沼氣提純制取生物天然氣發展前景分析

方 鴿

（開封黃河空分集團，河南 開封 475000）

沼氣是多種氣體的混合物，主要含有甲烷和二氧化碳，甲烷占55%～70%，二氧化碳占30%～45%。沼氣提純制取生物天然氣（以下簡稱沼氣提純）是指利用厭氧發酵處理產生沼氣，經脫硫、脫碳、脫水、加壓等工藝后成為生物天然氣（bio-natural gas，簡稱BNG）進行高效利用。為便于貯存和運輸，進一步壓縮至10～25MPa，即為壓縮天然氣（Compressed Natural Gas，簡稱CNG）。

聯合國工業發展組織的《生物能源戰略（2007）》指出，沼氣可提純為生物天然氣，并可通過壓縮制成CNG供車用。在國外，沼氣提純制取生物天然氣技術成熟，已基本實現產業化。瑞典在全球率先開發車用壓縮天然氣，已有15個城市完全使用車用生物天然氣，瑞士、德國等國家也建設了大量的沼氣提純廠和壓縮車用生物天然氣加氣站［1］。在國內，沼氣資源十分豐富，但利用方式比較傳統，除少數獲得發電上網補貼的企業外，主要為燒鍋爐、發電自用。近年來，出現了較多高產量沼氣工程，日產沼氣量達到10 000～150 000Nm3，遠遠大于企業自用所需的氣量，多余沼氣往往通入鍋爐不完全燃燒甚至直接排放，造成環境污染和資源浪費。在當前節能減排嚴峻趨勢下，沼氣提純生物天然氣是必然的發展趨勢。

1 沼氣提純是發展方向

1.1 符合國家產業政策，是發展可再生能源、改善能源結構的需要

目前，我國已成為第二大能源消費國，化石燃料的生產和使用引起嚴重的溫室效應、酸雨、破壞臭氧層等環境問題。《國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》提出，推動能源生產結構和利用方式變革，推進能源多元清潔發展。繼《天然氣利用政策》實施后，相關部門出臺了《關于發展天然氣分布式能源的指導意見》等一系列政策，表明了中國政府發展“氣體能源”，大力推動節能減排和積極發展低碳經濟的決心和意志。生物天然氣作為一種清潔的氣體能源，以其循環環保、變“廢”為“寶”、副產品可利用、成本低廉、技術成熟易推廣等特點，在補充我國氣體能源不足方面大有作為。

1.2 減少溫室氣體排放的需要

由于日益嚴重的全球變暖趨勢受到世界各國的重視，溫室氣體減排越來越緊迫。2007年在印尼巴厘島召開的聯合國氣候變化大會和2009年的G20峰會都把減少化石能源消耗、發展可再生能源作為首要任務。CH4的溫室氣體效應可達CO2氣體的21倍，全球溫室氣體效應20%來自甲烷。如果沼氣得不到有效利用，就會成為造成溫室效應的元兇。以每日利用沼氣提純制取6萬標準立方米生物天然氣為例，每年減排溫室氣體排放量相當于約45.8萬tCO2，可見沼氣提純對實現我國節能減排目標具有重要意義。

1.3 延長產業鏈，提升附加值，提高企業競爭力

由于世界經濟增速放緩、國內外產品市場低迷、市場競爭不斷加劇，加之受政策調整、補貼標準下降等因素，企業利潤空間受到擠壓。通過提純制取生物天然氣，可以延長公司產品產業鏈，提升產品附加值，是企業提升競爭力的有效手段之一。

2 沼氣提純生物天然氣項目建設的可行性

2.1 政策的可行性

國家政策和法規為沼氣提純項目的發展實施提供了政策保障和支持。

2.1.1《可再生能源中長期發展規劃》中提到，重點發展生物質發電和生物質燃氣。到2020年底，在沼氣發電、生物質燃氣等方面，沼氣綜合利用將達到440億m3。

2.1.2 國家對生物質能源建設項目有項目固定資產投資補助和貸款貼息等扶持方式。

根據《2015年農村沼氣工程轉型升級工作方案》，中央對符合條件的規模化生物天然氣試點工程予以投資補助，每立方米生物天然氣生產能力補助2 500元，目前已有部分企業獲得該補貼［2］。

《關于印發《資源綜合利用產品和勞務增值稅優惠目錄》的通知》（財稅［2015］78號）明確，利用沼氣生產的燃氣作為商品對外銷售，經相關主管部門認定為資源綜合利用產品，可享受增值稅即征即返的優惠政策。

2.2 提純技術的可行性

沼氣提純在西歐（德國、丹麥、瑞典等）一些國家的能源總量的比例為10%左右。沼氣提純技術，如加壓水洗法、化學吸收法、變壓吸附法和膜分離法等技術已實現商業化利用，其中加壓水洗法和變壓吸附法歐洲沼氣提純市場使用率最高，各占1/3。

在國內，沼氣提純技術近幾年逐漸興起，但提純的主要工藝，包括脫硫、脫碳和脫水，在合成氨等工業氣體凈化項目中早已應用廣泛并發展成熟。脫硫方面，可分為干法和濕法兩大類，其中干法以活性炭法和氧化鐵法為主，濕法包括化學法、物理法和物化法。在硫含量低的情況下采用干法脫硫即可，硫含量高的情況下一般以濕式氧化法為主，并采用干法脫硫加以輔助結合。脫碳方面，主要有加壓水洗法、變壓吸附法、膜分離法等物理法和MDEA、碳酸丙烯酯等化學法，其中壓力水洗法和變壓吸附法是較為成熟和穩定的工藝，適用于大型沼氣工程，運行可靠性高，工程經驗多，壓力水洗法甲烷回收率更具優勢［4］。脫水方面，在國內的加氣母站均設有脫水裝置，一般采用物理吸附脫水法。經過上述工藝，可使凈化氣達到GB17820-2012天然氣（或GB18047-2000的車用燃氣）標準，凈化后的產品氣進入城市燃氣管網（或加壓至25MPa對拖車加氣）。

3 應用實例

國內目前已建成多個沼氣提純生物天然氣示范項目，如煙臺雙塔4萬方沼氣提純項目、龍口煙臺環能公司3萬方沼氣提純車用燃氣示范項目、南陽天冠10萬方沼氣提純項目等，目前運轉良好，產品氣供給車用或燃氣管網。煙臺雙塔和南陽天冠沼氣提純項目均被列入國家科技支撐計劃“管道并網高純生物燃氣技術集成研究與模式示范”項目。南陽天冠10萬方沼氣提純項目目前為國內最大。

4 結語

據國家有關部門預測，截止2020年我國的天然氣汽車保有量將達到1000萬輛，而CNG汽車加氣站的數量也將以每年20%的速度飛速遞增。建設沼氣提純項目，產品氣可以送入燃氣管網或送至加氣站供給車用，既可以生產清潔能源，緩解項目所在地區的環保壓力，改善環境狀況，又是企業一個新增長點，可以很好地形成社會、環境，企業經濟、形象的雙重結合。項目所產生的清潔能源（生物天然氣）可減少社會發展對石油等化石能源的依賴，并對節能減排做出貢獻，未來必然有良好的發展前景。

［1］劉程序，朱萬斌.歐盟國家新興的生物天然氣產業［J］. 中外能源，2011（6）：22-29.

［2］李國龍.發改委農業部聯合推動農村沼氣工程轉型升級［N］.農民日報，2015-04-22（01）.