山西省朔州市應(yīng)縣的陶瓷企業(yè)生產(chǎn)線，所使用的天然氣中有一部分是生物質(zhì)氣體燃料——生物天然氣。這些生物天然氣是應(yīng)縣投運的生物天然氣工業(yè)直供項目提供的。該項目以牛糞等糞污為原料，采用中溫厭氧發(fā)酵、凈化提純等技術(shù)，產(chǎn)出了甲烷濃度高達(dá)98%的生物天然氣，通過燃?xì)夤芫W(wǎng)直接供給應(yīng)縣陶瓷產(chǎn)業(yè)集群。目前，該項目二期正在抓緊實施，將在一期基礎(chǔ)上增加預(yù)處理系統(tǒng)和厭氧罐裝置，可以消納秸稈、餐廚垃圾等有機(jī)廢棄物。
生物質(zhì)氣體燃料是以生物質(zhì)為原料生產(chǎn)的可燃?xì)怏w，主要成分包括甲烷、氫氣、一氧化碳等。近日，中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)會生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)分會秘書長張大勇在接受科技日報記者采訪時說，發(fā)展生物質(zhì)氣體燃料，不僅可以解決城鄉(xiāng)各類有機(jī)廢棄物產(chǎn)生的環(huán)境污染問題，還可以通過構(gòu)建農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式，發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，全面推進(jìn)鄉(xiāng)村振興。生物質(zhì)氣體燃料在生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生額外的碳排放，可替代化石燃料使用，減碳效果顯著，是實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的有效途徑之一。
變廢為寶，有機(jī)垃圾生成綠色燃?xì)?/strong>
根據(jù)工藝，生物質(zhì)氣體燃料可分為生物天然氣(沼氣)、生物質(zhì)熱解氣、生物質(zhì)氫氣等。
生物天然氣是以畜禽糞便、農(nóng)作物秸稈、城鎮(zhèn)有機(jī)生活垃圾、工業(yè)有機(jī)廢棄物等為原料，通過厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，經(jīng)凈化提純后與常規(guī)天然氣成分、熱值完全一致的綠色低碳清潔可再生燃?xì)狻?/p>
生物質(zhì)熱解氣是通過熱化學(xué)反應(yīng)，將秸稈、果木剪枝和有機(jī)垃圾等生物質(zhì)轉(zhuǎn)換成可燃?xì)怏w，同時產(chǎn)生生物炭、木醋液等副產(chǎn)品。凈化后熱解氣有效成分主要為一氧化碳、氫氣和甲烷，可用于炊事、供暖、發(fā)電或生產(chǎn)甲醇等化工產(chǎn)品。
生物質(zhì)氫氣由生物質(zhì)制氫制備。生物質(zhì)制氫具體可分為生物質(zhì)熱解氣化重整制氫、生物質(zhì)高溫直接氣化制氫，以及生物質(zhì)在超臨界水中氣化制氫等。
這其中，我國生物質(zhì)熱解氣化行業(yè)雖起步較早，但尚未形成規(guī)模效益;而我國生物質(zhì)制氫仍停留在實驗室階段。“目前，國內(nèi)生物天然氣技術(shù)基本成熟，具備產(chǎn)業(yè)化發(fā)展條件。”中國農(nóng)業(yè)大學(xué)教授程序說。
資源豐富，生物天然氣市場規(guī)?？捎^
“我國生物天然氣產(chǎn)業(yè)從2015年開始發(fā)展，已初步形成規(guī)模。”張大勇說。
數(shù)據(jù)顯示，2020年我國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)新增投資約1960億元，其中生物天然氣新增投資約120億元。粗略測算，我國生物天然氣年開發(fā)潛力在1500億—2000億立方米，萬億市場投資規(guī)模，目前年產(chǎn)量約3億立方米，發(fā)展空間巨大。國家《關(guān)于促進(jìn)生物天然氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的指導(dǎo)意見》提出，到2025年，生物天然氣年產(chǎn)量超過100億立方米;到2030年，生物天然氣年產(chǎn)量超過200億立方米。生物天然氣配套設(shè)施包括原料的收儲運、預(yù)處理、發(fā)酵轉(zhuǎn)化、凈化提純、燃?xì)饧胺柿陷斶\等環(huán)節(jié)，以生物天然氣產(chǎn)品、裝備、服務(wù)體系等環(huán)節(jié)構(gòu)成的產(chǎn)業(yè)鏈正在逐步形成，一旦產(chǎn)業(yè)鏈完全打通，預(yù)計整個市場規(guī)模將達(dá)萬億元以上。
程序指出，我國可用于生產(chǎn)生物天然氣的農(nóng)作物秸稈、畜禽糞污、餐廚垃圾、農(nóng)副產(chǎn)品加工廢水等各類城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物資源較為豐富，全國不乏成功且頗具亮點的項目。
例如，上文提到的應(yīng)縣投運的生物天然氣工業(yè)直供項目，綜合效能已經(jīng)顯現(xiàn)。
據(jù)介紹，該項目建成后年可處理牛糞糞污20萬噸，年產(chǎn)沼氣1000余萬立方米，通過脫碳提純，可年產(chǎn)生物天然氣460萬立方米，年產(chǎn)沼液11.7萬噸。該項目落地運行，變廢為寶，解決了當(dāng)?shù)丨h(huán)境難題，為加快推進(jìn)畜禽糞污資源化利用發(fā)揮了重要支撐作用。
而在東北，中國石油天然氣集團(tuán)有限公司落戶大慶油田的首個秸稈制生物天然氣中試基地近期生產(chǎn)運行穩(wěn)定，6月6日的沼氣日產(chǎn)量達(dá)2000立方米以上，其中甲烷含量高于50%、生物天然氣純度高于95%，生產(chǎn)效率是國家標(biāo)準(zhǔn)的4倍，主要效率指標(biāo)處于國內(nèi)外領(lǐng)先水平。
2021年，飛鶴產(chǎn)業(yè)集群“生態(tài)循環(huán)化綜合利用項目”正式投運，實現(xiàn)對風(fēng)干秸稈和禽畜糞污進(jìn)行厭氧發(fā)酵，制取生物天然氣和有機(jī)肥，僅黑龍江省齊齊哈爾市克東縣一地，就年產(chǎn)生物天然氣700萬立方米。
面臨挑戰(zhàn)，加快行業(yè)發(fā)展需要統(tǒng)籌協(xié)調(diào)
生物質(zhì)氣體燃料，可以填補(bǔ)我國石油、天然氣的缺口，并且可以支撐今后的持續(xù)清潔能源體系建設(shè)。發(fā)展生物質(zhì)氣體燃料是一種既適應(yīng)我國當(dāng)前、又適應(yīng)未來能源需求的有效措施。
張大勇認(rèn)為，目前我國生物質(zhì)氣體燃料產(chǎn)業(yè)剛剛起步，還面臨著諸多挑戰(zhàn)，比如政策支持體系不完善，產(chǎn)業(yè)處于發(fā)展初期，生產(chǎn)成本高，產(chǎn)品消納存在一定的市場壁壘，需要可落地的政策來保障產(chǎn)品消納;原料供應(yīng)保障能力有待提升，目前尚未建立“誰污染、誰付費”“誰產(chǎn)生、誰付費”“誰處理、誰受益”的有償處理機(jī)制，經(jīng)濟(jì)可承受的原料收集保障模式仍有待探索;相關(guān)工藝技術(shù)水平有待提高，目前我國生物天然氣厭氧發(fā)酵技術(shù)和設(shè)備大多從國外引進(jìn)，對我國原料的適應(yīng)程度較低。國產(chǎn)設(shè)備在系統(tǒng)整體效率、穩(wěn)定性、裝備可靠性等方面仍與國外先進(jìn)水平存在差距，關(guān)鍵設(shè)備依賴進(jìn)口，導(dǎo)致項目整體建設(shè)和運營成本相對較高。“目前生物質(zhì)氣體燃料生產(chǎn)成本較高，成本約為3.2元/立方米，相較于天然氣門站價格1.8元/立方米，價格存在倒掛現(xiàn)象。”張大勇說。
程序也指出，受商業(yè)模式不清晰、產(chǎn)業(yè)鏈不夠完善、產(chǎn)氣率低、沼液難處理和經(jīng)濟(jì)性偏低等因素制約，雖然國內(nèi)生物天然氣新增投資不斷增多，但投入產(chǎn)出尚不成正比。
為此，張大勇建議：“針對生物質(zhì)氣體燃料生產(chǎn)過程的關(guān)鍵技術(shù)問題，應(yīng)以企業(yè)為主體，科研機(jī)構(gòu)為載體，行業(yè)組織統(tǒng)籌協(xié)調(diào)開展攻關(guān)，并隨著行業(yè)發(fā)展，形成一批行業(yè)認(rèn)可、高水平、高知名度的裝備生產(chǎn)企業(yè)。”行業(yè)還需引入國家綠色發(fā)展基金等，引導(dǎo)更多社會資本進(jìn)入，加快行業(yè)發(fā)展。
他認(rèn)為，還應(yīng)建立行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及檢測認(rèn)證體系。目前，我國生物質(zhì)氣體燃料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)尚不健全，亟須制定實施覆蓋工程設(shè)計、施工建設(shè)、運行管理、并入管網(wǎng)、污染物排放、設(shè)備制造等產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)，推進(jìn)工程、企業(yè)、產(chǎn)品認(rèn)證等認(rèn)證體系建設(shè)，建設(shè)行業(yè)檢測認(rèn)證中心，提高行業(yè)發(fā)展水平。中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)會生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)分會正在制定有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，建設(shè)零碳能源認(rèn)證平臺等，規(guī)范行業(yè)發(fā)展。（記者 李 禾）
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