基于生命周期評價的秸稈沼氣集中供氣工程能值分析.pdf

1、中國是農(nóng)業(yè)大國，秸稈資源數(shù)量大、種類多、分布廣。然而在農(nóng)村地區(qū)，秸稈露天焚燒、廢棄造成的大氣污染、農(nóng)業(yè)面源污染問題仍然存在。隨著我國秸稈沼氣技術(shù)的發(fā)展，秸稈沼氣集中供氣技術(shù)成為秸稈資源化利用的重要途徑，是適應(yīng)我國農(nóng)村現(xiàn)階段經(jīng)濟發(fā)展水平的實用技術(shù)，在秸稈資源豐富的農(nóng)村地區(qū)得到推廣和應(yīng)用。實踐表明，秸稈沼氣集中供氣技術(shù)，能夠提高秸稈資源化利用效率，所產(chǎn)秸稈沼氣可替代煤炭、液化氣等化石能源，為農(nóng)村提供優(yōu)質(zhì)、清潔的可再生能源，所產(chǎn)沼肥可用作有機

2、肥。生物質(zhì)資源在能源化生產(chǎn)和利用過程中也會消耗能量，排放污染物，因此對秸稈沼氣集中供氣工程的生態(tài)經(jīng)濟效益和環(huán)境影響進(jìn)行科學(xué)合理的評價，對促進(jìn)秸稈沼氣的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
　　能值分析方法考慮了自然環(huán)境資源對系統(tǒng)經(jīng)濟發(fā)展做出的貢獻(xiàn)，將投入系統(tǒng)的物質(zhì)、能量、貨幣、勞務(wù)等不同種類、不同單位的生態(tài)流，轉(zhuǎn)換成為太陽能值，將其作為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來衡量和分析，彌補了經(jīng)濟分析和傳統(tǒng)能量分析的不足。本研究采用能值分析方法和生命周期評價方法對秸稈沼

3、氣集中供氣工程的生態(tài)經(jīng)濟性和可持續(xù)性進(jìn)行評價。主要結(jié)論分述如下：
　　（1）對秸稈沼氣集中供氣工程投入資源的能量折算系數(shù)、能值轉(zhuǎn)換率、污染物排放系數(shù)等進(jìn)行考證分析并確定其取值。以15.83E+24sej/a能值基線為準(zhǔn)，對秸稈沼氣集中供氣工程投入資源的能值轉(zhuǎn)換率參數(shù)進(jìn)行考證和分析。對玉米秸稈、小麥秸稈、農(nóng)村勞動力的能值轉(zhuǎn)換率進(jìn)行核算，河南省安陽縣小麥秸稈能值轉(zhuǎn)換率、河北省青縣玉米秸稈能值轉(zhuǎn)換率和全國農(nóng)村勞動力能值轉(zhuǎn)換率，分別是1.

4、10E+05sej/J、7.55E+04sej/J、2.56E+06sej/J。
　?。?）以河南省安陽縣西街村秸稈沼氣集中供氣工程為例，對非滿負(fù)荷運行條件下秸稈沼氣工程能值投入產(chǎn)出進(jìn)行了定量核算和分析。結(jié)果表明，該秸稈沼氣工程能值投入中，購買資源能值投入占99.73％，秸稈能值投入占73.83%。與滿負(fù)荷運行相比，在非滿負(fù)荷運行的情況下，沼氣、沼渣沼液以及―三沼‖的能值轉(zhuǎn)換率皆有明顯升高；工程的生態(tài)經(jīng)濟性、可持續(xù)發(fā)展性有所降低，

5、環(huán)境負(fù)荷上升。要提高秸稈沼氣集中供氣工程的經(jīng)濟性、可持續(xù)性和環(huán)境外部性，必須努力實現(xiàn)工程的滿負(fù)荷運行。
　?。?）以河北省青縣耿官屯秸稈沼氣集中供氣工程為例，根據(jù)沼渣沼液處理方式不同，將其設(shè)定為常規(guī)情景（情景1）、現(xiàn)實情景（情景2）和假設(shè)情景（情景3），進(jìn)而對3種不同情景的能值投入、產(chǎn)出及其能值評價指標(biāo)進(jìn)行比較分析。結(jié)果表明，由情景1到情景3，購買不可更新資源能值占總投入的比重顯著提升；從各子系統(tǒng)能值投入比重看，秸稈收集與預(yù)處理子

6、系統(tǒng)顯著下降，沼肥利用子系統(tǒng)顯著升高，其他各子系統(tǒng)有所下降。常規(guī)情景下，青縣耿官屯秸稈沼氣集中供氣工程沼氣能值轉(zhuǎn)換率為2.50E+05sej/J；隨著沼渣沼液加工利用水平的提高，沼肥的能值轉(zhuǎn)換率、“三沼”能值轉(zhuǎn)換率呈下降的趨勢；可更新能值率 RER、可持續(xù)發(fā)展指數(shù) ESI、能值反饋率FYR和處理廢棄物能力EWR都、環(huán)境負(fù)載率ELR等指標(biāo)，隨著產(chǎn)業(yè)鏈條延長和系統(tǒng)邊界的變化，不再適用于生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品方案調(diào)整前后的能值比較分析。
　　（

7、4）以河南省安陽縣西街村秸稈沼氣集中供氣工程為例，以工程年產(chǎn)出沼氣為功能單位，綜合評估了秸稈沼氣集中供氣工程在全球變暖潛力、酸化潛力、氣溶膠潛力、光化學(xué)煙霧潛力和人體毒性潛力5個方面的環(huán)境影響。將工程建設(shè)單元納入秸稈沼氣工程各生命周期邊界，對工程建設(shè)單元、運行單元和產(chǎn)物利用單元的環(huán)境排放進(jìn)行定量核算和分析。該秸稈沼氣集中供氣工程對全球環(huán)境的影響負(fù)荷為-137.72標(biāo)準(zhǔn)人當(dāng)量，減排效果顯著。煤炭增溫和電力消耗是影響沼氣工程環(huán)境排放的重要環(huán)