案例分享

用戶：Homestead 乳業(yè)公司

地點(diǎn)：印第安納州，美國

用戶需求：沼氣發(fā)電

解決方案：2 臺 Cat??（卡特）G3512A 沼氣發(fā)電機(jī)組；項(xiàng)目設(shè)計(jì)，建設(shè)，運(yùn)營

Cat?（卡特）代理商：Michigan Cat

項(xiàng)目概覽

Homestead 乳業(yè)公司有兩個厭氧發(fā)酵池用于處理 2000 多頭牛的糞便。公司最初只是一個擁有 110 頭奶牛的小型家庭農(nóng)場。該奶牛場現(xiàn)有 1800 頭奶牛和 300 頭處于干奶期的奶牛，另外還有來自附近農(nóng)場的 1700 頭奶牛在這里擠奶。公司與當(dāng)?shù)氐?Cat 代理商 Michigan Cat 合作，量身定制了一套發(fā)電系統(tǒng)。Michigan Cat 為其安裝了兩臺 1200 rpm 的 Cat G3512A 發(fā)電機(jī)組以及輔助設(shè)備，該機(jī)組使用壽命長，擁有成本和運(yùn)營成本低。糞便被收集在收集池里，通過管道輸送到一組混合槽中，然后導(dǎo)入兩個厭氧發(fā)酵池，由此產(chǎn)生的甲烷氣體為發(fā)電機(jī)組提供燃料。

乳業(yè)公司利用沼氣安裝了兩臺 1200 rpm 的 Cat G3512A 發(fā)電機(jī)組以及輔助設(shè)備發(fā)電

電力需求

Homestead 乳業(yè)公司位于印第安納州普利茅斯，最初只是一個擁有 110 頭奶牛的小型家庭農(nóng)場。1979 年，F(xiàn)loyd Houin 和 Dan Houin 兄弟二人從他們父親手上買下了這座農(nóng)場，逐步將其發(fā)展成為如今的大型奶牛場。

該奶牛場現(xiàn)有 1800 頭奶牛和 300 頭處于干奶期的奶牛，另外還有來自附近農(nóng)場的 1700 頭奶牛在這里擠奶。然而，隨著不斷的成功和規(guī)模的擴(kuò)大，他們引起了所在社區(qū)越來越多的關(guān)注。奶牛數(shù)量的增加意味著會產(chǎn)生更多的糞便，更多的糞便意味著奶牛場周圍的氣味更大，這會直接影響到附近的居民生活。

奶牛場的化糞池

通過分析印第安納州北部和密歇根州南部的多家農(nóng)業(yè)公司，F(xiàn)loyd Houin 開始摸索減少牛糞氣味影響的方法。最終，他確定了發(fā)展方向——建設(shè)一處沼氣發(fā)電設(shè)施，把糞便轉(zhuǎn)化為電力。

不久之后，Homestead 乳業(yè)公司獲得了政府的可再生能源補(bǔ)貼，用于幫助其支付安裝新沼氣發(fā)電設(shè)備的前期費(fèi)用。此外，該州最大的天然氣配送公司 Northern Indiana Public Service Co. (NIPSCO) 還與 Homestead 乳業(yè)公司簽署了一份為期 15 年的電力購買協(xié)議，總計(jì)購買 1 MW 電力——這些電力足以為滿足 1000 戶家庭的用電需求。在這些財政支持下，公司得以開始建設(shè)全新的沼氣發(fā)電設(shè)施——Homestead Green Energy。

在該項(xiàng)目決定利用沼氣發(fā)電進(jìn)入開發(fā)階段后，公司必須找出一款既能輔助沼氣發(fā)電設(shè)備，同時又能生產(chǎn)足夠的電力來維持 NIPSCO 協(xié)議的發(fā)電系統(tǒng)。

解決方案

在項(xiàng)目研究階段，Houin 參觀了一家農(nóng)場，該農(nóng)場有一處可再生能源發(fā)電設(shè)施采用的就是卡特彼勒發(fā)電機(jī)組。他了解到，盡管該發(fā)電機(jī)組屬于較早的型號，但該系統(tǒng)仍能以峰值效率運(yùn)行，幾乎沒有問題，所以可靠性是一個重要因素。

“發(fā)電機(jī)組有時候需要維修，所以你必須有可靠的零件和服務(wù)，”

“我們承擔(dān)不起停機(jī)的代價，而且我見過許多比較老舊的 Cat 發(fā)動機(jī)仍在運(yùn)轉(zhuǎn)，這種可靠性確實(shí)幫我們做出了決定?！?/p>

——Houin

Homestead 乳業(yè)公司與當(dāng)?shù)氐?Cat 代理商 Michigan Cat 合作，為 Homestead Green Energy 量身定制了一套發(fā)電系統(tǒng)。Michigan Cat 為其安裝了兩臺額定轉(zhuǎn)速為 1200 rpm 的 Cat G3512A 發(fā)電機(jī)組以及輔助設(shè)備。G3512A 采用了堅(jiān)固耐用的設(shè)計(jì)，使用壽命更長，并且擁有成本和運(yùn)營成本更低，能夠?qū)崿F(xiàn)最佳性能。

Cat G3512A 發(fā)電機(jī)組

“相比 1800 rpm 的發(fā)動機(jī)，它的噪音更小，這一點(diǎn)我很喜歡，所以我們早期在低轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)上投入了更多的資金，”

“我們在沒有迫切需求的情況下選擇了更大的容量，因?yàn)閺拈L遠(yuǎn)來看這樣更好。由于我們不會把發(fā)電機(jī)組用到極致，所以可以減少設(shè)備磨損。”

——Houin

這兩臺發(fā)電機(jī)組對從動物糞便轉(zhuǎn)化成電能的過程中是非常重要的。在 Homestead Green Energy，牛的糞便被收集在收集池里，通過管道輸送到 1700 英尺外的一組混合槽中，然后導(dǎo)入兩個厭氧發(fā)酵池。進(jìn)入槽中后，糞便會被加熱，并進(jìn)行微生物處理，所產(chǎn)生的甲烷氣體被用來為燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組提供燃料。而發(fā)電機(jī)組的輻射熱和缸套水熱量可以在發(fā)酵過程中用來加熱發(fā)酵池。

Cat G3512A 發(fā)電機(jī)組操控臺

除了減少氣味和發(fā)電帶來的經(jīng)濟(jì)回報之外，Homestead 乳業(yè)公司還將發(fā)酵池中的固體進(jìn)行脫水，用作奶牛的臥床墊料。另外，液態(tài)營養(yǎng)副產(chǎn)物被保存在污水貯留池中，用于給農(nóng)田施肥。

“通過把這些豐富的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為收入，我們不僅提升了奶牛場的盈利能力，”

“還有助于增加營養(yǎng)價值，這對環(huán)境非常有益。作物可以更好地吸收糞便的養(yǎng)分，同時還能減少氣味，這對社區(qū)來說受益匪淺。”

——Ryan Rogers

Homestead Green Energy

設(shè)備操作員

Homestead Green Energy 的設(shè)備展示了小規(guī)模沼氣發(fā)電設(shè)施的經(jīng)濟(jì)可行性，這可能會激勵其他奶牛場采取相同的做法。

“我看到許多奶牛場正在充分利用自己手中的資源，從污染 / 氣味角度來看，把負(fù)擔(dān)變成了寶貴的社區(qū)資源?！?/p>

“我相信這樣的設(shè)備會給乳業(yè)發(fā)展帶來極大的好處?！?/p>

——Mike Fenton

Michigan Cat

垃圾填埋和沼氣能源客戶經(jīng)理

結(jié)果

自 2013 年 10 月全面投產(chǎn)以來，Homestead Green Energy 一直在不斷運(yùn)轉(zhuǎn)。兩臺 Cat G3512A 發(fā)電機(jī)組均在發(fā)酵池附近的建筑物內(nèi)全天候運(yùn)行，不間斷運(yùn)轉(zhuǎn)的運(yùn)行小時數(shù)使維護(hù)變得極為重要。在發(fā)電機(jī)組首次換油時，Homestead 乳業(yè)需要一些幫助來維修閥門。

“我打電話給 Cat 代理商，他們沒問任何問題，第二天就來了，”

“他們理解這個系統(tǒng)必須保持運(yùn)行，不能停擺。他們給了我們很大的幫助?！?/p>

——Rogers

盡管 Homestead Green Energy 預(yù)計(jì)需要五年時間才能實(shí)現(xiàn)收支平衡，但他們已經(jīng)開始實(shí)施擴(kuò)展計(jì)劃。Homestead 乳業(yè)公司正準(zhǔn)備升級，安裝第三個發(fā)酵池和另一臺發(fā)電機(jī)組。Houin 還在尋找更多將熱電聯(lián)產(chǎn)應(yīng)用到其業(yè)務(wù)中的機(jī)會。

“

“我們有很多消耗不掉的熱能，所以我們正在尋找更多方法把它們利用起來，”

“也許我們會增加一些溫室，或者通過其他方法來發(fā)揮這些熱能的價值。那將是我們的下一步發(fā)展?！?/p>

——Houin

責(zé)任編輯：LuYue