中國沼氣發電技術發展現狀與前景展望

摘要:本文通過對中國沼氣利用現狀和沼氣發電工程市場前景的調查與分析,描述了沼氣發電技術發展現狀及其能源利用市場潛力,對影響沼氣發電商品化和市場化的社會經濟因素和主要障礙進行了分析評價,並提出了一些對策和措施。

關鍵字:沼氣工程發電

1、引言

生物質能是來源於太陽能的一種可再生能源,具有資源豐富、含碳量低的特點,加之在其生長過程中吸收大氣中的c02,因而用新技術開發利用生物質能不僅有助於減輕溫室效應和生態良性循環,而且可替代部分石油、煤炭等化石燃料,成為解決能源與環境問題的重要途徑。

隨著對環境的日益重視,人們開始利用各種方式來減少工農業生產對環境的破壞。近十幾年來,在各級政府有關部門和企業的幫助協調下,用於處理畜禽糞便及各種生產、生活污水的大中型沼氣工程紛紛上馬,至1998年底,我國已建成大中型沼氣工程742處,年產沼氣量為16393.94萬立方米;垃圾填埋法產生沼氣是處理城市垃圾的主要方式之一,具有簡單易行和費用較低的特點,同時還可回收能源,正受到世界各國的普遍歡迎。目前,全世界共建成4817座垃圾填埋場,每年可回收沼氣51.42億立方米。

沼氣是一種具有較高熱值的可燃氣體,與其它燃氣相比,其抗爆性能較好,是一種很好的清潔燃料,傳統上大多利用沼氣進行取暖、炊事和照明,隨著沼氣產量的不斷增加,如何更高效地利用沼氣,成為擺在我們面前的一項課題。

2、沼氣發電技術進展狀況

沼氣燃燒發電是隨著沼氣綜合利用的不斷發展而出現的一項沼氣利用技術,它將沼氣用於發動機上,並裝有綜合發電裝置,以產生電能和熱能,是有效利用沼氣的一種重要方式。目前用於沼氣發電的設備主要有內燃機和汽輪機。

國外用於沼氣發電的內燃機主要使用otto發動機和diesel發動機,其單位重量的功率約為27kw/t。汽輪機中燃氣發動機和蒸汽發動機均有使用,燃氣發動機的優點是單位重量的功率大,一般為70~140kw/t;蒸汽發動機一般為10kw/t。國外沼氣發電機組主要用於垃圾填埋場的沼氣處理工藝中。目前,美國在沼氣發電領域有許多成熟的技術和工程,處於世界領先水平。現有61個填埋場使用內燃機發電,加上使用汽輪機發電的裝機,總容量已達340兆瓦;歐洲用於沼氣發電的內燃機,較大的單機容量在0.4~2兆瓦,填埋沼氣的發電效率約為1.68~2kwh/m3。

我國開展沼氣發電領域的研究始於八十年代初,1998年全國沼氣發電量為1,055,160kwh。在此期間,先後有一些科研機構進行過沼氣發動機的改裝和提高熱效率方面的研究工作。我國的沼氣發動機主要為兩類,即雙燃料式和全燒式。目前,對“沼氣一柴油”雙燃料發動機的研究開發工作較多。如:中國農機研究院與四川綿陽新華內燃機廠共同研製開發的s195—1型雙燃料發動機:上海新中動力機廠研製的20/27g雙燃料機等。成都科技大學等單位還對雙燃料機的調速、供氣系統以及提高熱效率等方面進行過研究。濰坊柴油機廠研製出功率為120kw的6160a一3型全燒式沼氣發動機,貴州柴油機廠和四川農業機械研究所共同開發出60kw的6135ad(q)型全燒沼氣發動機發電機組;此外,還有重慶、上海、南通等一些機構進行過這方面的研究、研製工作。可以說,目前我國在沼氣發電方面的研究工作主要集中在內燃機系列上。表1是我國部分12kw以下沼氣發電機組的測試性能比較。

3、沼氣發電前景廣闊

沼氣發電工程本身是提供清潔能源,解決環境問題的工程,它的運行不僅解決沼氣工程中的一些主要環境問題,而且由於其產生大量電能和熱能,又為沼氣的綜合利用找到了廣泛的套用前景: