关于德国典型沼气发电技术及其借鉴.doc

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1、关于德国典型沼气发电技术及其借鉴作者：何荣玉宋玲玲孟凡茂　　论文关键词：沼气发电工程沼气发电技术德国借鉴　　论文摘要：以5处沼气发电工程为例，介绍了德国典型的沼气发电技术，其普遍采用“混合厌氧发酵、沼气发电上网、余热回收利用、沼渣沼液施肥、全程自动化控制”的技术模式，通过该模式的实施，最终实现发酵原料的全方位综合利用；并通过电、热以及沼渣沼液的外售给工程运行带来收益，最终实现市场化运行。通过对此次考察相关情况的介绍与总结，以期为我国大中型沼气工程的发展提供一些借鉴。　　0引言　　德国是目前世界上沼气工程发展最为成功的国家之一，在该国《可再生能源法》等相关法律、法规的引导和刺激下，沼气主

2、要用于发电上网。截止至2008年，德国已建成沼气工程3900处，总装机容量达1400MW，其中装机容量在2MW的沼气厂有40家，最小装机容量为50kWt”。为了学习借鉴德国先进的沼气技术以及运行管理方式，在由可再生能源及能源效率伙伴关系计划(REEEP)资助的“大中型沼气工程市场化运营管理模式研究”项目支持下，北京能环公司等一行5人于2009年10月11～20日期间对德国相关沼气发电工程进行了参观考察。本文以5处沼气发电工程为例，介绍了德国典型的沼气发电技术，以期为我国大中型沼气工程的发展和应用提供一些借鉴。　　1德国典型沼气发电工程　　1．1KleinSehweehlen沼气发电工程

3、　　KleinSchwechten沼气发电工程位于德国柏林郊区一农场，由农场主投资建设，于2006年建成并运行。该工程采用两步湿发酵工艺，发酵原料为玉米青储、谷物、干草、牛粪，实现热电联产．发电装机容量为350kW。主要工艺流程如图1所示。　　　　固体原料经进料机器搅拌均匀后进入水解酸化池，液体原料由泵泵入水解酸化池，池中设有潜水搅拌器将原料搅拌均匀，并有加热系统，使得池中料液温度保持25℃，水力停留时间(HRT)为2～3d．同时添加化学脱硫剂进行原位脱硫；水解酸化后料液经切割泵进入体化CSTR反应器进行厌氧发酵。发酵周期为30d，池内料液TS为6％，池内设有加热系统，使得料液温度保持

4、40，产生的沼气经反应器顶部储气膜暂存后进入发电机组发电。其中发电量的6％～7％由农场自用．其余并入电网，多余的沼气通过火炬燃烧；产生的沼渣、沼液流入储存池，一定时期后外运作为肥料施用于附近农田。　　1．2FarmWiesenau沼气发电工程　　FarmWiesenau沼气发电工程位于德国柏林郊区一农场，由农场主投资建设，分为两期工程，其中一期工程2006年建成，发电装机容量为500kW．二期工程2007年建成，发电装机容量为1MW。两期工程均采用一步法湿发酵工艺，发酵原料包括玉米青储、谷物、草、牛粪。主要工艺流程如图2所示　　3　　固体原料经进料机器搅拌均匀后直接进入CSTR反应器，

5、液体部分经储液池被泵人CSTR反应器．同时向储液池中添加化学脱硫剂进行原位脱硫；反应器中料液不断被泵入外部热交换器中进行热交换，使得反应器中的料液温度维持在40cI=；料液在CSTR反应器中厌氧发酵21d、发酵后料液进入一体化二次发酵反应器进行30～40d二次发酵，产生的沼气与CSTR反应器中产生的沼气在反应器顶部经生物脱硫后于储气膜中暂存，用于发电上网，产生的沼渣沼液进入沼渣沼液池储存，一定时间后外运作为肥料施用于附近田地。　　1．3Friedersdorf沼气发电工程　　Friedersdorf沼气发电工程位于德国柏林郊区一农场，于2005年实现正常运转。该工程采用干发酵工艺，发酵

6、原料为玉米青储、苜蓿、牛粪等，实现了热电联产，发电总装机容量500kW。主要工艺流程如图3所示　　　　玉米青储与苜蓿堆放9d后与牛粪按比例混合．并调节TS至33％，之后用铲车将混合后的原料运送至干发酵仓进行厌氧发酵，发酵周期为24d，共有8个干发酵仓，交替式发酵，每隔3d对其中1个干发酵仓进行进出料；发酵时产生的渗滤液由发酵仓底流入地下水罐，水罐中的加热系统，使罐中液体保持43℃；水罐中的液体由干发酵仓顶部的喷头喷人仓内。保持发酵原料适宜的湿度，同时也可以维持干发酵仓内40℃左右的温度；发酵产生的沼气进入膜储气柜中储存，加压后用于发电上网：发酵残渣可堆肥，腐熟后的肥料施用于附近农田：发

7、电产生的余热除用于水罐中液体的加热外．还用于农场附近学校等公共设施的取暖。　　1．4Schtillnitz沼气发电工程　　Sch5llnitz沼气发电工程建成于2007年，是德国一家能源公司专利工艺的示范工程，该工艺将沼气发酵中的水解酸化阶段和产甲烷阶段分离开。从而实现高原料产气率及沼气中高甲烷含量。采用的发酵原料为玉米青储、草、牛粪，实现了热电联产，发电总装机量250kW。工艺流程如图4。　　　　混合后的发酵原料(TS为12％～14％)由铲车