綠 色 能 源 進(jìn) 農(nóng) 家———國家“十一五”計(jì)劃支撐項(xiàng)目“大型養(yǎng)殖場(chǎng)沼氣工程技術(shù)開發(fā)及綜合利用示范”工作紀(jì)實(shí)
黑龍江省依安縣依龍鎮(zhèn)豐林村的空氣總是清新的,街道總是整潔的,幾年前因燃燒秸稈還到處飛揚(yáng)著的粉塵、屋頂上的煙囪如今再也看不到了。這里的農(nóng)民自豪地說:“我們這里取暖、做飯?jiān)缇筒粺斩捓?!”東北農(nóng)業(yè)大學(xué)生物質(zhì)能源研究室的科研成果再一次取得了成功。
以前,高寒地區(qū)沼氣工程難于實(shí)現(xiàn)恒溫發(fā)酵,保溫增溫技術(shù)落后,系統(tǒng)運(yùn)行和管理自動(dòng)化水平不高,產(chǎn)氣效率低,難于實(shí)現(xiàn)能量平衡和正能輸出。德國、丹麥、瑞典、日本等國沼氣工程大多數(shù)采用全混合發(fā)酵工藝,增溫通過沼氣發(fā)電系統(tǒng)余熱、沼氣鍋爐以及燃油爐進(jìn)行加熱反應(yīng)罐體來實(shí)現(xiàn)。國內(nèi)沼氣工程借鑒國外技術(shù),在南方地區(qū)采用全混合發(fā)酵工藝,利用沼氣發(fā)電系統(tǒng)余熱為系統(tǒng)增溫;在高寒地區(qū),尤其是黑龍江省采用上述技術(shù),達(dá)不到恒溫發(fā)酵的要求,產(chǎn)氣效率低,有些大中型沼氣工程靠燃燒煤為沼氣工程系統(tǒng)增溫,運(yùn)行成本高,沒有達(dá)到節(jié)能減排的目的,嚴(yán)重影響了高寒地區(qū)沼氣工程建設(shè)的積極性,減緩了全省新農(nóng)村建設(shè)的步伐。
2006年,黑龍江省科技廳啟動(dòng)實(shí)施“高寒地區(qū)沼氣生產(chǎn)工業(yè)化試驗(yàn)”項(xiàng)目,確定東北農(nóng)業(yè)大學(xué)李文哲教授為該項(xiàng)目的首席專家,他帶領(lǐng)生物質(zhì)能源研究室全體工作人員重點(diǎn)就高寒地區(qū)厭氧發(fā)酵增溫保溫和沼氣冬季運(yùn)行、兩相厭氧發(fā)酵工藝和裝置、高寒地區(qū)優(yōu)良菌種選育、厭氧發(fā)酵微生物繁殖環(huán)境調(diào)控、沼渣沼液綜合利用等技術(shù)問題進(jìn)行攻關(guān),并取得了突破性進(jìn)展。
在此基礎(chǔ)上,2007年,國家“十一五”計(jì)劃支撐項(xiàng)目“大型養(yǎng)殖場(chǎng)沼氣工程技術(shù)開發(fā)及綜合利用示范”課題落戶東北農(nóng)業(yè)大學(xué),國家計(jì)劃撥款900萬元,在“高寒地區(qū)沼氣生產(chǎn)工業(yè)化試驗(yàn)”研究成果基礎(chǔ)上,進(jìn)行技術(shù)集成與創(chuàng)新,建設(shè)“北大荒牛業(yè)熱電聯(lián)產(chǎn)大型沼氣示范工程”。此項(xiàng)工程以黑龍江省依安縣依龍鎮(zhèn)豐林村為試點(diǎn),將發(fā)電與供氣相結(jié)合,從根本上解決農(nóng)村能源利用方式、改善農(nóng)民居住環(huán)境,推動(dòng)新農(nóng)村建設(shè)。工程占地面積6500平方米,建筑面積1000平方米,發(fā)酵總?cè)莘e2000立方米,落地干式儲(chǔ)氣囊600立方米,配套140千瓦發(fā)電機(jī)組1臺(tái)。實(shí)現(xiàn)了年處理糞污8110噸,年產(chǎn)沼氣36.5萬立方米,年發(fā)電35.44萬度、年產(chǎn)有機(jī)肥1050噸,年二氧化碳減排1834噸。
項(xiàng)目執(zhí)行過程中,在黑龍江省科技廳與東北農(nóng)業(yè)大學(xué)的大力支持下,2008年,東北農(nóng)業(yè)大學(xué)生物質(zhì)能源研究室與哈爾濱良大實(shí)業(yè)有限公司合作,共同成立了“良大生物質(zhì)能源東北農(nóng)大研發(fā)中心”,該中心致力于走產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合之路,將先進(jìn)技術(shù)與科研成果快速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化,為黑龍江省乃至全國提供沼氣工程開發(fā)與技術(shù)示范,在科技成果推廣方面發(fā)揮了巨大作用。2009年12月20日,良大生物質(zhì)能源東北農(nóng)大研發(fā)中心完成示范工程建設(shè)并啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn),沼氣發(fā)電供應(yīng)北大荒牛業(yè)冷庫。這是我國第一個(gè)由科技部立項(xiàng)的大型沼氣示范工程,也是我國第一個(gè)采用兩相厭氧發(fā)酵工藝的大型沼氣工程。該工程的建成預(yù)示著在厭氧發(fā)酵工藝技術(shù)方面,我們已經(jīng)掌握了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù):一是利用兩相厭氧發(fā)酵技術(shù)解決大中型沼氣工程發(fā)酵穩(wěn)定性差、發(fā)酵濃度低、產(chǎn)氣效率低的問題;二是利用厭氧發(fā)酵增溫保溫技術(shù)解決高寒地區(qū)沼氣工程冬季難于穩(wěn)定產(chǎn)氣問題,實(shí)現(xiàn)高寒地區(qū)沼氣周年穩(wěn)定生產(chǎn);三是利用發(fā)酵原料預(yù)處理技術(shù)解決含纖維動(dòng)物糞便發(fā)酵速度慢,難于資源化綜合利用問題;四是利用沼渣制地膜和生物有機(jī)肥技術(shù)解決發(fā)酵剩余物資源化綜合利用問題。
該工程的主要特點(diǎn)是采用兩相厭氧發(fā)酵工藝,兩相厭氧發(fā)酵工藝的本質(zhì)特征是實(shí)現(xiàn)了生物相的分離,即通過調(diào)控產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相反應(yīng)器的運(yùn)行參數(shù),使產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相成為兩個(gè)獨(dú)立的處理單元,各自形成產(chǎn)酸微生物和產(chǎn)甲烷微生物的最佳生態(tài)條件;配有污泥回流系統(tǒng),使菌種得以高密度地保持在發(fā)酵罐內(nèi);對(duì)發(fā)酵罐采取了良好的保溫措施,利用發(fā)電余熱對(duì)發(fā)酵原料增溫,確保35℃中溫發(fā)酵。從而大幅度提高沼氣產(chǎn)氣率及其運(yùn)行穩(wěn)定性。
由于是國家支撐計(jì)劃科研項(xiàng)目,工程建設(shè)中考慮了示范工程在實(shí)驗(yàn)研究方面的特殊要求,在料液輸送方式、發(fā)酵液回流方式、各種運(yùn)行參數(shù)獲取、控制系統(tǒng)人機(jī)對(duì)話界面等方面進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì),以滿足系統(tǒng)運(yùn)行過程中的跟蹤研究,進(jìn)而掌握系統(tǒng)能耗與產(chǎn)能的能量平衡條件,為確立我國大型沼氣工程的建設(shè)模式提供技術(shù)參數(shù)。建設(shè)過程中完全采用國內(nèi)最先進(jìn)的沼氣工程建設(shè)材料和技術(shù),確保工程質(zhì)量達(dá)到示范要求。項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)為利用地源熱、太陽能為沼氣工程增溫保溫技術(shù),高濃度兩相厭氧發(fā)酵技術(shù),發(fā)酵原料增效處理技術(shù),沼氣發(fā)酵余熱循環(huán)利用技術(shù)。項(xiàng)目轉(zhuǎn)化技術(shù)填補(bǔ)國內(nèi)空白,將上述技術(shù)在大中型沼氣工程集成應(yīng)用在世界范圍內(nèi)處于先進(jìn)水平,經(jīng)過黑龍江省重大科技攻關(guān)項(xiàng)目“高寒地區(qū)沼氣生產(chǎn)工業(yè)化”的研究和示范,各單項(xiàng)技術(shù)都有所應(yīng)用,技術(shù)整合轉(zhuǎn)化,可實(shí)現(xiàn)沼氣工程增溫?zé)嵝蚀蠓忍岣撸l(fā)酵水力停留時(shí)間由原來的20—30天縮短為15天,容積產(chǎn)氣率達(dá)到1—1.5立方米/(立方米.d),提高發(fā)酵率1.5倍。
該項(xiàng)目的實(shí)施,改善了生態(tài)環(huán)境,改良了土壤生態(tài)、減少了二氧化碳的排放量,治理了大型養(yǎng)殖場(chǎng)的糞便以及屠宰加工廠廢棄物污染問題;提高了農(nóng)民的生活用能水平,一改過去村民柴草做飯的習(xí)慣,向農(nóng)戶提供了生產(chǎn)生活必需的清潔能源,消除了以往燃燒秸稈過程中所潛在的火災(zāi)事故隱患;改善了農(nóng)村的居住環(huán)境,為我省新農(nóng)村建設(shè)、泥草房改造、高寒地區(qū)大中型沼氣工程建設(shè)等重大舉措提供了典型示范的佐證。與此同時(shí)培養(yǎng)、鍛煉了一大批科研人才,為高??蒲袑?shí)力的提高、公司的發(fā)展,積淀了豐厚的科研成果。對(duì)提高企業(yè)形象以及綜合競(jìng)爭(zhēng)能力具有重要作用。
依安縣依龍鎮(zhèn)豐林村大型沼氣工程得到了省市領(lǐng)導(dǎo)的充分重視,黑龍江省副省長(zhǎng)于莎燕、齊齊哈爾市主要領(lǐng)導(dǎo)都親臨項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)檢查、指導(dǎo),對(duì)于取得的成果給予了充分的肯定和高度的評(píng)價(jià),并計(jì)劃在全省范圍內(nèi)新建一批試點(diǎn)項(xiàng)目,將泥土房改造、沼氣工程、生物質(zhì)壓塊燃料相結(jié)合,大力推廣“豐林模式”……在取得的成績(jī)面前,這個(gè)團(tuán)隊(duì)并沒有滿足于現(xiàn)狀,來自我校多學(xué)科、多專業(yè)的他們非常重視與八一農(nóng)大、黑龍江省農(nóng)機(jī)工程研究院、微生物研究所等相關(guān)單位進(jìn)行專業(yè)協(xié)作,并以我校為中心形成合力,從而在全國范圍內(nèi)具有核心競(jìng)爭(zhēng)力。他們先后承擔(dān)黑龍江省重大課題、國家863課題、“十一五”計(jì)劃支撐課題;在“十二五”期間還成功申請(qǐng)“寒冷地區(qū)干濕耦合發(fā)酵氣熱電聯(lián)供技術(shù)集成與示范”項(xiàng)目,據(jù)該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人之一、我校工程學(xué)院副教授關(guān)正軍介紹說,該項(xiàng)目的研發(fā)將從前只針對(duì)某一種農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物進(jìn)行發(fā)酵的做法改良為拓展原料范圍、綜合利用農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物進(jìn)行發(fā)酵,從而對(duì)生物質(zhì)能源的區(qū)域化發(fā)展、產(chǎn)業(yè)化推廣有著重大的意義。此舉也為生物質(zhì)能源的未來發(fā)展開辟了空間,預(yù)計(jì)完成后,農(nóng)村的城鎮(zhèn)化水平將會(huì)有進(jìn)一步提高,以沼氣生產(chǎn)為核心的產(chǎn)業(yè)鏈條將會(huì)更加成熟,讓我們拭目以待。(本報(bào)記者 徐彥貝)