欧洲沼气工程技术

深度对比|欧洲沼气究竟领先我们多少？

编者按

通过对比欧洲与我国沼气工程发展现状及各自技术特点，本文提出了欧洲大型沼气工程技术国产化尝试方向，阐述了沼气工程监测技术对于促进沼气工程自动化运行的重要意义，并介绍了沼气工程监测系统在沼气工程中的应用。

一、欧洲沼气工程技术现状

欧洲沼气工程技术发展较早，始于20世纪70年代，目前已是世界上沼气厂最普及的地区。欧洲的沼气工程技术主要以高浓度有机废弃物联合消化工艺（CSTR）为主，绝大多数配备热电联产系统。

欧洲沼气工程具体的技术特点如下：

①重视原料复配，产气率高

欧洲沼气工程原料不仅包括牛粪、猪粪、鸡粪等畜禽粪便，还有玉米、马铃薯等能源作物，以及屠宰场废弃物、城市餐厨垃圾、城市污泥等。通过这些原料的混合和合理复配，可以提高原料中

的碳、氮含量，并调整出可使产气率最高的碳氮比。德国90%以上的农场沼气工程采用混合原料发酵。

②工艺统一，热电联产，效益高

在德国和丹麦，90%以上沼气工程选用CSTR工艺，统一的工艺有利于制定统一的技术标准和管理办法，同时便于接管运营后续服务的开展。

热电联产指产出的沼气主要用于发电，33%~37%的能量转换为电能，在发电的过程中产生大量的余热，用于CSTR加热和农场或社区供热，提高了沼气的利用效率，增加了沼气工程的经济效益。

③实现自动控制，运行管理便捷

利用厌氧消化系统专用的自动控制系统与软件，实现沼气工程的自动化管理和远程监控，节省大量人力的同时又提高了工程生产效率。比如国内一万头牧场大型沼气工程，操作管理人员达30人之多，而同等规模沼气工程中欧洲利用远程监控系统只需1~2人。

④沼渣沼液及时还田，杜绝二次污染

沼渣、沼液贮存期约3~6个月，施于周围农田。许多农场建的沼气工程多采用2个发酵罐串联发酵，其中第一个发酵罐贮存并在其中连续产气，同时该罐还兼做沼气贮气装置。贮存在第二个发酵罐的料液经过一段时间后被排放出来，然后作为有机肥喷施到农田里，所以不存在废液二次污染问题。

此外，沼气工程配套设备与技术装备先进，如进料设备、搅拌设备、脱硫设备、沼气存储设备、热电联产设备、沼气工程监测成套设备等优良性均处于世界沼气行业的领先地位，并且沼气工程自动化程度高。沼气工程无论规模大小全部只需一人管理即可稳定运行，节省人力资源，降低运行成本。

二、我国沼气工程技术现状

中国沼气建设同样起步于20世纪70年代，至今已有30多年的发展史，中间经历了快速发展期和回落阶段，如今也已步入了新的发展局面。

我国沼气工程技术具有如下特点：

①工艺类型多，效率普遍不高

我国在发展沼气工程的过程中，在户用沼气方面取得了较大成就，而大中型沼气工程由于缺乏行业权威组织统一的技术指导，南北方地区差异较大，各地分别用土法建沼气工程，发酵温度低，缺搅拌，沼气产气率低。

②产品利用率低，经济效益差

我国建大中型沼气工程开始以处理废弃物和生产能源为出发点，而不是以充分利用资源为出发点，在工艺设计中对产品的应用重视不够，包括有机肥的生产、沼气发电余热的利用等。在产品产量低、使用率低的情况下，工程的经济效益自然就差，这也是我国沼气工程发展缓慢、运行困难的根本原因。

③工程设备化低，生产方式落后

受限于技术水平和成本控制，普遍采用传统的现场加工安装的方式，没有实现工程的设备化和标准化，传统安装方式工期长，难维护，不便于检修，质量难保障。同时，进出料方式落后，手动操作管理，不但需要人工较多，而且外观不佳，影响厂区整体环境。

三、欧洲沼气工程技术国产化方法

近年来，国内沼气工程技术的进步有目共睹，例如根据本地的温度环境及原料等综合情况选择合适的工艺，沼液沼渣综合利用，杜绝二次污染等。

笔者认为，为了使我国能尽快达到欧洲沼气发展水平，我们还可以在以下两个方面进行尝试：

①走原料集约化道路

目前我国的沼气工程原料比较分散，多数以自己供给为主，这样的原料比较单一，且不能维持大型沼气工程的产气需要，重复建设，浪费严重。所以我们在设计沼气工程时，充分考虑当地的原料资源，如工业废水、生活垃圾、生活污水、工厂废料，农畜粪便等，将这些有用的资源全部为我所用，在当地单独建立一个大型的沼气工厂。

②走自动化道路

我国目前的沼气生产基本靠人力装料，人员监控，没有使用自动化设备来进行生产，所以效率较低，且生产维护成本较高，难以推广。因此，我国的沼气生产应该走自动化道路，实现自动装料出料，自动监控发酵、存储及输送，这样我国的沼气生产才能提高效率，且有利于推广。

此外，沼气工程本身有公益的性质，可以走“企业自筹资金，申请国家资助，利用国际援助，引进投资运营”的模式，提高项目建设水平，确保项目的收益。

四、沼气工程监测系统在沼气工程中的应用

沼气工程监测技术是促进沼气工程自动化、智能化运行的关键因素。近年来，我国关于推动沼气工程向工业化、智能化、自动化方向发展的呼声日益高涨。农业部也曾于去年11份在武汉召开了国际农业废弃物资源化利用全流程信息化管理培训班，并组织参观了国内沼气工程远程监测领域的先行企业湖北锐意自控。

沼气工程监测系统以气体成分和流量传感器为依托，集成监测设备，同时结合软件开发技术，把沼气工程运行过程中的关键参数与互联网连接起来，进行信息传递，将沼气工程与业主、操作者、管理部门联系起来，以实现对沼气及附属产品生产销售的智能化识别、定位、跟踪、监控、服务、管理和决策。

大中型沼气工程监测方案Gasboard-9230

早在2013年，湖北锐意自控自主研发的沼气工程物联网系统就经湖北省科技厅鉴定达到国际先进水平，并获得了工信部物联网发展专项资助。目前，该系统已实现了多个省市沼气工程的远程监控。

红外气体分析仪(防爆型）在大型沼气工程现场的应用

沼气工程监测系统在沼气工程验收、监督、运行中，扮演者不可或缺的重要角色，是沼气工程管理和运行可靠的数据来源。在实际应用中，业主可根据沼气工程流量、成分数据，指导确定沼气工程的运行参数；另一方面，该系统可分省、市、县、业主四级网络访问权限，对各大中型沼气工程数据进行统计报表和历史趋势分析。

总的来说，沼气工程监测系统的作用主要体现在以下两点：

①提高沼气工程管控水平和生产效率

对沼气工程生产全程进行在线监测，通过监测数据可及时发现并解决设备问题，排除运行故障；通过系统优化，能提高产气量、提升脱硫效率、热电联产效率，掌控沼气生产质量，实现沼气工程管理科学化、运行智能化，同时节约劳动成本，降低能耗，提高沼气工程总体生产效率。

②保障沼气工程运行安全

通过沼气工程物联网智能预警系统和视频监控，能对运行参数异常、设备故障、操作违规和灾害天气发出警报，及时通知操作人员和管理人员，如:沼气站内烟雾探测报警、水位超高报警、沼气泄漏、物料过载报警，无关人员误入、违规操作报警等，能排除人员伤亡、工程损坏、起火爆炸

等安全隐患，有效保障沼气工程运行安全。