盈和瑞环境科技王明明:秆原料的沼气生产技术难点及解决方案-北极星火力发电网

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2019年5月9日-10日，由中国产业发展促进会生物质能产业分会主办的2019全国规模化生物天然气技术创新交流大会在河北石家庄召开。

“木质素把纤维素和半纤维素包裹在里面，形成天然的物理屏障，在造气生产和水解发酵过程中，木质素还可以跟纤维素和半纤维素形成竞争性吸附，加大这个难度。有机质厌氧发酵的相对速率，半纤维素、纤维素和木质素它的降解速率是非常的慢，所以玉米、高粱、黑麦这些有机质为原料的沼气工程，它的停留时间会50到90天的这个停留时间，甚至会更长。”北京盈和瑞环境科技股份有限公司执行总裁王明明在2019全国规模化生物天然气技术创新交流大会上发表了重要讲话。北极星电力网、电力头条APP对大会进行全程直播。

专题：2019全国规模化生物天然气技术创新交流大会

以下为发言实录：

王明明：各位尊敬的领导、来宾，大家中午好！今天给大家带来的题目分享是秸秆原料的沼气生产技术难点及解决方案。

早在2012年，盈和瑞环境在河北做过纯秸秆的沼气项目，这个项目规模不是很大，大概有1000方，从开始调试，到系统完全崩溃，大概就持续了不到半年的时间，遇到很多的问题，产气量少、管道堵塞等问题。经过研究发现，我们需要一种高效的预处理技术，后来我们跟德国合作伙伴做了项目改造，通过微生物预处理的技术，彻底改变这个项目的状况，实现了原料的多样性，像小麦秸秆等一些纤维性原料也得到非常成功的应用。今天给大家做分享。

秸秆沼气的技术难点。中国和欧洲的原料存在一些差异，欧洲最常见的早期的原料是全株的青贮玉米，淀粉可以在玉米颗粒当中储存非常的充分，欧洲的这个原料粉碎非常小，大概5到8毫米，非常的均匀有利于压缩做成青贮，所以青贮玉米是非常完美的能源作物，也就是沼气生产的原料。

中国生产原料情况，早期中国的原料不含玉米棒子，可能是干玉米秸秆，粉碎粒径长短不一样，2到3cm或者5到10公分，所以，沼气生产难度比欧洲更高一些。

再从秸秆原料本身的结构、成份和降解性能做一个分析，秸秆原料利用的有机成分主要是纤维素、半纤维素和木质素，纤维束和半纤维素是可以被厌氧降解，产生沼气，但是木质素是不可被厌氧降解可利用的。木质素把纤维素和半纤维素包裹在里面，形成天然的物理屏障，在造气生产和水解发酵过程中，木质素还可以跟纤维素和半纤维素形成竞争性吸附，加大这个难度。

我们看有机质厌氧发酵的相对速率，半纤维素、纤维素和木质素它的降解速率是非常的慢，所以玉米、高粱、黑麦这些有机质为原料的沼气工程，它的停留时间会50到90天的这个停留时间，甚至会更长。

为什么慢，我们知道大分子的有机质，从大分子最后慢慢的转化成沼气主要有四个步骤，第一个是水解，第二个是产算，第三个是乙酸化，最后是CH4、C02，导致整个的工程停留时间就比较长。

我们讲秸秆都是干化，纤维发生干缩，细胞水分减少，我们知道水是水机制、微生物还有酶等一些介质，参加到水里面去，那物料将会产生大大的降解程度。

原料的本身特性，还有可能影响到降解的性能，我们拿水稻和玉米秸秆的对比，水稻秸秆比玉米更难以进行沼气生产，一个是灰分，还有蜡质，这都比玉米秸秆高，灰分的主要成分也就是二氧化硅，而且高蜡质含量，也就是可降解的难度高。

如果我们秸秆不经过处理直接进入到厌氧发酵罐中，管内会形成浮渣，浮渣并不可怕，可怕的是担心这个浮渣和厌氧结合导致结壳生产沼气失败，所以往往需要更高的搅拌功率和强度以及能耗，第三点也就是管道会出现堵塞情况，会导致反应速率慢，产气率低，这样会导致它的工程投资高、运行成本高，使项目的盈利能力就相对比较差一些。

讲一下解决方案，目前来讲主要是通过预处理的方式，来加速水解速率。我们预处理的技术分类，一个是机械破碎，它也得是其他的预处理的一个前提。第二个来讲就是化学预处理，包氧化、氢氧等等。还有在德国柏林和北京建立的实验室，针对中国原料的特点，也做大研究，也申请相关发明的专利。这是我们实验室研究的对象，大家可以看是水稻秸秆、粪草结合的，还有秆和玉米秸秆，我们从才过南部运来棕油果壳都是很难进行沼气生产的原料。

这是在实验室的研究，做了不同的原料在水解前后的对比，干玉米秸秆还有水稻秸秆，芦苇，芦苇也可以通过水解的方式，实际上就是把它进行了秸秆原料水解，酸化预处理，这里面富含大量的挥发酸VFA的液体。

像国际能源署发布《提高沼气生产的原料预处理技术》介绍，有相关的研究，这个技术可以把甲烷含量产能提高26%。

秸秆原料的原始状态，经过水解处理之后变成右边的状态，发生一些透明的状况。实际上就是纤维性的成分，得到水解。

水解至于它发生了什么，实际上我们是模仿了牛的瘤胃，是一个粉碎的过程，先进入到瘤胃，秸秆会被水解酸化，呈现大量的挥发性的脂肪酸。那这个技术的优势在哪，第一可以把停留时间缩短，我们对比了常规的工艺跟厌氧水解结合，把厌氧停留时间大大缩短HRT25到30天，运行能耗低，整体的搅拌不需要那么强了，所以搅拌机的强度和装机功率都可以达到降低。另外就是系统更加稳定，中间这张图片可以看到，乙酸产量更高，还有抗霉变，还有产能提高，相对于常规的甲烷浓度要提高3%到5%，这个水解在当中产生二氧化碳的气体并没有混入到沼气当中，相对甲烷浓度比常规的甲烷浓度要高一些，大概3%到5%的产能。最后由于停留时间短，可以减少投资。

介绍几个应用案例，早期投资厂的投资人希望获得更廉价的原料，比如说草、秸秆，他们就有在前面增加预处理的需求，这些项目都是后来改造提升的项目。

这个是在欧洲最早的一个应用技术的项目，是05年做了一个改造。德国另外一个项目是Naumburg项目，应用了这个秸秆之后，有机符合率比较高，大概是5公斤，还有青贮玉米以及秸秆放。这是在国内的应用，在山东德州做的第一个纯秸秆原料，在2014年我们就完成了一期的验收，达到了我们沟通的产气值。另外一个项目，在河南的永城粮盈，是养猪场尿泡粪和小麦秸秆，规模大概是2MW，所以我们对这个技术也是非常有信心的。

最后一个项目就是大家可能明天要参观的就是三河天龙，它日产气量大概是3.3万方的粗沼气，明天在现场可以去看，也可以大家进一步的交流。

作为盈和瑞专业的技术工程公司，在目前行业的背景或者创业模式的情况下，我们想通过技术手段尽量把项目投资节省下来，然后我们以较低的运行成本获得更高的项目产出，争取让这个项目实现盈利能力，这样才能让生物天然气行业得到发展，最终实现共赢共生，谢谢大家！

（发言为电力头条APP根据速记整理，未经本人审核）

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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