沼气发电

技术简介：

沼气发电作为一种新型的发电方式，与其它发电方式相比，具有以下不同之处。以下将从几个方面对沼气发电的特点进行分析。

一、原料来源广泛

沼气的主要燃烧成分是甲烷，由产甲烷厌氧消化有机物产生。因此，只要有机物存在的地方，再配以适合的环境条件，就会有甲烷的生成。例如，人畜的粪便、有机工业废水、垃圾填埋场、农作物秸秆等都可用作沼气产生的原材料。目前，我国生猪、家禽和牛等畜禽养殖业粪便排放量约18亿吨，实际排出污水总量约200亿吨，可生产沼气约500亿立方米；全国工业企业每年排放的（可转化为沼气）有机废水和废渣约25亿立方米，可生产沼气约100亿立方米。随着畜禽养殖业和工业企业的发展，沼气的生产量还会增加。以一个60万人口的城镇为例，每天产生垃圾约600吨，产生沼气1万立方米左右，可以供1000千瓦的燃气机组进行发电。城市越大，垃圾中含的有机物越多，产生的沼气量也就越多。我国人口众多，适合做这样项目的垃圾填埋场也很多。

二、可再生能源

用沼气进行发电，不用担心会有枯竭的一天。据统计，至2002年底，世界剩余石油探明储量为1407.04亿吨。根据世界已探明的化石能源储量推算，石油还可使用40～50年，天然气还可使用60～70年，煤炭则能维持225年左右。可见，化石能源将越来越紧张，而以沼气为代表的可再生生物质能源的寿命几乎是无限的，只要太阳存在，绿色生命存在，沼气也将存在。

三、对发电机组的要求更高

用燃料直接燃烧做功发电的发电机组有两种：一种是燃油发电机组，另一种是燃气发电机组。燃油发电机组包括柴油发电机组和汽油发电机组。由于柴油和汽油都是标准的燃料，因此就不会存在燃料在汽缸内燃烧不同步的问题，也不会有爆震的产生，控制系统也就简单许多。燃气发电机组根据燃烧成分也分为两种：一种是燃烧天然气的发电机组，一种是燃烧生物质气的发电机组。沼气发电机组属于第二种，由于沼气温度、压强和成分的不稳定性，一般大于300千瓦的机组都要加装防爆震系统，而天然气质很稳定，只是在功率很大时才加装防爆震系统。一般来讲，纯沼气发电机组比天然气发电机组的要求高，它的控制系统要更好。沼气发电机组需要经常调整空燃比，天然气发电机组则不用。所以，能够用沼气作燃料的发电机组都可以用作天然气的发电机组，而用天然气作燃料的发电机组则不一定能用作沼气的发电机组。

四、对气质的要求高

每种燃气发电机组对燃气的要求不同，下面主要以西班牙的高斯科尔燃气发动机为例来进行介绍（见表1和表2，略）。

通过对表1和表2的分析可以得出：沼气发动机对气质的要求比天然气发动机更高，它要求有更低的污染物浓度。

五、清洁、污染少

沼气中含有少量的硫化物，经气体预处理后硫化物的含量已经降到很低的浓度，基本上不会对环境造成影响。而构成煤炭有机质的元素除有碳、氢、氧、氮和硫外，还有极少量的磷、氟、氯和砷等元素。煤炭燃烧时，氮在高温下转变成氮氧化合物和氨，以游离状态析出，对空气造成影响，同时还会形成二氧化硫（SO2）等酸性气体，随烟气排放，形成酸雨，危害动物、植物生长及人类健康。煤炭燃烧后，形成的固体废弃物和飞灰如果处理不好也会对环境造成影响。

以下为沼气发电与常规燃煤发电对环境的污染排放比较（见表3）。

表3：50000千瓦电厂的污染排放比较

单位：吨/年

发电类型 SO2 NOx CO2 灰 渣微粒 微粒 常规燃煤发电 8043 5060 294237 125000 35000 428 沼气发电 7 971 124129 0 0 21 沼气/燃煤比率 0 19% 42% 0 0 5%

从表3可以得出：功率相同的电厂，燃煤发电比沼气发电产生了更多的污染物，特别是在SO2、灰、渣方面，沼气发电几乎为零。据国家环保总局环保公报显示，2006年全国二氧化硫排放量2588.8万吨，比上年增长1.5%。如果我们加大沼气等生物质气的发电比例，对于减少二氧化硫将会是一个很大的帮助。

六、高效节能，节水省地

一般的火力发电厂燃烧煤炭后，只产生一种产品，就是电。在发电过程中，大量的热能被循环水带走，排放到大气中，能源的利用率为30%～35%，这意味着每产出1兆焦耳的电能，就有2兆焦耳的热量白白浪费掉。现在用沼气发电，国内燃气机的发电效率约为30%，国外先进机组可达40%，如果通过热复用装置（废气锅炉）吸收废气的热能进行热电联产，整个沼气的能量利用率可达80%以上，由于是就地转换，就地供应，没有中间环节的损耗，其客户端能源利用效率大大提高，实现真正意义上的节能。

燃煤电厂用蒸汽轮机进行发电要消耗大量的水源。以一座1000兆瓦火力发电厂为例，每日的耗水量约为10万吨，而沼气发电只需要循环冷却水，耗水量仅为常规电厂的30%左右。燃煤电厂工艺复杂，设备繁多，占地面积大。燃气电厂厂房简单，占地面积小，仅为常规燃煤电厂的30%～40%。

七、建设规模小，建站灵活，工期短

建立小型的沼气发电站可以在几周或几个月内实现，并且可根据需求的发展随时增加和扩建，有利于资金的回收与周转。而一般的燃煤电站都需要2～3年才能完成，整个工程很复杂，初期的投资也非常大。如正在筹建的石柱火电厂规模为2台30万千瓦的发电机组，项目总投资27亿元，预计两年时间完工。大规模的燃煤电站投资上百亿，建设周期更长。

水力发电与沼气发电相比规模更大，以广东新丰江水电站为例，电站装机容量为29.25万千瓦，坝址以上集水面积5740平方公里，总库容138.96亿立方米，大坝坝顶长440米，最大坝高105米，坝顶高程124米。工程的土方量为72.5万立方米，石方80万立方米，混凝土99.9万立方米，耗用钢材10337吨，水泥193500吨，木材72200立方米，淹没耕地11933公顷，迁移人口10.6万人。工程于1958年7月开工，1960年8月第一台机组发电，1962年土建工程竣工，1976年完成第4台装机。同时，水电站还会对地质造成影响，新丰江水库蓄水后，库区连续发生诱发地震。1959年大坝建成蓄水不久即出现频繁小震；1960年5月当水位蓄至81米时，出现了烈度为5度的地震，7月水位达90米时出现6度地震；1961年按8度地震对大坝加固，1962年3月19日正当第一期加固完成，水库水位达110.5米时发生了震级为6.1级的地震，震中烈度为8度，这次地震，在13～18号坝段高程108米附近产生了长达82米的上下游贯穿性裂缝，2、5、10号坝段，在同一高程附近出现了不连续的水平裂缝。为确保大坝安全，对大坝进行了第二期抗震加固，并增建了泄水隧洞，最后达到设计烈度9.5度的标准。截至1986年底，新丰江大坝附近记录到的地震次数达30万次，其中烈度大于2度的有1.3万次。

技术的应用领域前景分析：

沼气发电在投资、环保、节能、可持续发展等方面都具有很好的优势。如果我国在保持燃气机组价廉的同时，开发出性能更加稳定、发电效率更高的机组，则我国的沼气发电事业将取得更好的发展。

经济收益分析：

厂房条件建议：

备注：

技术简介：

沼气发电作为一种新型的发电方式与其它发电方式相比到底有什么不同之处呢？下面将从几个方面对沼气发电的特点进行分析。

一、原料来源广泛

沼气的主要燃烧成分是甲烷，由产甲烷厌氧消化有机物产生，所以只要有机物存在的地方，再配以适合的环境条件，就会有甲烷的生成。例如人畜的粪便、有机工业废水、垃圾填埋场、农作物秸秆等都可用作沼气产生的原材料。目前我国生猪、家禽和牛等畜禽养殖业粪便排放量约18亿t，实际排出污水总量约200亿t，可生产沼气约500亿m3；全国工业企业每年排放的（可转化为沼气）有机废水和废渣约25亿m3，可生产沼气约100亿m3。今后随着畜禽养殖业和工业企业的发展，沼气的生产量还会增加。以一个60万人口的城镇为例，每天产生垃圾约600t，产生沼气1万m3左右，可以供1000kW的燃气机组进行发电。且城市越大，垃圾中含的有机物越多，产生的沼气量也就越多。我国人口众多，适合做这样项目的垃圾填埋场也很多。

二、可再生能源

用沼气进行发电，不用担心会有枯竭的一天。据统计，至2002年底世界剩余石油探明储量为1407。04亿t。根据世界已探明的化石能源储量推算，石油还可使用40～50年，天然气还可使用60～70年，煤炭则能维持225年左右。可见，化石能源将越来越紧张，而以沼气为代表的可再生生物质能源的寿命几乎是无限的，只要太阳存在，绿色生命存在，沼气也将存在。

三、对发电机组的要求更高

用燃料直接燃烧做功发电的发电机组有两种：一种是燃油发电机组，另一种是燃气发电机组。燃油发电机组又包括柴油发电机组和汽油发电机组。由于柴油和汽油都是标准的燃料，因此就不会存在燃料在汽缸内燃烧不同步的问题，也不会有爆震的产生，控制系统也就简单许多。燃气发电机组根据燃烧成分也分为两种：一种是燃烧天然气的发电机组，一种是燃烧生物质气的发电机组。沼气发电机组就属于第二种，由于沼气温度、压强和成分的不稳定性，一般大于300kW的机组都要加装防爆震系统，而天然气质很稳定，只是在功率很大时才加装防爆震系统。一般来讲，纯沼气发电机组比天然气发电机组的要求高，它的控制系统要更好。沼气发电机组需要经常调整空燃比，天然气发电机组则不用。所以，能够用沼气作燃料的发电机组都可以用作天然气的发电机组，而用天然气作燃料的发电机组则不一定能用作沼气的发电机组。

四、对气质的要求高

每种燃气发电机组对燃气的要求不同，下面主要以西班牙的高斯科尔燃气发动机为例来进行介绍，见表1和表2（略）。

通过对表1和表2的分析可以得出：沼气发动机对气质的要求比天然气发动机更高，它要求有更低的污染物浓度。

五、清洁、污染少

沼气中含有少量的硫化物，经气体预处理后硫化物的含量已经降到很低的浓度，基本上不会对环境造成影响。而构成煤炭有机质的元素除有碳、氢、氧、氮和硫外，还有极少量的磷、氟、氯和砷等元素。煤炭燃烧时，氮在高温下转变成氮氧化合物和氨，以游离状态析出，对空气造成影响，同时还会形成二氧化硫（SO2）等酸性气体，随烟气排放，形成酸雨，危害动物、植物生长及人类健康。煤炭燃烧后，形成的固体废弃物和飞灰如果处理不好也会对环境造成影响。

以下为沼气发电与常规燃煤发电对环境的污染排放比较，见表3。

表350000kW电厂的污染排放比较单位：t/年

发电类型 SO2 NOx CO2 灰 渣微粒 微粒

常规燃煤发电 8043 5060 294237 125000 35000 428

沼气发电 7 971 124129 0 0 21

沼气/燃煤比率 0 19% 42% 0 0 5%

从表3可以得出：功率相同的电厂，燃煤发电比沼气发电产生了更多的污染物，特别是在SO2、灰、渣方面，沼气发电几乎为零。据国家环保总局环保公报显示，2006年全国二氧化硫排放量2588。8万t，比上年增长1。5%。如果我们加大沼气等生物质气的发电比例，对于减少二氧化硫将会是一个很大的帮助。

六、高效节能，节水省地

一般的火力发电厂燃烧煤炭后，只产生一种产品，就是电。在发电过程中，大量的热能被循环水带走，排放到大气中，能源的利用率为30%～35%，这意味着每产出1MJ的电能，就有2MJ的热量白白浪费掉。现在用沼气发电，国内燃气机的发电效率约为30%，国外先进机组可达40%，如果通过热复用装置（废气锅炉）吸收废气的热能进行热电联产，整个沼气的能量利用率可达80%以上，由于是就地转换，就地供应，没有中间环节的损耗，其客户端能源利用效率大大提高，实现真正意义上的节能。

燃煤电厂用蒸汽轮机进行发电要消耗大量的水源。以一座1000MW火力发电厂为例，每日的耗水量约为10万t，而沼气发电只需要循环冷却水，耗水量仅为常规电厂的30%左右。燃煤电厂工艺复杂，设备繁多，占地面积大。燃气电厂厂房简单，占地面积小，仅为常规燃煤电厂的30%～40%。

七、建设规模小，建站灵活，工期短

建立小型的沼气发电站可以在几周或几月内实现，并且可根据需求的发展随时增加和扩建，有利于资金的回收与周转。而一般的燃煤电站都需要2～3年才能完成，整个工程很复杂，初期的投资也非常大。如正在筹建的石柱火电厂规模为2台30万kW的发电机组，项目总投资27亿元，预计两年时间完工。大规模的燃煤电站投资上百亿，建设周期更长。

水力发电与沼气发电相比规模更大，以广东新丰江水电站为例，电站装机容量为29。25万kW，坝址以上集水面积5740km2，总库容138。96亿m3，大坝坝顶长440m，最大坝高105m，坝顶高程124m。工程的土方量为72。5万m3，石方80万m3，混凝土99。9万m3，耗用钢材10337t，水泥193500t，木材72200m3，淹没耕地11933hm2，迁移人口10。6万人。工程于1958年7月开工，1960年8月第一台机组发电，1962年土建工程竣工，1976年完成第4台装机。同时，水电站还会对地质造成影响，新丰江水库蓄水后，库区连续发生诱发地震。1959年大坝建成蓄水不久即出现频繁小震；1960年5月当水位蓄至81m时，出现了烈度为5度的地震，7月水位达90m时出现6度地震；1961年按8度地震对大坝加固，1962年3月19日正当第一期加固完成，水库水位达110。5m时发生了震级为6。1级的地震，震中烈度为8度，这次地震，在13～18号坝段高程108m附近产生了长达82m的上下游贯穿性裂缝，2、5、10号坝段，在同一高程附近出现了不连续的水平裂缝。为确保大坝安全，对大坝进行了第二期抗震加固，并增建了泄水隧洞，最后达到设计烈度9。5度的标准。截至1986年底，新丰江大坝附近记录到的地震次数达30万次，其中烈度大于2度的有1。3万次。

技术的应用领域前景分析：

沼气发电在投资、环保、节能、可持续发展等方面都具有很好的优势，如果我国在保持燃气机组价廉的同时，开发出性能更加稳定、发电效率更高的机组，则我国的沼气发电事业将取得更好的发展。

经济收益分析：

厂房条件建议：

备注：