中电建生态环境集团有限公司河南兰考仪封生物天然气项目

一、项目概况

河南兰考仪封生物天然气项目位于河南省兰考县仪封镇，建设规模为日产沼气5万Nm³，日产生物天然气2.5万Nm³。项目投产后，年产生物天然气912.5Nm³、沼气1825万Nm³，年产固体有机肥3.2万吨、液体有机肥5万吨、沼液肥20万吨。

河南兰考仪封生物天然气项目鸟瞰图

二、资源背景

兰考县粮食产量近年来基本维持稳定，2021年农作物播种面积12.25万公顷，粮食作物播种面积9.32万公顷，粮食产量51.83万t，各种农作物秸秆总量达85.3万t，其中，小麦秸秆产量44.5万t、玉米秸秆产量28.4万t、豆类秸秆产量0.9万t、红薯秸秆产量1.4万t，棉花秸秆产量0.3万t，油料作物秸秆产量9.8万t。根据兰考县玉米种植面积及秸秆亩产，对兰考县不同乡、镇、街道办的黄贮秸秆和青黄贮秸秆产量进行测算，全县黄贮秸秆的理论产量共约131万t/a，青黄贮秸秆产量167.5万t/a。生物天然气兰考项目原料收集半径10km范围内，黄储秸秆可利用量达11.4万t，青储秸秆可利用量达14.7万t/a。

兰考县畜禽养殖规模较大，据统计数据显示，2021年猪存栏量39万头，鸡鸭存栏量1700万只，牛存栏量3.1万头，羊存栏量102万只，驴存栏量2.1万头。畜禽粪便年产生量达187万t。对兰考县目前实际养殖规模进行调研，兰考县规模化养殖存栏量共计431万只，粪污产量51.7万t/a，可收集量约41.4万t。制气项目对畜禽粪便需求量为 20.4万t/a。

三、技术路径

该项目全套引进德国技术、德国工艺，主要采用“预处理+厌氧发酵+沼气净化提纯+CNG压缩”为核心的工艺技术，以畜禽粪污和玉米秸秆为原料，原料经过预处理去除杂质，进入均质搅拌罐中均质化，以便泵入厌氧发酵罐，在发酵罐内进行为期约45天的中温厌氧发酵，产生的沼气进入沼气提纯系统，经过脱水、脱硫、脱碳之后，得到生物天然气。发酵罐内消化液部分回流至均质搅拌罐循环利用，剩余产物经固液分离，分离出沼渣和沼液。沼渣制成固体有机肥外售，沼液一部分制成液态有机肥外售，另一部分进入沼液储存池储存，最终还田。

1、原料预处理

项目采用的是混合进料方式（秸秆湿式进料），即将秸秆和畜禽粪便充分混合达到均质化状态，使物料具有较好的流动性，然后通过泵将物料输送至各厌氧发酵罐内。

2、混合厌氧发酵

项目采用完全混合厌氧反应器（CSTR）发酵工艺，发酵罐内设有搅拌器，使物料体系达到均质状态并与菌种充分接触。发酵温度采用中温发酵，利用罐内加热盘管为原料增温，同时发酵罐外部做有保温，大大提高了产气率。混合厌氧发酵工艺水力停留时间可达45天，有机物生物降解率达90%。

沼气厌氧发酵系统

3、沼气净化提纯

项目采用的净化提纯方法为脱水+活性炭吸附脱硫+变压吸附（PSA）脱碳。粗沼气先通过压缩升温再降温的方式脱水，然后通过装有活性炭填料的脱硫罐去除硫化氢杂质，最后进入变压吸附罐，利用不同压力条件下碳分子筛对甲烷和二氧化碳的选择性吸附，去除二氧化碳。

沼气净化提纯系统

4、沼液沼渣综合利用

厌氧发酵的剩余产物，经过固液分离，形成沼渣和沼液。沼渣保持了厌氧发酵产物中除去气体外的所有成分，同时由于微生物菌团和未完全分解原料的加入，使沼渣具有独有的特性。沼渣通过堆肥和造粒，制成固体有机肥，可作为农田基肥使用。

沼液是有机物质经过厌氧发酵后的液态残留物，是一种优质的有机物。本项目针对不同市场用户群体，生产两种液体有机肥：液体有机肥和普通沼液肥。液体有机肥通过熬合、搅拌、过滤、灌装等工序浓缩制成，可作为高效的农田追肥，普通沼液肥则不需作特殊处理，可以直接施用。

液体有机肥生产装置

四、经济性分析

项目建设总投资为29797.77万元，运营期20年预计产生总成本为103824.67万元，其中固定成本为51363.17万元、可变成本为52461.5万元。以8%为基准率，项目全投资财务内部收益率为8.39%，投资回收期10.34年；项目资本金财务内部收益率11.29%，静态投资回收期为12.5年，动态投资回收期16年。根据项目运营情况，项目需逐步提产，达产后方能进入盈利状态并逐年递增。

五、商业运营模式

1、流转土地种植，减低秸秆原料成本

配套生物天然气项目，流转相关土地，引进第三方合作种植，不但可以极大地缓解秸秆收储压力，降低秸秆成本，保障秸秆原料安全；同时配套流转土地可解决项目部分沼液消纳，也可用于固态肥、液态肥的试验和提升，为拓展有机肥销售市场提供真实可靠的实验数据，对建设绿色、循环、低碳的生态农业，加快打造电建肥业优质绿色品牌具有良好的先行示范作用。

2、利用政策资金，保障畜禽粪污原料

充分发挥畜禽粪污资源化利用整县推进项目政策性资金支持，推进启动畜禽粪污收集及运输等前端链条体系建设，购买相关畜禽粪污处理前后端设备、建设畜禽粪污收集点，作为兰考生物天然气项目配套的实施方案。

3、气入市政管网，生物天然气全额消纳

项目建设初期，生物天然气消纳主要依靠CNG槽车点供和建设CNG加气站消纳方式。由于目前CNG销售市场受季节影响及CNG加气站销售不理想等因素，生物天然气无法做到全季节性全消纳。兰考公司积极调整思路，利用“气化兰考”为契机，对接兰考当地天然气销售企业，并入管道天然气市政管网，完成生物天然气全额消纳目标。

4、结合绿色种养，生态农业提供肥料

依托《河南省绿色种养循环农业试点项目》，围绕全面推进乡村振兴，加快推动农业绿色低碳发展，助力2030年碳达峰、2060年碳中和，坚持系统观念，促进绿色种养、循环农业发展，力争通过5年（2021～2026年）试点，成为县域内粪肥还田利用专业化服务主体。通过兰考县农业部门的资格申报遴选，兰考公司已纳入绿色种养循环农业试点企业，兰考公司以试点企业为切入点积极打造高品质有机肥产品，提高农产品附加值，进一步推动当地农业绿色高质量发展。

六、效益分析

1、经济效益

项目达产后年产生物天然气912.5Nm³/年，固体有机肥31966t/a，液体有机肥50000t/a，预计达产后产品的年销售收入为：生物天然气3194万元/年，固体有机肥2557.3万元/年，液体有机肥1180万元/年，年营业收入6931元，总成本费用6007.8万元，利润总额923.2万元，资本金利润率28.68%，投资利税率6.10%，投资利润率5.74%。

2、环保效益

该项目每年处理秸秆3万t，处理粪污20万t，年减排二氧化碳6万吨。

七、项目适用场景

该技术适用于中大型沼气工程、规模养殖场处理粪污配套的沼气工程、畜禽粪污第三方处理企业、农村有机垃圾整县推进项目的实施单位及以沼渣沼液为经营目标的沼气站等。

目前项目主要受上游畜牧产业工艺、粪污处理基础设施投入不足的影响，下游产品沼渣制肥受肥料产业政策限制较多，沼液消纳受农业产业规模、配套设施及运输成本影响。此类项目受到地域气候、环境因素等影响较小。

八、可借鉴的经验

1、秸秆收购采用“第三方”模式

通过第三方模式收购秸秆，第三方组织低收入群众参与原料收集，让利于民，提高广大群众原料收集的积极性。同时项目公司积极引导政府加大对秸秆焚烧、养殖粪便污染的处罚力度，推动秸秆、农产品加工废弃物等市场化处理进程。

2、推进废弃物处理定价机制的完善

积极引导政府完善废弃物处理定价机制，将生物天然气项目纳入政府环保补贴、大气治理及生态补偿目录，加大对相关企业废弃物处理的环保补贴力度，减少企业原料采购与处理成本。对超过一定规模的生物天然气项目原料收储给予补贴，并根据市场、地域、原料类型实行政府定价收购制度。

3、推动制定农业废弃物处理标准

积极引导当地环保部门制定农业废弃物处理标准，将农业废弃物资源化处理纳入新农村建设规范。规范畜禽粪污、工业有机污水/污泥、农产品加工废弃物及秸秆等农业废弃物的收储与处理技术标准。

4、国内已投产的生物天然气项目较少，在国内仍属于新兴业务，项目的生产运行暂无成熟的经验可借鉴，因此在项目投产前至少半年的时间开展生产筹备工作，主要从：原料的准备、人员配置级培训、制度标准体系建设、生产物资准备、产品销售准备等方面筹备，为后续成功完成项目调试，顺利接手项目生产运行，长期安全稳定运行奠定坚实的基础。