科技成果——基于无机械搅拌厌氧系统的生物天然气制备技术 技术类别 零碳技术
适用范围 生物质能废弃物处理领域
行业现状
我国秸秆资源丰富，制备沼气是秸秆资源进行能源化利用的重要途径之一。该技术采用无机械搅拌厌氧系统，在技术上成功克服了秸秆厌氧发酵等技术难题，实现多原料混合厌氧发酵制沼气，并通过持续技术改进降低能耗、维护、人工等成本，突破多种气候区应用限制，有效降低沼气生产成本。该技术建立了从制备、净化、远距离输送工业级沼气的全产业链，使沼气从中间产品转化为终端能源产品，实现沼气的工业化、规模化、商品化利用。目前，该技术已经在山东、河北等地进行应用。 成果简介
1、技术原理
三板模
该技术通过中温厌氧发酵降解农作物秸秆、养殖业畜禽粪便、屠宰废料、餐厨垃圾等废弃物中的有机成分，杀灭有害菌和病原体，并转化为生物能源沼气。通过沼气净化系统去除沼气中的有害气体和二氧化碳，使甲烷浓度大于95%，并用于制备压缩天然气或并入市政天然气管网。同时，将沼液、沼渣用以制备生物质有机肥，替代化学肥料，实现生物质资源的自然循环。
2、关键技术
（1）高效超大型厌氧反应器技术
该厌氧反应器占地面积小，单体反应器容积可实现6000m蛇退步3以上，处理能力可达500吨/天，最高容积产气率≥2.3m3/（m3·d），每天单罐可产沼气1.5万方，能够满足30万人城镇污染治理需求及5万居民能源需求，规模化效益明显；
图1 工艺流程模式图
（2）低耗能、高稳定性沼气循环技术
厌氧反应器采用航空前沿技术-气液固多相流技术搅拌，罐体内无活动件，终生免开罐维修，原料先进先出，并且搅拌耗能大大降低；
（3）工业级沼气的净化、加压、长途运输技术
沼气能够通过管道或中压沼气罐车进行输送，能够对城市燃气管网无法覆盖的农村地区及远距离工业用户持续稳定供应燃气；
（4）沼液循环利用技术
对发酵后的沼气进行重新回收利用，将其与新来原料均匀混合，作为新原料的接种菌种循环利用，减少项目资源消耗并显著提高项目效率。
3、工艺流程
该技术的工艺流程模式见图1，工艺流程系统图见图2.
图2 工艺流程系统图
主要技术指标
1、厌氧罐单体容积≥6000m3；
2、厌氧反应器最大容积产气率≥捕虾笼2.3m3/（m3·d）；
3、沼气输送压力：0-4.5MPa；
4、沼气输送距离：0-40km（按照经济效益计算所得）；
5、大修维护周期≥15年。
技术水平
该技术已获得国家发明专利3项，实用新型专利17项。
典型案例
典型用户：青岛南方国能清洁能源有限公司、青岛中清能生物能源有限公司、潍坊天昊环保科技有限公司等。
典型案例1
案例名称：青岛南方国能清洁能源有限公司
马铃薯馒头建设规模：日产沼气最2万m3。项目建设条件：有适合建设场地，周边25公里范围内有充足有机废弃物，有适宜沼气用户。主要建设内容：建设1座3000m3厌氧发酵罐、1座3500m3厌氧发酵罐、1座150m2投料车间、1台2000m3卫生裤头
方双顶膜干式储气柜、1座1400m3/h沼气加气站及10公里沼气管网。主要设备为秸秆粉碎机、上料泵、厌氧发酵罐、生物脱硫塔、干法脱硫塔、沼气气液分离器、沼气压缩机、沼气运输车等。项目总投资为3500万元，建设期1年。年减排量6000tCO2，年经济效益600万元，投资回收期6.5年。碳减排成本为388元/tCO2。 典型案例2
案例名称：青岛中清能生物能源有限公司
建设规模：日产沼气最大量5万m3医用材料与应用，日处理鸡粪、牛粪、屠宰污泥、咖啡渣等700吨。建设条件：有适合建设场地，周边25公里范围有充足有机废弃物，有适宜沼气用户。主要建设内容：建设2座6200m3厌氧发酵罐，建设1座400m2投料车间、1座96m2锅炉房、1台3000m3双顶膜干式储气柜、1座3400m3/h沼气加气站及1座800m2沼渣处理车间。主要设备为上料搅拌器、上料泵、厌氧发酵罐、生物脱硫塔、干法脱硫塔、气液分离器、沼气压缩机、沼气运输车、固液分离机、锅炉等。项目总投资4500万元，建设期1年。年减排量1.2万tCO2，年经济效益800万元，投资回收期7年。减排成本为250元/tCO2。
市场前景
根据国家可再生能源中长期发展规划目标，到2020年计划建成规模化沼气工程16000座，年产沼气140亿m3，每年减排温室气体1.5亿吨二氧化碳。该技术相对传统大型沼气工程，具有稳定性高、运行成本低的优点，在不依靠政府补贴的情况下，可以实现沼气工程完全商业化运行，发展前景广阔。预计未来5年内，约有3%的沼气工程将采用本技术，年产沼气量约10亿m3，可形成年碳减排能力188万tCO2。
