沼氣應(yīng)用：瑞典開出世界首列沼氣火車
到瑞典旅游的乘客，可以登上了世界上第一列用沼氣發(fā)動的火車，乘著它在瑞典進行了一趟愉快的旅行。由于沼氣通過腐爛的植物和動物排泄物就可以制造，是一種非常環(huán)保的可再生能源，這列由沼氣發(fā)動的火車也為人類利用生物燃料提供了一個很好的榜樣。
目前每天只開一趟
據(jù)報道，這列環(huán)�；疖囁鶎俟镜氖袌霾拷�(jīng)理彼得·安頓，24日在行進的列車上接受采訪時表示，一切都非常順利。
這趟列車的起點是瑞典首都斯德哥爾摩南部城市林科賓，終點是瑞典東部沿海城鎮(zhèn)瓦斯特韋克。整條線路全長約80公里。根據(jù)計劃，在剛開始運行的一段時間里，列車每天只開一趟。不過，安頓在接受采訪時表示：“我們的最終目標是能夠每天發(fā)車兩趟，甚至比這更頻繁�！�
數(shù)國表示感興趣
據(jù)報道，這列由沼氣發(fā)動的火車只有一個車廂，能容納約60名乘客。它由一列舊的菲亞特火車改裝而成，原來的柴油機引擎被替換成了兩個沃爾沃的氣體引擎。
據(jù)報道，這列火車總共能裝11桶沼氣。利用這些沼氣，火車能持續(xù)運行600公里，最大時速可以達130公里。
安頓表示，當這列火車24日從始發(fā)站開出時，他的內(nèi)心非常激動，因為“它向世人表明，這完全是可行的�！彼�表示，包括印度在內(nèi)的好幾個國家都已經(jīng)對這種火車表示了興趣。
更環(huán)保更便利更安靜
由于沼氣和其他生物燃料一樣，在燃燒過程中能減少產(chǎn)生溫室效應(yīng)的氣體的排放，因此，經(jīng)過引擎改裝的火車變得更加環(huán)保。
彼得·安頓表示，由于火車引擎中燃燒的不是普通的燃料，而是可再生的能源，因此“它為可持續(xù)發(fā)展的運輸系統(tǒng)，提供了一種新的方式。”
除此之外，沼氣的另一個優(yōu)點便是制造的便利性。它不像石油那樣，需要依賴其他國家的出口。只要將腐爛的植物和動物排泄物放入容器中混合，加上水，就可以制造沼氣。將這些沼氣儲存起來，就可以當作燃料使用。
安頓說：“每個社區(qū)都可以建立自己的沼氣制造工廠，這同時也能夠提供新的就業(yè)機會�！�
安頓介紹說，除了環(huán)保和便利之外，利用沼氣發(fā)動火車還有另一個好處，那就是能使火車發(fā)出更少的噪音，讓火車變得更安靜。
據(jù)生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟介紹，從生物質(zhì)燃氣總產(chǎn)能分析，歐盟、中國、美國名列前茅。2011年歐盟沼氣產(chǎn)量為201.7億立方米，其中德國的沼氣產(chǎn)量為101.4億立方米，占歐盟沼氣生產(chǎn)量的50.27%。美國2011年沼氣產(chǎn)量為126億立方米，比2010年增長12.6%。中國2011年沼氣產(chǎn)量約為200億立方米，比2010年增加25%以上。
瑞典率先開始生物質(zhì)燃氣凈化提純制車用生物質(zhì)燃氣和管道生物天然氣，同時，開出了世界上第一輛沼氣火車。目前，在瑞典交通工具的氣體燃料中，沼氣占58%，有100個加氣站，779輛沼氣燃料公共汽車，4500輛汽油、沼氣與天然氣混合燃料小汽車。
目前，歐洲的生物質(zhì)燃氣產(chǎn)業(yè)取得了快速發(fā)展，特別是在財稅政策、技術(shù)裝備、工程規(guī)模、產(chǎn)業(yè)模式、能源替代、環(huán)境效益等方面都已規(guī)范，代表了世界先進發(fā)展水平和模式。
2011年歐盟各國沼氣發(fā)電總量為3290億千瓦時，比2010年增加17.39%，德國98%的生物質(zhì)燃氣工程用于熱電聯(lián)供，2011年，德國生物質(zhì)燃氣發(fā)電總裝機容量為2559MW，沼氣發(fā)電總量為1940億千瓦時，占歐盟沼氣發(fā)電總量的58.99%，比2010年增加19.88%。英國沼氣發(fā)電總量為573億千瓦時，占歐盟沼氣發(fā)電總量的17.42%。德國的生物燃氣凈化提純處理能力最大，2012年達到11.78萬標準立方米每小時（Nm3/h），其次是美國，為7.37萬Nm3/h，瑞典為2.65萬Nm3/h。
在我國，國家發(fā)改委印發(fā)《全國農(nóng)村沼氣發(fā)展“十三五”規(guī)劃》（以下簡稱《規(guī)劃》）提出，到2020年，我國沼氣總產(chǎn)量要達到207億立方米，截至目前，我國沼氣總產(chǎn)量為158億立方米，這意味著未來5年內(nèi)，沼氣總產(chǎn)量將再增31.1%。但《規(guī)劃》也指出，目前我國中小型沼氣工程多數(shù)虧損，要完成上述目標，還需建設(shè)多元投入機制，研究出臺PPP實施細則，積極支持符合標準的企業(yè)從事沼氣項目建設(shè)和管理。不過有業(yè)內(nèi)人士表示，原本就虧損的沼氣行業(yè)引PPP并沒有那么容易，未來還需破除沼氣行業(yè)發(fā)展的制度性障礙，強化科技支撐和監(jiān)管能力。
具體來說，國家發(fā)改委表示，隨著農(nóng)村生活用能的日益多元化，農(nóng)村戶用沼氣使用率普遍下降，廢棄現(xiàn)象日益突出，中小型沼氣工程整體運行不佳，多數(shù)虧損，長期可持續(xù)運營能力較低。此外，現(xiàn)有沼氣工程還面臨原料保障難、儲運成本高、大量沼液難消化、沼氣工程終端產(chǎn)品商品化開發(fā)不足等瓶頸，亟待向規(guī)模發(fā)展、效益拉動、科技支撐等方向轉(zhuǎn)型升級。
為此，我國本次提出，要大力推進沼氣工程建設(shè)和運營的市場化，健全政府和社會資本合作機制，積極引導(dǎo)各類社會資本參與，政府采用投資補助、產(chǎn)業(yè)投資基金注資、股權(quán)投資、購買服務(wù)等多種形式對沼氣工程建設(shè)給予支持。支持地方政府建立運營補償機制，通過項目有效整理打包，提高整體收益能力，保障社會資本獲得合理投資回報。研究出臺PPP實施細則，積極支持技術(shù)水平高、資金實力強、誠實守信的企業(yè)從事規(guī)模化沼氣項目建設(shè)和管理，鼓勵同一專業(yè)化主體建設(shè)多個沼氣工程。
但有業(yè)內(nèi)人士指出，沼氣確實可以進行商品化、產(chǎn)業(yè)化開放，但在價格方面仍然面臨一些難題。中國能源網(wǎng)首席信息官韓曉平告訴北京商報記者，在高成本的助推之下，沼氣發(fā)電的價格居高不下，發(fā)電價格約在0.75元/度，垃圾發(fā)電約0.65元/度，但目前煤電的價格只需0.35-0.5元/度。他表示，沼氣的電價遠遠高于煤電價格，即使現(xiàn)在能用沼氣發(fā)電，民眾也不一定愿意用。
沼氣是可燃性氣體，沼氣中可能含有少量的氧氣，因此輸送管道要求裝阻火器，以確保管道以及反映池收集罐等設(shè)備的安全。
對于這種說法，國家發(fā)改委本次也提出，有的電網(wǎng)公司為了壓制價格，以各種理由阻礙沼氣發(fā)電上網(wǎng)，沼氣發(fā)電上網(wǎng)后也無法享受農(nóng)林生物質(zhì)電價，這些問題造成了沼氣的市場競爭力不強，制約了農(nóng)村沼氣的發(fā)展，必須要從體制機制上解決這一問題。
同樣是巨大的總產(chǎn)量，德國、瑞典等國的生物燃氣來自于大型的商業(yè)化燃氣工程，而且是管網(wǎng)供氣、燃氣發(fā)電或車載燃氣發(fā)電的多極應(yīng)用；而目前在我國，以沼氣為代表的生物燃氣多為農(nóng)戶自用，而且十分分散。新時期，我國通過國家層面的引導(dǎo)重視、良好的示范工程，直接把沼氣等生物燃氣引領(lǐng)到一個全新的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展空間。
7月初，科技部組織探討生物燃氣產(chǎn)業(yè)商業(yè)模式應(yīng)用推進現(xiàn)場會，全國政協(xié)副主席、科技部部長萬鋼出席并指出，大力建設(shè)生物燃氣科技示范企業(yè)和科技產(chǎn)業(yè)化基地，形成生物燃氣戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。那么，為何要把生物燃氣列為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)？生物燃氣大型工程技術(shù)是否成熟？產(chǎn)業(yè)化之路應(yīng)該如何走？我們請專家解讀。
生物燃氣是個大產(chǎn)業(yè)規(guī)�；虡I(yè)化是方向
生物燃氣，也稱生物天然氣，是指從生物質(zhì)轉(zhuǎn)化而來的燃氣，包括沼氣、合成氣和氫氣。目前沼氣生產(chǎn)的量最大，也最有成本和實際應(yīng)用優(yōu)勢，所以一般所說的生物燃氣主要是指沼氣。
沼氣在我國已經(jīng)發(fā)展了幾十年，這次國家對生物燃氣的重視是否表明生物燃氣發(fā)展有了新的方向？為什么說生物燃氣是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)？ 目前我國出現(xiàn)的各種的污染問題，這些對我國國民經(jīng)濟持續(xù)健康發(fā)展的限制作用逐漸顯現(xiàn)。然而，我國擁有豐富的生物質(zhì)資源如農(nóng)業(yè)廢棄物、禽畜糞便和城市生活垃圾等，如果這些資源沒有得到有效利用和處置，將成為危害環(huán)境的主要來源。相反，今天我們可以用科技能把垃圾資源化這就是生物質(zhì)能源，而生物燃氣是其中最重要的類型，也將成為我國未來資源開發(fā)的主要方向。大力發(fā)展以生物質(zhì)能源為代表的清潔能源已經(jīng)成為國家戰(zhàn)略選擇把生物燃氣作為一個產(chǎn)業(yè)做大做強，向規(guī)模化、專業(yè)化、商業(yè)化方向發(fā)展，培育形成生物燃氣戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，開創(chuàng)我國生物燃氣發(fā)展新局面。
我國一直很重視農(nóng)村的沼氣工程建設(shè)，目前在廣大農(nóng)村地區(qū)已經(jīng)較為普遍，為解決農(nóng)村、農(nóng)戶的能源問題起到了巨大的作用，從生物燃氣總產(chǎn)能分析，我國在世界上名列前茅，但是這個量很大程度上基于我國農(nóng)村面積廣大和人口眾多；從產(chǎn)出方式上來看，將近90%的沼氣產(chǎn)自于農(nóng)村，主要以分散的自用自產(chǎn)自消小沼氣工程為主，當然，由于中國各地經(jīng)濟發(fā)展不平衡，部分地區(qū)自用小沼氣在今后一段時間內(nèi)仍需要大力推廣。而在更多的地區(qū)包括農(nóng)村、縣鄉(xiāng)、城郊，無論是新農(nóng)村建設(shè)還是城鎮(zhèn)化的建設(shè)，都具備了沼氣集中生產(chǎn)與供給的條件，生物燃氣走向工程規(guī)�；�、商業(yè)化、專業(yè)化都勢在必行，進而實現(xiàn)沼氣的高附加值、改善村鎮(zhèn)環(huán)境并生產(chǎn)清潔能源。
自用小沼氣一般直接作為燃氣做飯、取暖，沼氣是一種具有較高熱值的可燃清潔燃料氣體，抗爆性能較好，自用沼氣應(yīng)用目前主要為直接燃燒、做飯取暖，其利用價值較低。而沼氣工程的燃氣還可以單獨或并網(wǎng)發(fā)電，可以壓縮制汽車燃料即車用生物天然氣，可生產(chǎn)工業(yè)氣體、化工原料，這些應(yīng)用價值都可以在大型燃氣工程上形成專業(yè)化生產(chǎn)，取得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。這方面歐洲一些國家已經(jīng)做出了很好的探索，值得借鑒。
供熱、發(fā)電、車用燃料沼氣甚至還能驅(qū)動火車，德國98%的生物燃氣工程用于發(fā)電，沼氣工程的平均池容大于2000立方米， 2011年生物燃氣發(fā)電總裝機容量為2559MW，而2012年我國生物燃氣發(fā)電總裝機容量僅約150MW。瑞典率先開發(fā)生物燃氣凈化提純制車用和管道生物天然氣。目前有34家生物燃氣工程生產(chǎn)車用生物天然氣，全國有100個加氣站，779輛沼氣燃料公共汽車，4500輛汽油、沼氣與天然氣混合燃料小汽車。在瑞典交通工具的氣體燃料中，沼氣占58%。同時還開出了世界上第一輛沼氣火車。
大型生物燃氣工程的產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化必須有技術(shù)做前提和保障，我國各大科研院所多年來一直進行生物燃氣工程技術(shù)攻關(guān)，一些生物燃氣大型示范工程建設(shè)，積累了各項關(guān)鍵技術(shù)，比如去除CO2和脫硫的凈化提純技術(shù)、氣體儲存技術(shù)、催化合成技術(shù)等，可以說供氣工程的工藝已基本成熟，但技術(shù)進步的空間還是很大的，這需要不斷攻關(guān)，鼓勵產(chǎn)、學、研結(jié)合，搶占技術(shù)制高點。
沼氣是可燃性氣體，沼氣中可能含有少量的氧氣，因此輸送管道要求裝阻火器，以確保管道以及反映池收集罐等設(shè)備的安全。
萬鋼副主席近日參觀了北京郊區(qū)的大型生物燃氣工程，位于延慶縣德青源北京生態(tài)園是目前亞洲單場存欄最大的優(yōu)質(zhì)雞蛋生產(chǎn)基地，整個生態(tài)園每天產(chǎn)生雞糞210余噸，排出生產(chǎn)生活污水270余噸，德青源采用世界一流生物發(fā)酵技術(shù)和燃氣發(fā)電技術(shù)，將所有的雞糞和污水收集起來，生產(chǎn)沼氣用于發(fā)電，成為全國最大的沼氣發(fā)電廠之一。
德青源二期萬戶綠色燃氣工程項目每天消耗45噸秸稈、糞便等混合原料，可制成純度97%以上的生物甲烷氣（CBG）7560m3，并利用CNG槽車輸送到周邊各村，經(jīng)減壓后灌注到村級氣柜中，經(jīng)村內(nèi)管線輸送到各家各戶。項目的設(shè)計是可滿足延慶縣張山營鎮(zhèn)、康莊鎮(zhèn)39個村莊1.01萬戶的生活用氣問題，而且工程可有盈利。目前已在延慶縣張山營鎮(zhèn)前廟村、蘆鳳營村等開始了送氣服務(wù)。
利用城市垃圾生產(chǎn)沼氣簡單易行費用還低
我國生物燃氣大型化、商業(yè)化必須得考慮成本和產(chǎn)出的比，這樣才會吸引投資和形成良性發(fā)展，歐洲國家非常重視技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新，通過提高產(chǎn)氣效率和設(shè)備穩(wěn)定性、降低制造成本、人工和維護費來降低沼氣工程投資和運行成本。其次是發(fā)展模式問題，丹麥Ribe生物燃氣發(fā)電站以有限公司的形式組建，由相關(guān)的農(nóng)場主們共同合作，也有其他股東，例如屠宰場、地方電力公司和一些公共養(yǎng)老金基金會。這個沼氣站在世界范圍內(nèi)被認可為大規(guī)模系統(tǒng)中最成功的案例之一。
再有就是專業(yè)化的發(fā)展趨勢。生物燃氣系統(tǒng)和其他生物質(zhì)利用方式一樣是個非常復(fù)雜的系統(tǒng)，從原料收集到生產(chǎn)過程再到副產(chǎn)品的利用消納都必須保證中間環(huán)節(jié)的通暢，甚至在必要的時候?qū)Ξa(chǎn)業(yè)鏈進行分化。目前，沼氣工程是作為養(yǎng)殖場的附屬設(shè)施建設(shè)，責任人養(yǎng)殖業(yè)主，核心業(yè)務(wù)是養(yǎng)殖業(yè)，其知識結(jié)構(gòu)不但達不到運行的要求，在原料不穩(wěn)定和沼液沼渣銷路上也經(jīng)常出現(xiàn)問題時，無暇顧及沼氣工程的運營。所以沼氣專業(yè)化運營企業(yè)的建立是必需的。所以，規(guī)模經(jīng)營，綜合利用，降低成本是產(chǎn)業(yè)化發(fā)展運用市場機制的正確途徑。
在我國，建設(shè)大型生物燃氣工程主要取決于原料條件。在原料數(shù)量較多、供應(yīng)穩(wěn)定的地方都適合。比如說，大型養(yǎng)殖場、垃圾處理站、污水處理廠、林業(yè)加工集中區(qū)域等，這些地方原料集中，數(shù)量大，再輔以幾種不同的原料，都可以滿足大型生物燃氣廠的原料需求，從而使生物燃氣的生產(chǎn)成本降低，提高了經(jīng)濟性。
城市垃圾是個令人頭痛的問題，利用垃圾填埋法產(chǎn)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。正受到世界各國的廣泛關(guān)注。瑞典某車用生物天然氣工程就是通過處理瑞典東南部的有機垃圾產(chǎn)生生物燃氣凈化提純后，每年獲得470萬立方米生物燃氣，供應(yīng)給12個加氣站。
能源就在我們身邊。一面是污染環(huán)境的農(nóng)業(yè)廢棄物、城市垃圾，一面是能源需求的旺盛和化石能源的緊俏，兩大令人頭痛的問題如果能科學地結(jié)合在一起，將形成“負負得正”的效應(yīng)。而這個正效應(yīng)的指數(shù)級擴大，在于生物燃氣工程從農(nóng)戶向企業(yè)、從自我消費向市場消費、從農(nóng)村向城鄉(xiāng)結(jié)合的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變。
專家檔案
馬隆龍 博士生導(dǎo)師，973項目首席科學家，中國科學院廣州能源研究所黨委書記、副所長，生物質(zhì)能研究中心研究員。國務(wù)院 “政府特殊津貼”獲得者，“新世紀百千萬人才工程”國家級人選。 “十二五”863計劃“農(nóng)林生物質(zhì)高效轉(zhuǎn)化技術(shù)”主題專家組專家；中國可再生能源學會理事。從事生物質(zhì)高效轉(zhuǎn)化與綜合利用和能源戰(zhàn)略等方面的研究工作發(fā)表論文70余篇，申請國家專利30項，出版專著7部。獲得2008年國家科技進步二等獎、2007年廣東省科學技術(shù)一等獎等。
沼氣是可燃性氣體，沼氣中可能含有少量的氧氣，因此輸送管道要求裝阻火器，以確保管道以及反映池收集罐等設(shè)備的安全。H2S溶于水形成氫硫酸，是屬于二元弱酸，有一定的腐蝕性。因此建議使用不銹鋼材質(zhì)的。
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