利用畜禽粪便及农村生活垃圾中的有机废弃物生产有机肥和车用沼气替代石油示范项目可行性研究报告(编辑修改稿)

利用畜禽粪便及农村生活垃圾中的有机废弃物生产有机肥和车用沼气替代石油示范项目可行性研究报告(编辑修改稿)内容摘要：

、上海等 12 个城市和地区作为清洁汽车示范城市。 目前，北京有 72 座加气站， 2 万多辆利用畜禽粪便及 农村 生活 垃圾中的有机废 弃 物生产 有机肥和 车用沼气替代石油示范项目 17 公交车和出租车在使用燃气。 使用燃气不仅可以明显减少污染物的排放和保护环境，而且可以显著降低燃料的成本，因此，有越来越多的城市和车辆转向使用燃气。 但目前国内的燃气汽车把用的燃料多为压缩天然气和液化石油气，这些均为不可再生的资源。 中国能源发展 “ 十一五 ” 规划提出，天然气占一次能源消费总量的比例将在５年内提高 %，到 20xx 年达到 ％。 受消费 水平 快速增长的拉动，我国天然气勘探开发呈现快速发展 的 趋势。 07 年 中国天然气 产量 亿立方米 ， 与上年相比增长 了 ％。 从国家天然气发展总体规划看， 到 20xx 年 使用 天然气 的 城市 将 发展到 270 个。 本 世纪中期，全国 65％的城市都将 用 上天然气。 此外，各级地方政府在发展城市燃气方面也非常积极 ， 预计未来 15 年中国天然气需求 量将 呈爆炸式增长，平均增速达 11％一 13％。 预计到 20xx年天然气需求量 将达到 1000 亿立方米， 而此时 产量约 800 亿立方米，缺口将达到 200 亿立方米以上；到 2020 年天然气需求量将超过 20xx亿立方米左右，而产量仅有 1000 亿立方米，另外的 50％将依赖进口。 由此可以看出 ， 我国 天然气的生产增长远低于需求增长。 天然气和液化石油气资源的严重缺乏，造成了车用气的供应十分紧张。 因此，以有机废弃物生产车用沼气，做为新型可再生能源有着广阔和市场前景。 有机 肥市场预测 目前 XXXX 市 的有机肥市场有广阔的需求，约 100 万亩的土地需要有机肥施用和改良土壤结构，有机肥总需求高达 150 万吨以上，目前本项目年产沼渣沼液 有机肥 肥 万吨，市场需求高于市场供给量，可以确保完全被市场所消化 利用畜禽粪便及 农村 生活 垃圾中的有机废 弃 物生产 有机肥和 车用沼气替代石油示范项目 18 根据国际银行研究，人均国民收入达到 1000～ 20xx 美元时，汽车拥有量增长 将 进入高峰期。 随着汽车的大量普及，车用燃料的消耗将不断增加。 截至到 20xx 底，我国 人均 GDP 达到 2042 美元， 已超过 20xx美元， 20xx 年中国人均 GDP 更是达到 2461 美元，这标志着我国已经开始进入“汽车时代”，并意味着我国在车用燃料能源的需求上正逐步进入高峰期。 现在 我国机动车消耗的石油 量已 占全国石油 消 耗 总 量 的三分之一。 据预测， 到 20xx 年 和 2020 年机动车的燃油需求分别为 亿吨和 亿吨，为当年全国石油总需求 量 的 43%和 57%。 因此，石油能源的供应将十分的紧张。 而我国天然气的供应，主要是以民用为主，以保障居民生活用气为第一要务。 在天然气供应不断紧张的形势下，车用燃气必然会越来越紧缺。 根据 目前原油、天然气和发电用煤之间的比价关系，国内约为 1∶ ∶ ，而国际市场约为 1∶ ∶ ，国内天然气价格明显偏低 ；即使是依据国内的原油和天然气的比价关系，在原油价格不断上涨的情况下，天然气 的价格也必将逐步提升；如果要与国际市场接轨，天然气的价格必然会大幅度的提升。 当前国内车用燃气价格变化 去年，国家发改委迫于国际能源价格不断上涨和国内能源消耗迅猛提升的双重压力，已经于 20xx 年下发通知，允许上游油气田供给工业用户天然气的出厂基准价格上调 元 /立方米，相当于上涨 35%，各地均可适当上调工业用气价格。 通知发布后，各地纷纷上调车用天然气价格，上调幅度基本上都在 元 /立方米以上。 从当前车用天然气价格全国普遍大涨的形势来看，影响其价格变利用畜禽粪便及 农村 生活 垃圾中的有机废 弃 物生产 有机肥和 车用沼气替代石油示范项目 19 化的原 因有很多种，其中四个方面是决定性因素：市场需求量、车用汽油和柴油价格、车用天然气的供应量以及新型替代能源的价格。 首先，由于国际原油价格的持续高位运行，导致汽油、柴油价格不断上涨，国内油品供应紧张。 许多国内汽车纷纷改装成双燃料汽车，进而使车用天然气需求量急剧增加，导致当前车用天然气市场供应偏紧。 据权威机构预测，未来车用燃气市场的需求还会进一步加大。 其次，由于国内车用天然气价格是根据与汽油、柴油的性价比，并依据汽油、柴油的市场供应价制定的。 因此，日益高涨的油价为车用天然气价格的提升，提供了十分有利的价格依托。 根据每百公里汽油和天然气的燃油性价比（燃烧值： 1m3 天然气 = 升汽油，而 1 m3天然气一般不超过 元， 1 升汽油售价则已超过 5 元）计算，虽然国内车用天然气行业经历了数次提价，但与 国际市场原油、天然气和发电用煤之间 1∶ ∶ 的比价关系 仍有很大差距。 第三，天然气是煤和石油燃料很好的替代能源，如今应用十分广泛，目前主要应用于民用、工业和车用三个方面。 而且国家首先保证民用气，其次是工业用气，最后才是车用气。 总之，车用天然气供应紧张的局面短期内很难缓解。 最后，虽然新型的车用燃料市场前景广阔，但由 于目前市场份额很小，对车用天然气的替代能力有限，根本对其价格构不成冲击。 相反，新型的车用气体燃料还主要以车用天然气价格为参照来制定自身的价格。 新型车用燃料想对车用天然气价格造成决定性的影响还有很长的路要走。 我公司生产的车用沼气销售对象主要是国内车用燃气经销商，因此，我们十分有必要了解燃气经销商的市场采购价格。 目前天然气的利用畜禽粪便及 农村 生活 垃圾中的有机废 弃 物生产 有机肥和 车用沼气替代石油示范项目 20 采购成本在每立方米 元 元之间，而其终端销售价为 元/立方米。 随着未来国内车用燃气的消耗量不断增加，车用气的价格还会不断 上升。 依据汽油和天然气的燃烧性价比及成品油的价格走势得出预测，未来三到五年，车用燃气价格将在 元 /立方米之间。 如果车用天然气达到 元 /立方米的终端零售价格，其采购成本有可能突破 元 /立方米。 车用沼气是不可多得的可再生能源，作为天然气的替代品，其主要成分是 CH4,含量占 97%以上，和天然气的成分基本一样。 因此，利用车用沼气项目缓解气源紧缺问题就是一条非常有发展前途的途径。 由于本项目是车用沼气项目，目前市场上也没有车用沼气销售，因此车用沼气的出厂价 格依据车用天然气价格制定，现在确定为 元 /立方米。 因为车用气终端供应商的利润空间在 元 /立方米左右，照此计算，未来车用沼气销售价有可能高达 元 /立方米，价格上升空间很大。 综上所述，未来车用沼气的价格也将随着车用天然气价格的上升而水涨船高，甚至由于其具有清洁新能源的优势从而使终端销售价格更高，发展车用沼气前景广阔。 因此，开发利用可再生新型车用燃料就成为能源科技发展的必然趋势。 而在欧美国家，车用沼气作为可再生新型清洁能源，无论是技术开发还是市场应用都已经十分成熟。 车用沼气技术的开发必将 成为我国发展新型能源的一条重要途径。 利用畜禽粪便及 农村 生活 垃圾中的有机废 弃 物生产 有机肥和 车用沼气替代石油示范项目 21 第四章 产品方案及生产规模 将有机废弃物厌氧发酵后，产生的沼气经净化提纯压缩后做为车用燃料，沼液沼渣经稳定化处理后用做农用 有机 肥料。 (1)主产品：车用沼气 日产车用沼气 120xx 标方 年产车用沼气 400 万标方 (2)副产品：沼液 有机 肥 日产沼液 有机 肥 380 吨 年产沼液 有机 肥 万吨 沼气经过提纯达到国家规定的车用标准后方可使用。 我国 尚无车用沼气国家标准，因此，车用沼气将参照《车用压缩天然气（ GB1804720xx）》的国家标准。 表 4－ 1 车用压缩天然气国家标准（ GB1804720xx） 项目 技术指标 高位发热量（ MJ/m3） 总硫（以硫计， mg/m3） ≤ 200 硫化氢（ mg/m3） ≤ 15 二氧化碳（ yCO2，％） ≤ 氧气（ yO2，％） ≤ 利用畜禽粪便及 农村 生活 垃圾中的有机废 弃 物生产 有机肥和 车用沼气替代石油示范项目 22 水露点（℃） 在汽车驾驶的特定地理区域内，在最高操作压力下，水露点不应高于－ 13℃；当最低气温低于－8℃，水露点应比最低气温低5℃。 注：本标准中 气体体积的标准参比条件是 ， 20℃ 有机废弃物经过一段时间的厌氧发酵后，残留的液体称为沼液肥，也称沼气发酵残留物。 由于沼气发酵是在密闭条件下进行厌气分解，减少了氨态氮的损失，因此，保存了养料，提高了肥效。 沼液肥水经过充分发酵后，不但可以杀灭其中的病菌和微生物，同时还含有丰富的多种作物所需的营养物质，如氮、磷、钾，以及多种生物活性物质，如氨基酸、微量元素、植物生长刺激素、 B 族维生素和某些抗生素等，是一种速效的优质 有机 肥料。 本项目所采用的原料经发酵后，沼液中的各种有机物含量如表 42所示。 表 4－ 2 沼液中各种成份的最佳含量 成分 干物质 总氮 氨 磷 钾 PH 氨在氮中的比例 含量 8（ %） 81 沼液中还会含有镁，铜，硼和钠，并且这些东西对于农作物的需求量是足够丰富的。 利用畜禽粪便及 农村 生活 垃圾中的有机废 弃 物生产 有机肥和 车用沼气替代石油示范项目 23 第五章 工艺技术方案 车用沼气的生产原料是各种有机废弃物，其来源非常广泛，例如农村 生活垃圾、作物秸秆、畜禽粪便、食品加工废弃物和市政污泥等。 我国是世界上人口最多的国家， 20xx 年，我国城市 生活垃圾的产生量为 亿吨。 同时，我国也是世界上最大的农业国家，作物秸秆年产生总量在 7 亿吨左右，畜禽粪便排泄量在 20 亿吨 /年左右。 此外，全国各地建有许多污水处理厂，产生的市政污泥量也很大。 这些废弃物目前都没有得到有效的处理和利用，对环境造成了严重的影响。 厌氧发酵生产沼气工程均采用当地的各种有机废弃物为原料。 车用沼气工艺系统主要包括两部分：一是有机废弃物厌氧发酵系统，二是原产沼气的净化提纯压缩系统。 厌氧发酵工艺技术概况 厌氧发酵工艺技术分为干式发酵和湿式发酵 两种。 干式发酵工艺技术 厌氧干发酵又称高固体厌氧消化，在传统的厌氧消化工艺中固体含量通常较低，而高固体消化中固体含量可达到 20%～ 35%。 高固体厌氧消化主要优点是单位容积的产气量高、需水量少、单位容积处理量大、消化后的沼渣不需脱水即可作为肥料或土壤调节剂。 随着固体浓度的加大，干发酵工艺中需设计抗酸抗腐蚀性强的反应器，同时还得解决干发酵系统中输送流体粘度大以及高固体浓度带来的抑制问题。 湿式发酵工艺技术 利用畜禽粪便及 农村 生活 垃圾中的有机废 弃 物生产 有机肥和 车用沼气替代石油示范项目 24 湿式完全混合厌氧消化工艺（即湿式工艺）的应用最早也最为广泛。 此工艺条件下固体浓度维持在 15%以下，其液化 、酸化和产气 3 个阶段在同一个反应器中进行，在发酵启动时，加入一定量的水调节含固率。 以上两种工艺技术根据发酵温度的不同又可分为中温 (35℃ )和高温 (55℃ )。 沼气净化提纯工艺技术概况 (1)脱硫工艺概况 目前常见的脱硫工艺技术主要有生物法和物化法。 A 生物脱硫法 沼气中的 硫 可以通过微生物被去除。 大部分的硫氧化细菌都属于硫杆菌属 ,且大多都是自养的 ,即它们可以利用沼气中的 二氧化碳 来满足其 碳 营养的需要 ,主要生成物是单质硫 ,也有部分硫酸根 ,在溶液中形成硫酸会造成腐蚀。 根据沼气中不同的 硫化氢 含量 ,可以往沼气中通入 2%— 6%的空气 ,以满足生物氧化硫化物的需要。 最直接和简单的方法是直接往厌氧消化罐或储气罐中通入一定量的氧或空气并保持一定时间 ,因为硫杆菌随处可见 ,所以并不需要接种。 消化物的表面可以提供给它们一个微观好氧环境和必需的营养以供它们生长 ,并会形成菌落上面附着一层黄色的硫。 适当的温度、反应时间和空气量可以使 硫化氢 减少至 50ppm。 B 物化法 目前物化法应用较普遍的是氧化铁化学吸收法。 由于 硫化氢 易与氢氧化铁、氧化铁反应生成硫化铁 ,此反应是略微的吸热反应 ,最低温度要求 12℃ ,最佳反应温度为 25℃ — 50℃ ,所以需要加热。 因为氯化铁的反应需要一定量的水 ,所以沼气不能太干 ,但是应该避免生成冷凝水利用畜禽粪便及 农村 生活 垃圾中的有机废 弃 物生产 有机肥和 车用沼气替代石油示范项目 25 使球状氯化铁粘在一起 ,减少了反应表面。 产生的硫化铁可以被空气氧化再生 ,生成氧化铁或者氢氧化铁和硫单质 ,再生过程中会放出大量的热 ,因此常常会发生自燃。 由于在氧化铁的表面上会覆盖一层硫单质 ,所以在经过很多次重复使用后 ,就需要更换氧化铁和氢氧化铁。 通常 ,一个装置中配有两个反应床 ,当一个在进行脱硫的过程中 ,另一个可以进行再生。 (2)脱碳工艺技术概况 脱除气体中的 二氧化碳 ，目前应用的主要有两种工艺：化学吸收法和变压吸附法。 A 化学吸收法 化学吸收法是使原料。