Исследования и размышления о развитии промышленного производства биогаза из соломы

Thread Content

　Исследования и размышления по вопросу развития промышленного производства биогаза из соломы. I. Почему необходимо развивать производство биогаза из соломы? 　　1. Богатые ресурсы сырья. В стране более 1,8 миллиарда му пахотных земель, при урожайности соломы 0,5 тонны с му это составляет 900 миллионов тонн. Если учесть солому, производимую в сельских районах по всей стране как перед домами, так и позади них, общее количество, несомненно, превысит 1 миллиард тонн. Какой огромный объем ресурсов. Половина средств, вкладываемых в сельское хозяйство, тратится на производство плодов, а другая половина — на производство соломы. Изучение соломы по сути сводится к решению проблемы «возвращения второй половины средств, вложенных в сельское хозяйство». Это имеет чрезвычайно важное значение для решения проблем сельского хозяйства, сельских районов и крестьян. 　　2. Неотложная практическая необходимость. **В своем докладе о работе за 2016 год премьер-министр отметил: «Необходимо увеличить поставки природного газа, совершенствовать политику поддержки развития ветровой, солнечной и биомассовой энергетики, а также повысить долю чистых источников энергии». Способствовать ресурсному использованию соломы и сокращать её прямое сжигание. Развитие производства биогаза из соломы позволяет не только увеличить поставки биоприродного газа и повысить долю чистой энергии, но и значительно сократить прямое сжигание соломы. Это эффективная мера, способная решить ряд насущных практических проблем. 　　3. Эффективность производства биогаза из соломы высока как с точки зрения энергетических показателей, так и с точки зрения использования ресурсов. В условиях современных технологий биогазификация или метанизация соломы позволяет получать высококачественный биогаз, при этом питательные элементы растений сохраняются и возвращаются в почву в максимальном количестве. Процесс биогазификации является ключевым звеном в цикле веществ и их использовании в экосистемах сельскохозяйственных угодий; это основной способ ресурсоэффективного использования соломы растений. Этот метод представляет собой эффективный способ глубокой эксплуатации потенциальных ресурсов, обладает высокой экономической эффективностью и положительным экологическим эффектом. Кроме того, это единственный вид биомассового топлива, способного снижать уровень углерода в атмосфере. 　　II. Этапы развития производства биогаза из соломы
На протяжении долгого времени использование соломы в качестве сырья для производства биогаза представляло для Китая сложную проблему. Многие ученые и специалисты из отечественных высших учебных заведений и научно-исследовательских институтов разработали различные методы и средства для предварительной обработки соломы; было проведено множество исследований в этой области. Есть те, кто выступает за химическую предварительную обработку, есть те, кто предлагает обработку путем распыления, есть те, кто рекомендует использование метода зеленого хранения, а также те, кто советует применять метод брожения. Можно сказать, что существует множество различных подходов. 　　64-летний крестьянин из уезда Цинсянь Яо Сюйхуа посвятил более 40 лет изучению производства биогаза из соломы. В 2006 году в его научных исследованиях был достигнут значительный прорыв: используя чистую кукурузную солому, которую лишь просто измельчали, он смог обеспечить нормальную работу биогазовой установки и выработку газа. Тогдашний секретарь окружного комитета Чжао Чаоян провел рабочее совещание на месте и назвал биогаз, получаемый из соломы, «пятым великим изобретением Китая». Он распорядился выделить из окружного бюджета 200 тысяч юаней, а также организовал выделение участка земли в сельской местности для поддержки этого нового направления. С 15 июля по 31 августа 2007 года Институт изучения биогаза Министерства сельского хозяйства проводил на месте мониторинг работы вновь построенного в уезде Цинсянь проекта по производству биогаза из соломы. 3 сентября была сформирована экспертная группа в составе руководителя — научного сотрудника Янь Ли, заместителя руководителя — начальника отдела Ли Цзинминя, а также научных сотрудников Мэй Зили, Фу Чжэнгэ и младшего научного сотрудника Чжао Юэсина. Эксперты пришли к выводу, что «данные о работе проекта являются подробными и достоверными; коэффициент газообразования в реакторах достигает 1,1 м³/м³·сутки; из каждого килограмма соломы получается около 0,5 м³ биогаза. Технология данного проекта соответствует уровню практической эксплуатации, поэтому его можно широко внедрять». 　　В 2009 году Министерство сельского хозяйства организовало по всей стране шестнадцать пилотных проектов по использованию соломы для производства биогаза. В 2010 году Министерство сельского хозяйства организовало по всей стране тридцать один пилотный проект по использованию соломы для производства биогаза. 　　Биогаз, производимый из соломы в уезде Цин, привлек внимание национальных высших учебных заведений, научно-исследовательских институтов и предприятий. За прошедшие годы здесь посетило бесчисленное количество исследователей, что способствовало активному развитию производства биогаза из соломы в стране. В уезде Цин также была создана специализированная компания по биомассе для проведения работ по технологическому развитию. 26 июня 2012 года экспертная комиссия во главе с Чжао Лишинем, директором Института планирования и проектирования Министерства сельского хозяйства и Института энергетики и охраны окружающей среды, и в составе которой заместителем председателя был Ли Цзинмин, генеральный секретарь Китайского общества по изучению биогаза, провела оценку проекта по разработке технологии производства биогаза путем ферментации соломы при средней температуре и высокой концентрации, а также соответствующего оборудования. Комиссия пришла к выводу, что это является первым подобным проектом в Китае, он заполняет существующий пробел в отечественной науке и соответствует передовым мировым стандартам. 　　В 2015 году центральный бюджет выделил 2 миллиарда юаней на поддержку 25 пилотных проектов по производству биогаза в разных регионах страны, а также 386 крупных проектов по производству биогаза. **Администрация Комиссии по развитию и реформам, а также Администрация Министерства сельского хозяйства также опубликовали «План работы по трансформации и улучшению проектов сельских биогазовых установок на 2015 год». В том же году **Управление по энергетике начало в Внутренней Монголии работы над проектом по производству 200 миллионов кубических метров биогаза в год. Основным сырьем для производства биогаза являются солома. 　　**Хотя соответствующие ведомства занимаются продвижением технологии производства биогаза из соломы Яо Сюйхуа по всей стране уже десять лет, эта отрасль все еще находится на начальном этапе развития. Можно сказать, что она находится на пороге значительных прорывов в плане индустриализации. Это стратегически важная новая отрасль, рынок которой оценивается в четыре-пять триллионов юаней. Вопрос времени, когда индустриализация производства биогаза из соломы перерастет в индустриализацию производства биоприродного газа. 　　III. Основные проблемы в развитии биогаза на основе соломы 1. Низкая экономическая эффективность инвестиций. Основные проблемы заключаются в высоких инвестициях, небольшом масштабе деятельности, низкой производительности и малом доходе. По приблизительным оценкам, с 2003 года наша страна ежегодно выделяет десятки миллиардов юаней на субсидирование фермеров в области использования биогаза и реализации проектов, связанных с его производством. Если учесть 2 миллиарда этого года, общая сумма составит более 40 миллиардов. Несмотря на столь многие годы усилий, биогаз в нашей стране так и не превратился в процветающую отрасль. Что стало причиной такой ситуации? По мнению авторитетных экспертов, дело в основном в принципах руководства. Люди часто считают биогазовую промышленность отраслью, приносящей общественную пользу и благосостояние, и стремятся выживать за счёт субсидий, не осознавая, что таким образом исчезает стимул к технологическому прогрессу и развитию. За последние годы мало кто проводил специальные исследования экономической эффективности инвестиций в биогаз из соломы. Согласно стандартам центральных финансовых субсидий за 2015–2016 годы, за создание крупномасштабных проектов по производству биогаза предусматривается субсидия в размере 1500 юаней за 1 м³ произведенного биогаза; за производство 1 м³ биогаза в год — субсидия в размере 4,11 юаня. С учетом этих требований, инвестиции в основные средства для производства 1 м³ биогаза в год составляют 11,74 юаня ； Для пилотных проектов по производству биогаза предусмотрена субсидия в размере 2500 юаней за 1 м3; за производство 1 м3 биогаза в год предусмотрена субсидия в размере 6,85 юаня. С учетом этих условий, инвестиции в оборудование для производства 1 м3 биогаза в год должны составлять 17,12 юаня. Весьма сомнительно, какой экономический эффект может принести проект, поддерживаемый в таком формате. 　　2. Эффективность генерации газа в проектах по использованию соломы для производства биогаза низкая. В настоящее время у многих проектов по производству биогаза из соломы в стране показатель выработки газа крайне низок. Даже в тех проектах, в которые вложены десятки миллионов или даже сотни миллионов юаней, уровень выработки газа из сушеной кукурузной соломы составляет всего около 300 м³/т. До максимального потенциала производства биогаза из кукурузных стеблей ещё довольно большой разрыв, что в основном обусловлено нерациональными технологиями. Рост и размножение метанобактерий происходят медленно, тогда как люди склонны к нетерпению. Они всегда хотят заставить солому соответствовать различным принципам анаэробного разложения, поэтому появляется множество различных способов её обработки. Все надеются, что солома будет быстро перерабатываться и давать много газа, однако на деле усилия приносят обратный результат. По моему мнению, независимо от того, создается ли устройство в режиме секционного или непрерывного потока, или же в режиме полного смешивания, и неважно, кто руководит процессом проектирования и строительства, если эффективность производства биогаза низкая, такое устройство считается устаревшим. Оно не имеет перспектив для дальнейшего использования и не заслуживает распространения. Есть только один критерий для оценки прогрессивности или отсталости различных моделей — это уровень производства газа. В чем заключается суть низкой эффективности производства газа в проектах по получению биогаза из соломы? В конечном счёте это проблема незрелости и несоответствия технологии стандартам. 　　3. Развитие отрасли биогаза на основе соломы идет медленно. Мы можем наблюдать такую тенденцию: во-первых, существует множество организаций, участвующих в исследованиях — среди них известные внутренние высшие учебные заведения и научно-исследовательские институты ； Во-вторых, существует множество компаний, которые продают оборудование, материалы и приборы для производства биогаза ； В-третьих, много компаний, занимающихся строительством биогазовых установок ； Четвертое: большинство объектов построено за счет **субсидий** ； Пятое: после строительства у многих объектов наблюдается некорректная работа ； В-шестых, мало предприятий, которые строятся за счёт собственных средств и функционируют благодаря доходам от биогаза. Это то, над чем стоит серьезно задуматься. 　　IV. Инновационные подходы к использованию биогаза из соломы В июле 2013 года Яо Сюйхуа снова начал свои исследования и практические эксперименты. Сначала он должен отрицать самого себя, отказаться от «модели уезда Цин», к которой придерживался многие годы, и перейти к использованию подземных и полуподземных анаэробных ферментаторов. Так прошло три года, но небеса не оставляют тех, кто старается. Несмотря на постоянные финансовые трудности, результаты оказались весьма значительными. 　　1. Была создана новая модель развития биогаза на основе соломы. Чистая солома — полностью под землей или наполовину под землей, интеграция генерации и хранения газа. Эта схема способствует как накоплению тепла и сохранению его, так и экономии земли и снижению инвестиций. Солома не требует сложной предварительной обработки, не нужно корректировать соотношение углерода и азота, не требуется механический миксер. 　　2. Была разработана новая технология анаэробного разложения соломы. С учетом объективных закономерностей медленного анаэробного разложения соломы и медленного размножения метаногенных бактерий были достигнуты длительные сроки задержки воды, твердых веществ и микроорганизмов. Это позволило достичь самого высокого в стране уровня производства биогаза из соломы: от каждого килограмма высушенной соломы (с содержанием влаги 12%) получается более 0,5 м³ биогаза. 　　3. Процесс анаэробного сбраживания соломы является экзотермическим. Это открытие впервые было сделано Яо Сюйхуа в 2013 году на всенародном уровне. Полное использование тепла, выделяющегося в процессе анаэробного разложения соломы, имеет огромное значение для снижения энергопотребления и повышения эффективности процесса анаэробного разложения. Этот момент заслуживает высокой оценки! Мы отмечаем, что эксперты из Научно-исследовательского института биогаза Министерства сельского хозяйства, а также профессора Сычуаньского университета — Ши Гоцзун, Мэй Зыли и Лун Эньшэнь — также обнаружили это явление в ходе экспериментов. 　　4. Решены проблемы с подачей и выгрузкой биогаза из соломы, а также образования корки на поверхности соломы. С учетом формирования оболочки, с использованием ее особенностей и для реализации ее функций был разработан новый технологический процесс и новое оборудование для загрузки материала и удаления шлака. 　　5. В соответствии с потребностями рынка создавать множество практических проектов. Например, на предприятии по производству продуктов питания «Шэнфа» в уезде Цин, для отопления жилых зданий в Тяньцзине, для изготовления плугов для обработки земли на заводе по производству стали в Динчжоу, провинция Хэбэй, а также для приготовления пищи тремя разами в день жителями деревень в Юйчжоу, провинция Хэнань, используется биогаз, получаемый из соломы. Это способствует масштабному развитию использования биогаза из соломы в бытовых и промышленных целях, а также является полезным примером его применения. СМИ такие как Центральное телевидение, Сайт Народа, Сайт Синьхуа, журнал «Неделя народного благосостояния» газеты «Народная газета» неоднократно писали об этом. Подробную информацию можно найти в Интернете по запросу «Яо Сюйхуа — биогаз». 　　V. Активное развитие индустриализации производства биогаза из соломы
1. Вспомним указания Дэн Сяопина и ** по вопросам биогаза
В июле 1980 года во время поездки в сельскую местность Сычуани Дэн Сяопин отметил: «Развитие производства биогаза — это хорошее направление; оно позволяет решать проблему энергоснабжения в сельской местности с учетом местных условий». Для развития биогаза необходим план, а также четкие цели и направления действий. Чтобы сосредоточиться на научных исследованиях, необходимо также внедрить принципы трех стандартизаций для биогаза: стандартизация, серийность и универсальность. Без этого сложно управлять производством, а качество не может быть гарантировано. “Это действительно замечательно, и всем следует уделять этому внимание. 　　****Было отмечено: «Ускорение развития сельских биогазовых проектов соответствует требованиям к развитию экономики зеленой энергетики и созданию общества, ориентированного на рациональное использование ресурсов, а также способствует строительству новых социалистических сельских районов». В настоящее время необходимо активно принимать эффективные меры для решения существующих трудностей и проблем, с целью постоянного повышения уровня развития сельского биогазового хозяйства. 　　Вновь вспоминая указания Дэн Сяопина, мы не только вспоминаем, как тогда товарищ Дэн Сяопин с значением спрашивал, можно ли использовать биогаз для приготовления мяса, но и осознаем глубокий смысл его требования о необходимости реализации принципов «трех модернизаций» в области использования биогаза. Сейчас стандартизация и сериализация в основном уже достигнуты, но универсализация по-прежнему остается большой проблемой! Как можно индустриализировать и промышленно развивать то, что нельзя универсализировать? 　　Изучение и реализация указаний **** подразумевают необходимость смелого инновирования, тесной связи с практикой, активного принятия эффективных мер для решения существующих трудностей и проблем. Необходимо сделать производство биогаза из соломы более соответствующим китайским условиям. А конкретнее: необходимо активно принимать эффективные меры для повышения экономической эффективности инвестиций в производство биогаза из соломы, а также снижения затрат на его производство. Это также является неотъемлемой частью реформ на стороне предложения! По моему мнению, необходимо снизить объем инвестиций в основные фонды на производство метра кубического биогаза из соломы до уровня менее 4 юаней. 　　Во-вторых, необходимо сосредоточиться на решении трудностей и проблем, связанных с производством биогаза из соломы, стремясь повысить эффективность его производства. Для этого следует использовать самые современные технологии анаэробного разложения, чтобы от одного килограмма чистой сухой соломы можно было получить более 0,5 м³ биогаза. 　　В-третьих, необходимо сократить или уменьшить ненужные затраты, повысить уровень выработки энергии из соломы в виде биогаза, чтобы этот показатель достигал 90%, а уровень собственных затрат — менее 10%. 　　В-четвертых, стремится обеспечить простоту и удобство в эксплуатации; предприятия по производству биогаза из соломы с годовым объемом производства менее 2 млн м³ могут обслуживаться 2–3 человеками ； Завод по производству биогаза из соломы с годовым объемом производства 10 млн м³ обслуживается 7–8 человек. 　　В-пятых, необходимо уделять больше внимания экономической эффективности производства биогаза из соломы: путем снижения затрат на инвестиции и повышения коэффициента выработки газа можно добиться того, чтобы масштабные проекты по производству биогаза из соломы позволяли вернуть все вложенные средства в течение 7–8 лет. 　　В-шестых, его можно копировать и широко внедрять, что позволит действительно реализовать концепцию «трех модернизаций», предложенную Дэн Сяопином, особенно принцип универсальности. Это, в свою очередь, способствует постоянному совершенствованию развития сельских проектов, связанных с использованием биогаза. 　　2. Ускорение трансформации и модернизации в целях стимулирования быстрого развития отрасли производства биогаза из соломы. В прошлом году соответствующие органы предложили «План действий по трансформации и модернизации проектов по производству биогаза в сельской местности на 2015 год». Я считаю, что этот план крайне необходим и своевременен. Вот несколько личных мыслей и рекомендаций: во-первых, необходимо осуществить изменение в мышлении, перейдя от модели развития, основанной на принципах плановой экономики ； 　　Во-вторых, необходимо повысить уровень действий и мер, чтобы они соответствовали потребностям развития рыночной экономики. 　　В-третьих, необходимо сделать исключения в политике. Опыт более чем 30 лет реформ и открытости показывает, что как в случае с открытием Шэньчжэня для внешнего мира, так и в случае с реформами в сельских районах деревни Сяоган, одним из основных принципов является необходимость сделать исключения в политике в критические моменты реформ, чтобы было возможно преодолеть различные ограничения. 　　В-четвертых, **не следует больше субсидировать инвестиции в строительство проектов по производству биогаза, иначе невозможно будет развивать эту отрасль». 　　Пятое — рекомендуется ввести стимулирование для конечной продукции; можно рассмотреть политику в виде субсидий в размере трех-пяти центов. То есть за каждый кубический метр биогаза выплачивается премия в размере 0,3 юаня, а за каждый кубический метр биогазового топлива — 0,5 юаня. 　　Значение развития производства биогаза из соломы чрезвычайно велико. По оценкам, крупный завод по производству биогаза с ежедневным объемом производства 11 000 м³ может генерировать 4 миллиона м³ биогаза в год. Этого количества достаточно для замены 2856 тонн стандартного угля как источника энергии. Это эквивалентно 2,4 миллиона м³ природного газа или 2000 тонн сырой нефти. Кроме того, такой подход позволяет сократить выбросы углекислого газа на 1720 тонн в год. Ускорение модульного развития неизбежно изменит историческое положение этой чистой энергии, превратив её в «индустрию новой энергетики, расположенную в сельской местности», что внесёт значительный вклад в решение проблем сельского хозяйства, сельских районов и крестьян в нашей стране. 　　Автор статьи: Чжан Хунъюй