德國沼氣技術(shù)

1、德國沼氣工程技術(shù)考察及思考楊世關(guān)南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院，南京210093張百良河南農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，鄭州 450002依據(jù)對德國沼氣技術(shù)的考察狀況，分析總結(jié)了德國沼氣工程技術(shù)的特點(diǎn)、進(jìn)展驅(qū)動力與進(jìn)展趨勢，借鑒德國沼氣進(jìn)展的閱歷并結(jié)合中國沼氣工程技術(shù)進(jìn)展中存在德國沼氣工程進(jìn)呈現(xiàn)狀與趨勢2022 國西部農(nóng)村可再生能源綜合進(jìn)展應(yīng)用”的資助下，作者先后兩次對德國的可再生能源進(jìn)展?fàn)顩r進(jìn)展了考察，考察過程中，德國的沼氣工程技術(shù)給我們留下了深刻的印象，有很多地方值得中國學(xué)習(xí)和借鑒。德國位于中歐國土面積為 35.7 萬平方公里人口總數(shù) 8226.4 萬人人口密度230人/平方公里在歐洲僅次于俄羅斯德國的地形特別

2、多樣從連綿起伏的山巒、高原臺地、丘陵、山地、湖泊直至寬廣寬廣的平原。從北到南劃為5 大地形區(qū)：北德高地，中等山脈隆起地帶，西南部中等山脈梯形地帶，南德阿爾卑斯山前沿地帶以及南部的阿爾卑斯山區(qū)。整個(gè)地勢南高北低。德國處于大西洋和東部大陸性氣候涼快的西風(fēng)帶溫度大起大落的狀況很少平穩(wěn)溫存是德國氣候的總體特征，冬季平均溫度在1.5低地和 -6山區(qū)之間。7 月份平原來地區(qū)的平均溫度為18在南方山谷地區(qū)為20左右這種良好的氣候條件格外適合沼氣的進(jìn)展近年來，沼氣工程在德國得到了快速進(jìn)展，特別是在2022 年其可再生能源法 2022 41450 處。德國沼氣1。而且其進(jìn)展?jié)摿艽?，?jù)估量，其原料的理論利 On

3、-Farm AD和大型 AD1。德國沼氣工程進(jìn)展的特點(diǎn)1)在德國，建設(shè)沼氣工程以獵取能源為主要目的，因此追求最大原料產(chǎn)氣率是這些工程最為重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。從原料產(chǎn)氣率角度分析，一些作物，如玉米、甜菜、600-1000m3/t，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于動物糞便的產(chǎn)氣率， 1ha 甜菜100t 26t 1t 100m3 沼氣。同時(shí)承受這4800 t，目前的畜牧業(yè)1600 2600 400 1.14 億只，這些家57500t1。因此，這種承受作物和糞便兩種原料進(jìn)展混合發(fā)酵的沼氣工程在德國得到了快速進(jìn)展2。SS TS 濃度都比較高，適合承受全混合厭氧反響器。90%為立式全混合反響器，少數(shù)承受臥式反響器，主要用于含沙和纖

4、維量高的原料，而且受構(gòu)造限制此類反響器的容積一般低于 300m3，10%的工程承受兩種反響器聯(lián)合應(yīng)用的方式。隨著材料技術(shù)的進(jìn)展，一些工程承受了將發(fā)酵罐和儲氣柜一體化的設(shè)計(jì)，即在反響器的上部安裝雙層膜用以儲23。受構(gòu)造的局限，這種反響器的容積最大不宜超過 1200m3，假設(shè)建筑更大容積4 所示構(gòu)造形式的反響器。5。很多農(nóng)場建的沼氣工程多承受 2 個(gè)發(fā)酵罐串聯(lián)發(fā)酵，其中第一個(gè)發(fā)酵罐承受連后作為有機(jī)肥噴施到農(nóng)田里，所以不存在廢液二次污染問題。沼氣主要用于發(fā)電和供熱德國的沼氣工程所產(chǎn)生的沼氣主要用來發(fā)電，同時(shí)多數(shù)將發(fā)電過程中產(chǎn)生的廢電的方式主要是利用內(nèi)燃機(jī)帶動發(fā)電機(jī)進(jìn)展發(fā)電。所承受的內(nèi)燃機(jī)以雙燃料內(nèi)燃

5、機(jī)28%6 所示為一小型沼氣發(fā)電設(shè)備。沼氣生物脫硫技術(shù)的應(yīng)用在德國一些沼氣工程實(shí)行有把握的向沼氣反響器內(nèi)充空氣的方法來脫硫。這種脫硫方法的原理是利用兼性厭氧微生物在微量氧氣(0.1mg/L)存在的狀況下，將硫化物氧化為單質(zhì)硫4Thiobacillus 就是一種典型的脫硫細(xì)菌，它屬于自養(yǎng)細(xì)菌，以無機(jī)硫化物為電子供體，以 CO2 為碳源。導(dǎo)致沼氣發(fā)酵效果下降或停頓產(chǎn)氣。目前較為牢靠的把握方法是承受氧化復(fù)原電位OPR 在線監(jiān)測的方法把握料液的充氧濃度3。德國沼氣工程進(jìn)展的驅(qū)動力近年來德國沼氣工程的快速進(jìn)展，主要得益于以下 2 個(gè)方面。強(qiáng)有力的政策推動近年來德國格外重視可再生能源的進(jìn)展，為了促進(jìn)包括沼

6、氣在內(nèi)的可再生能源的進(jìn)展，制訂了“Renewable Energy Act2022 2022 2022 年由可 1。依據(jù)發(fā)電設(shè)備裝機(jī)容量的不同，制定了不同的上網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)。此外， 20 2022 1 5%。電網(wǎng)運(yùn)營商收購可再生能2022年在德國可再生能源對溫室氣體CO25300萬t Recycling and Treatment of Wastes Ac Ordinance等都對沼氣的進(jìn)展起到了推動作用?？?。表1Table 1 Payments for power from biomass according to new EEG單位：歐分/kWh裝機(jī)容量150kM500kM5MW5MW根本

7、補(bǔ)償額 11.59.98.98.41 664-2 22223 222-*123建熱電聯(lián)產(chǎn)工程，承受熱電聯(lián)產(chǎn)工藝的建工程。完善的質(zhì)檢把握體系保證在德國有一套完善的沼氣工程質(zhì)量把握法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。如安全操作規(guī)程 Regulations Agricultural TradeAssociation Safety Regulations, 歐盟機(jī)械指南EU Machinery Directive, 德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DINStandards等都對沼氣工程適用。Operational Safety Regulations的要求，需要對沼氣工程進(jìn)展防爆監(jiān)控。需要監(jiān)控的系統(tǒng)必需滿足以下要求： 正式投入生產(chǎn)之前以及進(jìn)展大

8、的改造之后必需對系統(tǒng)進(jìn)展檢查；3 1 次； 制訂防爆文件； 每年對員工開展培訓(xùn)；而防爆文件的制定必需包含以下內(nèi)容： 易爆位置地圖； 設(shè)備正常狀況下的操作與開關(guān)程序； 非正常狀況下的操作和故障處理程序； 自動操作系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)手動操作程序； 檢查和維護(hù)方法說明； 沼氣發(fā)生泄漏和存在爆炸危急時(shí)緊急處理預(yù)案及通知； 操作步驟或流程圖； 維護(hù)記錄及檢查清單； 防爆措施說明； 事故檢查報(bào)告?zhèn)浒浮?ATEX Gudielines 要求只有通過ATEXEx 標(biāo)志。 Directive 要求，生產(chǎn)商對該設(shè)備的說明必需與CE CE 標(biāo)志強(qiáng)制認(rèn)證制度。在德國，沼氣工程從申請建設(shè)到投入使用有一套嚴(yán)格的程序： 業(yè)主編

9、制工程建設(shè)可行性爭辯報(bào)告； 向政府提出申請； 獲得批準(zhǔn)，依據(jù)批準(zhǔn)的可行性爭辯報(bào)告進(jìn)展工程建設(shè)； 工程完工，試運(yùn)行 2 個(gè)月； 向檢測機(jī)構(gòu)提出檢測申請； 檢測機(jī)構(gòu)派出人員現(xiàn)場檢測； 檢測人員寫出工程評價(jià)報(bào)告； 通過認(rèn)證，工程進(jìn)入正常運(yùn)行。通過檢測機(jī)構(gòu)的復(fù)查，才允許運(yùn)行。用設(shè)備，推斷的依據(jù)就是設(shè)備上的認(rèn)證標(biāo)志。對中國沼氣工程進(jìn)展的幾點(diǎn)建議提出幾點(diǎn)建議。5依據(jù)德國的成功閱歷，為使沼氣等可再生能源發(fā)電在較短時(shí)間內(nèi)在中國有一個(gè)快速進(jìn)展，關(guān)鍵在于如何有效的使這些政策得以落實(shí)。20 多施工方面，尚無統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。這是導(dǎo)致目前中國沼氣工程建設(shè)質(zhì)量使用等難以實(shí)施有效的監(jiān)視6。3加大適用技術(shù)的研發(fā)與推

10、廣。德國目前使用的厭氧反響器絕大多數(shù)為全混能被四周的土地消納，不會排入水體對環(huán)境造成污染。開展工作。M. K?ttner. Biogas in agriculture and industry potentials, present use andperspectives J. Waste Management World, 2022, 1: 83-90P.Weiland.AnaerobicwastedigestioninGermany-Statusanddevelopments J. Biodegradation, 2022, 11: 415-421Samir Kumar Khanal, Ju-Chang Huang. OPR-based oxygenation for sulfidecontrol in anaerobic treatment of high-sulfate wastewater J. Water Research, 2022, 37: 2053-2062Janssen AJH, Ma SN, Lens P, Lettinga G. Performance of a sulfide-oxidizing expanded-b