近期，青島能源所自主開發(fā)的高濃度厭氧發(fā)酵整體反應(yīng)器技術(shù)取得了重要突破，該技術(shù)應(yīng)用于正在黑龍江省克東縣建設(shè)的千萬立方級產(chǎn)業(yè)化項目中，實現(xiàn)了風干玉米秸稈高濃度厭氧發(fā)酵的高效運行，為該技術(shù)的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化推廣提供了優(yōu)秀的樣板工程。

傳統(tǒng)沼氣工程普遍沿用污水處理技術(shù)，發(fā)酵濃度較低，水耗、熱耗和能耗均相對較大，限制了我國沼氣工程高效益運行，尤其在寒冷區(qū)域，我國沼氣工程的穩(wěn)定運行一直是行業(yè)難點。青島能源所工業(yè)生物燃氣研究中心前期開發(fā)出了高效產(chǎn)沼氣的高濃度厭氧發(fā)酵技術(shù)，通過關(guān)鍵設(shè)備的創(chuàng)新開發(fā)及科學的流體力學模擬與優(yōu)化，最終集成開發(fā)出了高濃度厭氧發(fā)酵整體反應(yīng)器技術(shù)，大幅提升了厭氧反應(yīng)器的物料發(fā)酵濃度，大幅降低了工程運行的水耗、熱耗和能耗，從而有效提升了反應(yīng)器的整體發(fā)酵效率?；诤邶埥藮|縣建設(shè)的產(chǎn)業(yè)化示范項目，于2019年12月至2020年4月，完成了整體反應(yīng)器的單元調(diào)試，順利實現(xiàn)了預定產(chǎn)氣率指標，容積產(chǎn)氣率達1.2 m3/m3。

日前，通過進一步高濃度厭氧發(fā)酵氣液固三相復雜體系流體力學模擬改進，結(jié)合機械攪拌設(shè)備的改進和優(yōu)化，運行負荷得到了進一步提升，單個5000m3反應(yīng)器的風干秸稈進料量（干重）由15t提升至25t，有機負荷（kgVS/m3/d）由2.7提升至4.5，整體反應(yīng)器進料負荷提高了60%以上，整體反應(yīng)器的容積產(chǎn)氣率（m3/m3）有望提升至2.0，從而為后續(xù)的技術(shù)指標提升和更高效運行工藝的開發(fā)提供了重要保證。

圖1 通過流體模擬和優(yōu)化有效提升反應(yīng)器內(nèi)傳質(zhì)效率

圖2 黑龍江克東縣示范工程反應(yīng)器內(nèi)物料被有效混勻

該技術(shù)的開發(fā)和推廣獲得了中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項（A類）的大力支持。近期，專項項目組組織專家對示范工程進行了現(xiàn)場調(diào)研，認為示范工程完全采用課題組自主開發(fā)的高濃度發(fā)酵技術(shù)和全套裝備，建成后將成為我國東北地區(qū)首個高效低能耗穩(wěn)定運行的規(guī)模化生物天然氣工程。同時，投資方飛鶴乳業(yè)集團還對技術(shù)團隊的工作及示范工程的運行水平給予了充分認可，并計劃以該樣板示范為依托，結(jié)合飛鶴乳業(yè)打造“牧場（青儲飼料）-養(yǎng)殖（奶牛）-糞污（秸稈）-發(fā)酵產(chǎn)天然氣-有機肥還田”種養(yǎng)一體化的戰(zhàn)略，圍繞飛鶴乳業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)一批規(guī)模化生物天然氣工程，打造飛鶴乳業(yè)創(chuàng)新生態(tài)循環(huán)模式。

圖3 先導專項專家組在示范工程現(xiàn)場調(diào)研

本項目的高效運行，為生物天然氣技術(shù)在東北地區(qū)的產(chǎn)業(yè)推廣提供了強有力的技術(shù)支撐，對解決我國東北地區(qū)秸稈綜合處理、彌補天然氣缺口、循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展均具有重要意義。（文/趙玉中 圖/魏峰）