近期，青島能源所自主開(kāi)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(wàn)立方級(jí)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目中，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)干玉米秸稈高濃度厭氧發(fā)酵的高效運(yùn)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(duì)較大，限制了我國(guó)沼氣工程高效益運(yùn)行，尤其在寒冷區(qū)域，我國(guó)沼氣工程的穩(wěn)定運(yùn)行一直是行業(yè)難點(diǎn)。青島能源所工業(yè)生物燃?xì)庋芯恐行那捌陂_(kāi)發(fā)出了高效產(chǎn)沼氣的高濃度厭氧發(fā)酵技術(shù)，通過(guò)關(guān)鍵設(shè)備的創(chuàng)新開(kāi)發(fā)及科學(xué)的流體力學(xué)模擬與優(yōu)化，最終集成開(kāi)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(yùn)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(xiàng)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(shí)現(xiàn)了預(yù)定產(chǎn)氣率指標(biāo)，容積產(chǎn)氣率達(dá)1.2 m3/m3。
日前，通過(guò)進(jìn)一步高濃度厭氧發(fā)酵氣液固三相復(fù)雜體系流體力學(xué)模擬改進(jìn)，結(jié)合機(jī)械攪拌設(shè)備的改進(jìn)和優(yōu)化，運(yùn)行負(fù)荷得到了進(jìn)一步提升，單個(gè)5000m3反應(yīng)器的風(fēng)干秸稈進(jìn)料量（干重）由15t提升至25t，有機(jī)負(fù)荷（kgVS/m3/d）由2.7提升至4.5，整體反應(yīng)器進(jìn)料負(fù)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(biāo)提升和更高效運(yùn)行工藝的開(kāi)發(fā)提供了重要保證?！ ?/p>
圖1 通過(guò)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(kāi)發(fā)和推廣獲得了中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（A類）的大力支持。近期，專項(xiàng)項(xiàng)目組組織專家對(duì)示范工程進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，認(rèn)為示范工程完全采用課題組自主開(kāi)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(guó)東北地區(qū)首個(gè)高效低能耗穩(wěn)定運(yùn)行的規(guī)?；锾烊粴夤こ?。同時(shí)，投資方飛鶴乳業(yè)集團(tuán)還對(duì)技術(shù)團(tuán)隊(duì)的工作及示范工程的運(yùn)行水平給予了充分認(rèn)可，并計(jì)劃以該樣板示范為依托，結(jié)合飛鶴乳業(yè)打造“牧場(chǎng)（青儲(chǔ)飼料）-養(yǎng)殖（奶牛）-糞污（秸稈）-發(fā)酵產(chǎn)天然氣-有機(jī)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(dǎo)專項(xiàng)專家組在示范工程現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研
本項(xiàng)目的高效運(yùn)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(qiáng)有力的技術(shù)支撐，對(duì)解決我國(guó)東北地區(qū)秸稈綜合處理、彌補(bǔ)天然氣缺口、循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展均具有重要意義。
