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规模养猪场沼气工程的应用

时间:2013-07-22 来源: 作者:佚名


  10万头猪场沼气发电的经济分析

  随着农村经济的发展,养猪业以较快的速度向集约化方向发展,但随之产生了猪场的环境保护、猪粪尿及猪场污水处理的问题。猪场污水处理的最好方法是采用生态学及生物学处理,在生物学处理过程中,需要经过厌氧发酵,厌氧发酵过程中污水中的有机物分解产生沼气及含氮、磷等物质。  

  沼气是极好的能源物质,其热值较高,燃烧后仅产生二氧化碳和水。如果猪场中沼气的产量充足,就可以作为发电的能源。据我国的技术条件,沼气发电仍需辅以15%的柴油,余者皆为沼气,因此可节省大量柴油,这对解决我国能源缺乏,改变农村面貌,改善农民生活质量有重大意义。
  
  为探讨利用猪场污水处理过程中产生沼气进行发电的可行性,本文以深圳市农牧实业有限公司绿美特农业园10万头养猪场(下称深绿园猪场)已经实践了6年利用沼气发电的实例,进行经济分析并探讨其可行性。
  
一、厌氧发酵及沼气发电的设备与装置
  
1、发酵池
  污水厌氧装置有很多类型,可根据猪场规模、所要求的发酵效率及投资能力等综合因素考虑。深绿园猪场的养猪规模大,污水处理量也大,因此采用了1700立方米的钢筋混凝土卧式发酵池,日处理污水可达850立方米,产气量随气温变化,冬季产气少一些,但不低于500立方米,最高可产1500立方米以上。
  
2、脱硫塔、贮气罐、输送装置
  除发酵池(包括固液分离池、调节池)外,沼气要经过脱硫塔入贮气罐,再进入发电机系统,为防腐蚀,输气管一般用塑料管比较好。
  
3、发电设备
  发电设备为1台改装后的柴油发电机(现增为2台),每台功率为100KW。
  
二、设备投资
  
设备投资包括:

  1、发酵装置、脱硫塔及管道共投资35万元。

  2、贮气罐为18万元。

  3、100KW发电机(包括改装的二手55KW柴油机)9万元。  

  总计投资62万元。
  
  此投资额包括污水处理及发电两个部分。按年产10万头肥猪计算,一次性投资每头猪仅占6.2元;分10年摊销,10年共生产100万头,则每头猪年支出仅为0.62元。
  
三、运行情况及成本分析
  
  本项目运行至今已6年多,运行一直良好,运行成本较低。厌氧发酵部分全部采用自流方式,只需1人操作,发电部分也只有3人,其中包括发电机管理及维修。
  
  沼气发电在启动时要用一部分柴油,耗油量为柴油发电的15%,发动机启动后,就不再需要柴油。根据6年多的运行成本分析如下(按年算)。

  
  1、柴油成本 根据测算,每千瓦时电需耗用柴油0.073升,按时价5.1元/L计算,其柴油成本为:5.1元/升×0.073升=0.241元。
  
  2、人工成本 按3人管理计算:技工1人,年工资1500元/月×12=18000元;管理人员1人,年工资1500元/月×12=18000元;工人1人,年工资800元/月×12=9600元。合计:45600元,按年发电量48万KWh计算,每千瓦时电人工成本为0.095元。
  
  3、润滑油(机油)支出 据测算,每千瓦时电耗机油0.012元。
  
  4、修理费 每千瓦时电平均支出修理费0.021元。
  
  5、折旧摊销 总计投资62万元,按10年期限摊销完毕,每年沼气发电量48万KWh时计算,每千瓦时电应承担折旧费用0.129元。
  
  以上合计,每千瓦时电实际成本为0.498元,其中折旧费占总费用的25.9%。如果将污水处理的费用也摊销一部分折旧费,则发电费用至少可减少0.1元,发电成本则为0.398元/KWh。在折旧费用中,猪粪尿处理的全部费用都计入沼气发电之内,实际上沼气发电仅是猪场污水处理的一种副产品,因此发电成本还有很大的降低潜力,为了计算方便未将污水处理的费用分出。
  
四、讨论
  
  1、本文主要讨论猪场污水处理过程中利用沼气发电的可行性,因此不包括污水处理的效果。本文的分析结果认为,利用猪场污水厌氧发酵处理产生的沼气,可作为能源进行发电,费用仅为0.35-0.42元/KWh,低于国家电纲的0.6-0.9元/KWh,而且这个费用包括了整个猪场的污水处理成本,如充分发挥猪粪尿及污水产沼气的潜力,成本还可降低,因此经济上切实可行。
  
  2、在建立污水厌氧消化池时,成本的降低空间也较大,万头以下的猪场及农村的小型猪场,完全可以用其它建筑材料代替,关键是厌氧池要耐一定压力,不漏气即可。
  
  3、利用柴油发动机改造成沼气发动机的技术已经过关,这是一项专门的技术,据深绿园猪场6年的使用结果证明这项技术是完全可行的。
  
  4、深绿园猪场的经验证明,猪场污水完全可以利用厌氧发酵技术处理,产生的沼气可进行发电,发电量很大程度上可满足猪场用电需要,当然还取决于猪场规模及厌氧发酵技术、原料及自然条件等。规模小于100头的猪场产沼气量少,是否有适合的发电机与之配套,需另行研讨,但所产沼气可作为热源毫无异议。
  5、猪场污水采用厌氧发酵技术进行处理,既可控制污染,又可产生沼气供猪场和农户使用,同时降低污水处理及保护环境的成本,一举多得,这也是建立生态养猪业中的一个重要环节。
  以上合计,每千瓦时电实际成本为0.498元,其中折旧费占总费用的25.9%。如果将污水处理的费用也摊销一部分折旧费,则发电费用至少可减少0.1元,发电成本则为0.398元/KWh。在折旧费用中,猪粪尿处理的全部费用都计入沼气发电之内,实际上沼气发电仅是猪场污水处理的一种副产品,因此发电成本还有很大的降低潜力,为了计算方便未将污水处理的费用分出。

四、讨论
  
  1、本文主要讨论猪场污水处理过程中利用沼气发电的可行性,因此不包括污水处理的效果。本文的分析结果认为,利用猪场污水厌氧发酵处理产生的沼气,可作为能源进行发电,费用仅为0.35-0.42元/KWh,低于国家电纲的0.6-0.9元/KWh,而且这个费用包括了整个猪场的污水处理成本,如充分发挥猪粪尿及污水产沼气的潜力,成本还可降低,因此经济上切实可行。

  2、在建立污水厌氧消化池时,成本的降低空间也较大,万头以下的猪场及农村的小型猪场,完全可以用其它建筑材料代替,关键是厌氧池要耐一定压力,不漏气即可。

  3、利用柴油发动机改造成沼气发动机的技术已经过关,这是一项专门的技术,据深绿园猪场6年的使用结果证明这项技术是完全可行的。

  4、深绿园猪场的经验证明,猪场污水完全可以利用厌氧发酵技术处理,产生的沼气可进行发电,发电量很大程度上可满足猪场用电需要,当然还取决于猪场规模及厌氧发酵技术、原料及自然条件等。规模小于100头的猪场产沼气量少,是否有适合的发电机与之配套,需另行研讨,但所产沼气可作为热源毫无异议。

  5、猪场污水采用厌氧发酵技术进行处理,既可控制污染,又可产生沼气供猪场和农户使用,同时降低污水处理及保护环境的成本,一举多得,这也是建立生态养猪业中的一个重要环节。

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