江苏沿海地区全秸秆沼气工程建设的实践与思考

Practice and Reflection  To the theme of Pure straw biogas  Project construction on Jiangsu Coastal areas

倪圣亚1陆胜龙1薛民琪2 任彬2

1.盐城市农业委员会，      江苏     盐城 224002;

2.盐城市沿海野生生物研究所， 江苏  盐城 224002

摘  要：秸秆不具有流动性、进出料困难，生产沼气须增加菌剂、氮素、揉切等多项技物支出，成为制约盐城市秸秆沼气发展的问题。本文通过成本测算和分析，重点提出了科学规划、实施沼气标准化并大力开展自主创新（包括自繁自研菌剂、引进新型反应器）等几项对策和建议，为更好地推进江苏省沿海地区秸秆沼气工程建设工作提供了一手的实践经验和依据。

关键词：秸秆；沼气工程；思考

1、引言

秸秆经揉切、加菌剂拌制、堆沤后厌氧发酵制取沼气在技术上已全面成熟，是目前最为有效、实绩显著的秸秆能源化利用技术典范，自推广以来，有效地解决了秸秆的沼气化利用。盐城市首座全秸秆沼气工程也于2009年10月在阜宁三灶乡楼子村一次点火成功。一个50立方米的秸秆沼气工程一次消耗秸秆约5吨，消化15亩的富余秸秆、可供近35户农户1年炊事用气（户·日均1m 3）。沼气发酵与直接燃烧比较，提高了能量的转换和利用效率，秸秆沼气发酵比直接燃烧能量利用效率提高0.2-0.9倍。沼肥还田使农作物秸秆中的营养元素得到充分利用，减少了化肥的使用量，土壤酶活性增强，土壤理化性状改善，改善了农业生态系统内部的物质循环状况 [1]。秸秆沼气既解决了秸秆出路、又解决了生活燃料、更改善了人居环境，提高了农民生活质量、同时解决了农村用能与工业用能的矛盾、缓解能源危机。

但在实践推广中，全秸秆沼气工程也逐渐暴露出成本增加等不足。相较于已成熟多年的传统沼气，秸秆沼气在拥有节能节本、产气含硫量低等多种优点的同时，必须增加菌剂、氮素、揉切等多项技物支出，成为制约盐城市秸秆沼气发展的最大问题；秸秆不具有流动性、无法进行连续消化，且密度小、体积大，进出料困难[2]，生产效率低，大换料期间的供气、大出料等物管类问题也是发展秸秆沼气的另一瓶颈；此外现有沼气反应器主要是直接利用了现有的畜禽粪便消化或污水处理用反应器，缺乏适合秸秆物料特性，并能稳定、高效运行的专用反应器也是制约因子之一。

本文针对盐城市近几年来在推进全秸秆沼气工程建设的实践中遇到的难点进行汇总、分析和探究，并提出了反思以及相应的应对建议，为盐城市进一步推进全秸秆沼气工程的建设提供解决方案和技术依据。

2、全秸秆沼气工程概略测算

目前盐城市已建全秸秆沼气工程池型集中有两种：Ⅰ型（50m3）、Ⅱ型沼气工程（2×50m3、4×50m3）。

Ⅰ型为小型单体式钢筋混凝土旋流布料沼气池，Ⅱ型为单元组合式沼气池，由于Ⅱ型也均由旋流布料发酵单元串联组合而成，为方便测算，以下均按Ⅰ型作为基本测算单位。

2.1．典型秸秆沼气工程预处理成本测算 

表1 沼气原料碳氮比调节详细测算表

原料

年产沼气12800 m3，沼气原料麦秆、稻秆各占一半，约需准备粉碎后的稻秆24576Kg、麦秆23680Kg，需添加尿素1225 Kg或碳酸氢铵3323Kg、“绿秸灵”秸秆预处理复合菌剂120Kg。

按碳酸氢铵700元/T、尿素1700元/T的价格可以计算出，年均需氮素开支最低约为2080元左右（按尿素计）。

以1000Kg/h功率的典型秸秆揉搓粉碎机9RQ—410A型揉搓粉碎机（北京合百意）为例，配用10.26 kW ZS-195型柴油机，耗油18.6元/h（3L/h，6.2元/L）。共需柴油开支为8元左右。

秸秆菌剂34.00元/Kg，总需120 Kg，需菌剂开支为4080元左右。

塑料薄膜、网眼袋开支约100元。

秸秆预处理总开支为7158元。

年需稻秆24576Kg、麦秆23680Kg，按300元/T计算，合计年开支为14477元。

年产沼气12800 m3，按1元/ m3计算，合计年收入12800元。如全部转化为电能，可发电20480KWh，按0.75元/ KWh计算，折合收益15360元。

2.2．秸秆沼气工程的设备购置费用

经过十多年沼气生产企业的不懈研发，秸秆揉切粉碎、抽渣吸运、出料等配套机具已被全部开发。设备总购置费用7578元。

表2 几种主要配套机械的批发价格

Ⅰ型沼气工程共需建设池容50立方米以上的地下厌氧发酵池和8立方米以上的贮气柜。总建设费用（公开招标价格）为31514元。其中，省财政补助标准2万元/处，需自筹11514元。

3.5KW发电设备自筹1200元（扣除财政补助部分）。

2.4．秸秆沼气工程效益测算结果

工程建设费用，需自筹11514元，年均576元（使用期20年）。

物管维护费用，总需12605.6元，年维修费630元[年均工程建设费用（折旧费）的40%]。

进出料配套机具开支，总需自筹7578元，年均1516元（使用期5年）。

3.5KW发电设备自筹1200元，年均400元（使用期3年）。

年预处理成本7158元。

以上合计得出，年均总支出为9880元（发电10280元）。

业主年收入12800元，年节余2920元，20年工程总效益为58400元。（发电则为15360元，年节余5080元，20年工程总效益为101600元。）

3、盐城市的成功经验

秸秆分布在江苏沿海地区广大的种植业和水产养殖业区域，呈“面”分布，来源十分广泛，数量巨大，是江苏沿海种植带和水产养殖带最适于利用的大宗沼气生产原料。盐城市立足于本地区的秸秆资源条件，在全秸秆沼气工程发展思路上，不将重心落在畜禽粪便原料的简单替代上，并进行了多方面的尝试，初步形成了宝贵的经验。

3.1  种（水）沼挂钩增效益

目前，在秸秆沼气工程的推广实践中，预处理开支、秸秆进出料设备以及物管费用均是由工程业主自行承担的，建设费用也需要业主承担三分之一。其中，年预处理成本7158元对业主来讲是个不小的负担，直接经济效益还不是很明显（如秸秆收集需外雇劳力，则年亏损11557元）。

沼气工程应在综合利用方面进行大力开发。从全国的沼气工程收益情况来看，综合利用的收益始终占了相当比重。特别是对集种、水产为一体的综合农场来说，加大沼渣、沼液的开发才能带来更可观的经济效益。使用沼渣堆制或直接制有机肥料，可大大改善土壤的颗粒结构，从而增加了土壤肥力，增加农作物的产量和质量，用于生产无公害蔬菜和水果，口感较好，且化学污染少。

盐城市盐都区大纵湖镇，近年推广了秸秆沼渣克氏螯虾池塘养殖集成利用技术[4]，亩产超过300Kg，纯效益突破了1261元，所产克氏螯虾已被认证为省无公害水产品，是盐城市水沼挂钩试点成功的新典型。

3.2．大力推进沼气标准化进程

严格规范的管理既是秸秆沼气标准化建设的重要内容，又是将沼气标准化落到实处的可靠保证。在秸秆沼气标准化建设上，重点是严格质量管理、检查和验收制度，实行“五统、四包、三卡”。“五统”即统一培训、统一安排施工人员、统一施工图纸、统一供应沼气配件、统一验收标准；“四包”即包建、包维修、包教会使用、建坏包赔偿；“三卡”即建立建池卡、验收卡、保修卡。加强工程建设的监督管理，组织专门管理人员驻村入户，监督、协调设备供应、工程建设质量和速度，督促施工单位和设备供应商做好售后服务[5]。

3.3．自主推进秸秆沼气技术服务创新

秸秆沼气技术及服务的创新，是秸秆沼气技术能否成功推进的动力之源。盐城市在全秸秆沼气工程建设实践中，积极开展秸秆沼气配套技术的研发与推广，取得了一批重要的技术创新成果，并已用于江苏沿海地区秸秆沼气的推广实距中。

（1）菌剂成本占到原料预处理成本的一半以上，降低菌剂成本是能否推进秸秆沼气技术的关键。一方面我们积极引进菌剂自繁配方，鼓励沼气工程业主对菌剂进行简单自繁以节约成本；另一方面我们分离纯化筛选并经紫外线诱变获得纤维素酶高产木霉菌菌株ZQ1[生物学鉴定确定为真菌门（Fungi）、半知菌类（Fungi Imperfecti）、曲霉属（Aspergillus）]。以该菌株为有效成份的“沼气1号”菌剂成功研发推广并获得“江苏省科技进步三等奖”表彰，现正进行小规模试推广应用，麦秆型菌株ZQ3在盐城市科技局项目资助下也已开发成功，吨处理成本现已逼近北京化工大学李秀金秸秆化学药剂预处理法60元的水平[6-7]，典型50M3沼气工程实测仅需要约2900多元，可降低处理成本29.04%以上。

（2）消化引进了特氟龙涂布高效“卧式”厌氧发酵反应器。由于秸秆密度小、体积大、不具有流动性，入料后容易“膨胀”、“飘浮”，厌氧菌与物料接触不充分，营养传送和传热传质效果差。针对秸秆发酵这一特点，我们参考北京化工大学李秀金新型高效的反应器系统，并引进了特氟龙涂布工艺，设计安装施工的反应器内壁有优异的不沾性、极佳的耐磨性、极低的摩擦系数、优异的抗氧化腐蚀性，大大改善了导热传质装置的性能，进、出料也配套采用了螺旋和输送带，劳动强度大大降低，生产效率大大提高。

（3）创新了配气物管新模式。以楼子村全秸秆沼气工程为例，工程均采用市场化运作、物业化管理的运营模式，集中向农户供气。申请集中供气的农户只要每户交纳300元安装灶头、沼气专用表、增压气泵等设备器材，并每年给沼气站提供500Kg秸秆，就可以长期免费使用沼气。不仅如此，农民还可以将多余的秸秆以20元/T的价格卖给沼气站。通过该种新模式的成功运营，显著降低了工程业主的秸秆收购成本，并可解决农村半劳力和次等劳力的增收问题。

4、建议

4.1．多方争取支持，加大扶持力度，切实保障投入效果。

省级财政应当增加沼气热机、沼气发电机的购置补贴资金，将沼气热机、沼气发电机等机具也纳入农机购置补贴范围；在沼气发电机、沼气热机的统一招标中要将生产厂家的售后服务水平和服务覆盖范围纳入应标的先决条件；将秸秆沼气利用纳入全市秸秆综合利用规划的细则当中，相关支持应“应享尽享”；交通管理部门应采取特事特办，对秸秆运输作业实行宽松，在规定时间内为秸秆运输开辟“绿色通道”，确保既能完成秸秆禁烧区秸秆收购任务，又不影响交通安全。

4.2．加强沼气物业管理体系建设。

沼气物业管理作为提供公共服务的机构，正常运作需要一定的费用，而我市农村还不富裕、农民承受能力还较弱，特别是在起步阶段，更需要加大扶持，在试点中，通过“补一点、沼气用户出一点、上级部门争取一点”的办法筹集物业管理费，设立沼气物业管理专项补助，并对沼气物业管理服务点购置的沼气池出料、沼肥运输、沼气池维修等机械设备给予重点扶持，为起步阶段尽快运行提供支撑，创造条件给予解决，这是开展沼气物业管理工作的关键。二是坚持建管并重、安全为先的原则。不断完善管理制度，提高管理水平，坚决克服重建轻管现象，建立完善秸秆沼气物业管理服务站（队、所），确保秸秆沼气工程建设取得实效，让人民群众真正受益。禁绝沼气户自行出料现象，以避免安全事故，出料严格限定使用人工出料抓卸器和电动抓卸器，如使用多齿耙则必须加长手柄。三是坚持自觉自愿原则。沼气物业管理的管理者、服务对象都是农民，农民理解不理解、愿意不愿意、支持不支持是开展沼气物业管理工作的决定性因素。在试点中，必须充分尊重农民的意愿，在管理办法、服务内容、收费标准、管理员推选等的讨论中，让农民唱主角、让农民拿意见、让农民作决定。

4.3．科学工程规划

在全秸秆沼气工程规划中坚持正确的发展原则，一是坚持因地制宜、讲求实效的原则。全秸秆沼气工程建设的模式、规模、速度务必要紧密结合当地实际，全秸秆沼气与传统沼气相比，有成本上先天的劣势，在规划上必须严格错开，对有稳定的畜禽粪便发酵原料的地区，严格控制发展和项目申报；对种植业经济发展比较好的“三品”（有机食品、绿色食品、无公害农产品）生产基地和水产养殖区则要重点投入，不搞一刀切和盲目跟风。二是坚持示范带动和典型引路的原则。将秸秆转化为沼气（即秸秆常温气化），其技术参照比较对象只能是存在投资高、热值低、管理难、易积焦等诸多难题的秸秆高温气化技术，秸秆沼气工程、技术总体上属于新生事物，要以各级示范村为载体，通过典型示范，不断总结经验，完善机制，逐步提高群众的认识程度，以此带动面上工作的开展。三是要体现优质气专用原则。秸秆沼气含硫量可低至50ppm，是可以不经洗气就可直接供沼气发动机使用的优质气，当作一般沼气作燃料体现不出它自身的价值。在市、县近郊有条件的点要逐步开展CNG（压缩天然气）试点工程建设，在僻远农区、水产养殖区要着重发展沼气电力和沼气热机。

4.4．探索一条规模秸秆能源环境工程商业化发展的途径 

一是研究盐城现有的工程运行情况和综合效益，作出秸秆沼气技术的市场评价，找出影响商业化发展的、技术、融资、服务等方面的障碍。二是结合生产实际，研究秸秆的收集、处置、利用与生产等系统科学融合的新系统，以切实降低全秸秆沼气工程的综合造价及生产运行费用。三是结合盐城市情况，研究几套适合不同县市的优化工程技术，选择资源和经济条件适宜的地点，建设商品化示范工程，为企业和投资者提供商品化工程展示的窗口。

参考文献：

[1] 庞凤梅，李玉浸，杨殿林，刘红梅. 农作物秸秆沼气发酵与直接利用效益比较[J]. 中国沼气，2008，26(2):34-37.

[2] 李世密，张晓健，曲静霞，等.秸秆类木质纤维素原料厌氧发酵产沼气的研究[A].2007年中国生物质能科学技术论坛[C].营口：辽宁省能源研究所，2007.328-332.

[3]陆胜龙，倪圣亚，薛民琪，任彬.沼肥在克氏螯虾池塘养殖中的利用[J]. 江苏农业科学，2007（6）:239-240，241

[4] 薛民琪，倪圣亚，任彬，陆胜龙.沼气标准化——新农村建设的强大助推器[J].中国标准化，2007（1）:63-，71

[5]王苹，李秀金，袁海荣，庞云芝.绿氧与NaOH组合处理对玉米秸厌氧消化性能影响[J]. 北京化工大学学报，2010，37(7):115-118.

[6] 王小韦，李秀金，刘新春，刘研萍.秸秆厌氧消化的预处理技术研究进展[J]. 环境科学与技术，2009，32(B12):177-180，187. 

作者简介：

倪圣亚（1963- ），男，推广研究员，从事农业生态环保技术的推广和应用，

基金项目及编号：秸秆沼气菌剂“沼气1号”集成利用技术推广[编号：sx（2009）77]