气的生产规模。

一.总论

有机生物质一般具有可生化降解性。这些废物中蕴含着大量的生物质能,有效利用这类生物质能源,对实现治理环境和可持续发展具有重要意义。
  有机固体废物的处理方法很多。由于有机生物质的可生化降解性高,利用生物技术处理有机废物具有潜在优势。生物处理法包括好氧堆肥法和厌氧消化法。厌氧消化将生物质中的可降解有机物转化为清洁的生物质能——沼气,好氧堆化将沼渣转化为有机肥料。

沼气作为一种清洁的可再生能源,因其可持续性、清洁、环保,是未来能源的发展方向。2005年我国出台《可再生能源法》以及国家制定《可再生能源中长期发展规划》,表明了我国政府支持推动可再生能源发展的决心和行动。

沼气可被用来发电、供热、制冷、作为天然气的替代品(沼气提纯浓缩)用于居民的燃气或用于机动车的燃料。可根据当地用于沼气发酵的有机原料的性质、数量及分布情况、当地的实际能源需求、工农业生产环境以及居住人口环境来确定沼气的利用方法及沼气的生产规模。

二.我国生物质利用现状

1.中国的经济增长与能源紧缺的现实

中国经济近30年的持续高速增长使得我们国家有限的能源蕴藏量更显得捉襟见肘。中国的能源危机已经近在眼前:能源消费增长速度高于经济增长速度,2004GDP增长9.7%,但能源消耗增长高达17.4%; 预计到2010年,我国石油供需缺口 1亿吨,天然气缺口 400亿立方米。因此,开发洁净可再生能源已成为紧迫的课题。

2.可再生能源在世界上的趋势和地位

可再生能源因其可持续性、清洁、环保,是未来能源的发展方向。世界许多国家制定了可再生能源发展规划和战略目标。1997年,欧盟颁布了可再生能源发展白皮书,制定了2010年可再生能源要占欧盟总能源消耗的12%2050年可再生能源在整个欧盟国家的能源构成中要达到50%的雄伟目标。从趋势上看,可再生能源必将从补充能源上升为世界的主导能源之一。

3.中国政府对可再生能源利用技术的支持

我国有丰富的可再生能源资源。2005年我国出台《可再生能源法》以及国家制定《可再生能源中长期发展规划》,都表明了我国政府支持推动可再生能源发展的决心和行动。

中国的能源危机已经近在眼前:能源消费增长速度高于经济增长速度。能源危机终于把可再生能源推到了经济舞台的最前沿。以风能、太阳能和生物质能为代表的可再生能源大规模开发利用的条件已经成熟。随着化石能源的价格上涨和新能源技术的进步,可再生能源的开发已逐渐产生经济性,而财务盈利正是促进投资的根本动力。而且为了将“十一五”期间单位GDP能耗比“十五”期末降低20%左右,“国家发改委”正在拟定《可再生能源中长期发展规划》,初步计划到2020年总的可再生能源装机容量占比达到30%以上。可以预见,中国可再生能源产业在未来几年将会出现爆发性增长。

4.中国的沼气资源

沼气作为一种技术成熟的可再生能源,在缓解我国大部分地区,特别是东部沿海地区的燃气紧张的局面有着举足轻重的战略意义。中国的沼气资源异常丰富。

据统计数据,每年我国有工业废渣排放0.7亿吨、有机废水排放25亿吨,如果有效利用,可产沼气106.8亿立方米;全年禽畜养殖业粪便排放量已达18 亿吨,如果加上规模化养殖场生产的冲洗水,实际排放污水总量超过200 亿吨。按照粪便资源产沼气的潜力估计,可产沼气总量为700亿立方米;中国城市生活垃圾清运量为1.49 亿吨,生活污水为247 亿吨。如果将生活垃圾的50%分类用于生产沼气,则其产气资源量为90亿立方米,而生活污水也有30-40%用沼气技术处理,则可产沼气的资源量为10亿立方米,两项共计100亿立方米。按我国城市发展规划,到2020 年城市生活垃圾和生活污水将分别增加1倍以上。沼气资源总量将达到200亿立方米。
总而言之,沼气作为一种可再生能源在中国已经具备了高速发展的条件。

. 产品方案

1. 产品品种及规格:

A. 沼气

甲烷含量CH4),约占总体积的60-70%;其次是二氧化碳(CO2),占35%左右;此外,还有少量的硫化氢(H2S)、氢气(H2)、一氧化碳(CO)和氮气(N2)等

B.

沼气经发电机组发出的电能,上网销售。1m3沼气可发电2kwh

C.

沼气发电同时所产生的热能。

D. 天然气

通过沼气的浓缩、提纯,普通沼气中的甲烷含量只有60-70%( Vol),其热值只有天然气的一半,而硫化氢的含量却达到100 300 ppm。通过这一工艺处理后的沼气,其硫化物的含量降到了5 ppm以下,同时甲烷的含量提高到90% (Vol)以上 。浓缩提纯后的沼气完全达到天然气的质量。1m3沼气提纯后可产生0.6m3沼燃气(天然气)

E. 沼渣、沼液

优质的天然有机肥料,还施于农田;经加工处理后,可生产高效有机肥料和养殖饲料添加剂。

F. CDM减排指标出售

根据国际京都议定书要求,2012年前(2012年后需重新谈判确定),我国每年可连续向发达国家销售因清洁环保项目减少的向大气中排放的C02减排指标,目前价格约为8.5欧元/C02,87元人民币/C02

2. 产品生产能力:

不同的有机物其产沼气量不同,1公斤秸秆(干基)可产0.4立方沼气,1公斤餐厨垃圾(干基)可产0.5-0.6立方沼气,1公斤水葫芦(干基)可产沼气0.3-0.4立方沼气。

一个年产 5 万吨酒精的生产厂其处理酒精废液的沼气工程,日产沼气 4-5 万立方米;

一座中、小城市的污水处理厂或垃圾填埋场,日产沼气(或垃圾填埋气)近万立方米;

一个饲养规模 1 万头猪场和 1000 头的奶牛场粪污处理沼气工程,日产沼气 1000立方米以上。所以根据当地的原料实际情况,测算后来确定沼气生产规模。

3. 产品价格:

沼气—目前市场上沼气的收购价格为1.25/m3(按原煤价计)

沼电—按照沼电售价0.6/kwh(根据再生能源法及相关配套政策,再生能源发的电在原有火电上网价的基础上加0.25元)

沼燃气(生物燃气)— 等同于天然气价格

1m3沼燃气=1.1393#汽油)

(城市居民用气为2.10/m3

沼渣、沼液—其经济价值约30/

CDM减排指标—约87元人民币/吨、年

4.产品销售:

我们将根据当地的实际情况,来制定生产产品的方案(是否发电或提纯沼气)。使双方的利益最大化。

. 建设条件与工程选址

1.资源和原料:

当地必须有足够的沼气发酵原料,即工业或农业或生活有机垃圾,一般的计算方法为:一个年产4000万立方米沼气的大型沼气工程每年需要约1012万吨秸秆或3640万吨餐厨垃圾(或日处理1000吨餐厨垃圾或4平方公里水面的水葫芦(年生长时间6个月计)。

2.地区的选择:

根据项目所在地实际情况进行评估,将考虑原料收集成本,产品销售市场,周围环境和当地政府的支持程度等因素,尽量避免运输成本的产生,充分利用沼气生产的副产品。

3.项目占地规模:

一个年产沼气4000万立方米的沼气工程需要土地大约为60亩,包括堆料场、厌氧反应罐区、气体处理与沼气提纯装置、发电装置及堆肥区等的用地。

.沼气生产工艺技术

1沼气的生产原理与流程

根据原料的不同,其生产工艺不同,其具体的工艺流程详见单项工程介绍。但它们都有一个共同点就是都是采用厌氧技术,厌氧技术的基本原理如下:

1)二阶段理论:

第一阶段是发酵阶段,也是产酸阶段。大分子、不溶性的有机物在发酵菌的作用下先水解,然后进一步水解成为简单有机物,其中包括醇、脂肪酸(均为挥发性)。

第二阶段为产甲烷阶段。产甲烷菌只能用甲酸、乙酸、甲醇、甲基胺类、含两个C以上的脂肪酸。除甲醇以外的甲烷是有奥氏产甲烷菌产生,一种是细菌把以上的物质先分解成乙酸,氢气,进一步把乙酸分解成二氧化碳和甲烷,另一种是细菌把二氧化碳转化为甲烷。来年感阶段理论只能结实部分厌氧过程,不能全面,系统,科学的阐明,所以提出三阶段理论。

2) 三阶段理论:第一阶段也是发酵阶段,a.多糖先水解,把大分子变成单糖小分子,然后再酵解成脂肪酸,包括丁酸,乙酸和乳酸等。b.蛋白质先水解生成氨基酸,然后脱氨基的作用产生脂肪酸和氨。第二阶段是产氢产乙酸阶段。第三阶段是产甲烷阶段。以第二阶段产生的乙酸,二氧化碳和氢气在产甲烷菌的作用下产生甲烷。

2.沼气的提纯:

沼气提纯技术是我们公司拥有自主知识产权的沼气浓缩技术,它具有成本低、投资少,在国内外具有领先水平。与目前利用沼气设备生产沼气,然后燃烧沼气来发电的沼气利用方法不同,它是采用将沼气浓缩,然后将其作为天然气的替代品直接利用的方法。与发电相比,其利用率更高。沼气浓缩提纯技术的核心是通过一种吸收剂对沼气进行压缩、除尘、脱水、脱硫、脱碳,并将吸收液中的二氧化碳解吸出来,根据当地市场再考虑是否对二氧化碳进行提纯回收(本公司也拥有二氧化碳的分离提纯技术)。未经过浓缩的普通沼气中的甲烷含量只有60-70%Vol),其热值只有天然气的一半,而硫化氢的含量却达到100 300 ppm甚至更高。通过这一工艺处理后的沼气,其硫化物的含量可降到5ppm以下,同时甲烷的含量提高到90%Vol)以上。浓缩提纯后的沼气完全达到天然气的质量,可以替代天然气输入到天然气管道中去供市民使用,也可以作为燃料用于那些改造后的以天然气为动力的机动车辆。

3.沼气工程设备与投资:

可根据客户的要求是采用国内还是国外先进技术,国内的大型沼气设备相对来说较为落后,但其价格相对便宜;国外技术虽然较为先进,但价格昂贵。本公司与国内外著名的院所与公司合作,集成了国内外先进的技术,使其设备具有较好的性价比,更高的产气量,设备使用寿命也较长。

由于原料来源不同,工艺技术不同,工程投资相差较大,其具体数据见单个项目的介绍。

.企业组织与人力资源配置

1.企业组织形式

康达公司可与当地共同组建一个项目公司(有限责任),由康达控股运做该项目,也可采用BOT形式或由当地组织独资公司。

2.劳动定员

年产气量4000m3的大型沼气工程,一般应配备50-100人左右;具体人数要根据所采用的原料、工艺路线确定。

3.年总工资和职工年平均工资福利估算

根据厂址所在地而定,一般年总工资及福利为3万元/人·年。

.财务效益、环境和社会效益评价

1. 财务预测

不同原料来源的不同规模的沼气工程的相关财务数据见下表:

工程名称

原料名称

年处理量

万吨

年产沼气

万立方

工程投资

万元

年总成本

万元

年总收入

万元

年总利润

万元

投资利润率%

投资回收期

1.秸秆制沼气工程

秸秆

6

2400

12000

36200

5488

1868

12.45

5.3

2.污泥(餐厨垃圾)制沼气工程

污泥

餐厨垃圾

27

33

1818

28000

6420

9231

2811

10.0

5.54

3.水葫芦制沼气工程

水葫芦及蓝藻

540

945

12000

1350

1494

144

1.2

11.5

4.其它有机物制沼气工程

其它有机物

注: (1).污泥制沼气工程是污泥与餐厨垃圾联合厌氧消化处理。

(2).水葫芦制沼气工程是以种植2平方公里水葫芦治理蓝藻,其社会与环境效益未计算在内。

(3).每一个项目的详细计算见单个项目的介绍。

(4).CDM减排二氧化碳收益,不同项目其计算基准不一样,大致而言,以沼气发电的项目,每发一度电约可减排8公斤CO2

2.环境和社会效益

沼气工程的原料一般是对环境有害的有机垃圾,这些有机垃圾经过沼气发生装置的无害化厌氧消化与处理后,变成了电能、燃料(提纯后的沼气作为天然气的替代品)和生产原料(沼渣沼液生产有机肥料)。因此,有机生物质综合利用对中国的环境保护有着重大的意义,中国正以史无前例的速度进行着工业化,中国正处在史无前例的深度和广度进行着城市化。而工业化与城市化必然伴随着对能源需求的巨量增长。一次性能源的紧张已经是不争的事实,所以利用有机生物质生产沼气这样清洁的可再生能源对缓解中国的能源需求具有非常大的现实意义,具有非常光明的前景!

 

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