近期，青島能源所自主開發(fā)的高濃度厭氧發(fā)酵整體反應器技術取得了重要突破，該技術應用于正在黑龍江省克東縣建設的千萬立方級產業(yè)化項目中，實現了風干玉米秸稈高濃度厭氧發(fā)酵的高效運行，為該技術的大規(guī)模產業(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，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)出了高效產沼氣的高濃度厭氧發(fā)酵技術，通過關鍵設備的創(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)酵整體反應器技術，大幅提升了厭氧反應器的物料發(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器的整體發(fā)酵效率?；诤邶埥藮|縣建設的產業(yè)化示范項目，于2019年12月至2020年4月，完成了整體反應器的單元調試，順利實現了預定產氣率指標，容積產氣率達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，結合機械攪拌設備的改進和優(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，整體反應器進料負荷提高了60%以上，整體反應器的容積產氣率（m3/m3）有望提升至2.0，從而為后續(xù)的技術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)化有效提升反應器內傳質效率
圖2 黑龍江克東縣示范工程反應器內物料被有效混勻
該技術的開發(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場調研，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)產業(yè)鏈建設一批規(guī)?；锾烊粴夤こ?，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場調研
本項目的高效運行，為生物天然氣技術在東北地區(qū)的產業(yè)推廣提供了強有力的技術支撐，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)農業(yè)發(fā)展均具有重要意義。
