规模养猪场沼气工程的应用

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。