资源和能源综合利用方案

在工农业生产中，因大多是单一的过程，片面强调单纯的产品最优化问题，导致环境的严重污染与破坏。如果能够将工农业生产过程中的“废物”通过工程技术，进行资源化利用，延长产业链，改变传统的线性发展的经济模式为现代闭合式循环经济的模式，不仅解决了工农业生产中产品单一化的问题，为工业增产增收，同时还解决了传统开放式经济发展模式对环境的污染。

科学运用生态系统物质循环原理，构建闭路循环以实现资源和能源的综合利用，杜绝浪费与无谓的损耗，如生态工艺和生态农场等。

（1）生态工艺

生态工艺是指运用生态学中物种共生及物质循环再生原理和系统工程优化方法，设计物质多层次利用的生产体系。在这种生产过程中，输入生产系统的物质和能量在第一次使用，即生产第一种产品后，其剩余物是第二次使用，即生产第二种产品的原料，而第二次的剩余物又是生产第三种产品的原料，直到全部用完为止或实现循环利用，最终不可避免的剩余物以对生物无毒无害形式排放。

生态工艺是工艺思想的重大变革。它的实现是人类摆脱当前生态困境的一个重要途径。

（2）生态农场

生态农场主要是指运用生态学的观点和手段，以“农场”作为农业生态系统的一个整体，并把贯穿于整个系统中的各种生物群体，包括动物、植物、微生物之间，以及生物与非生物环境间的能量转化和物质循环联系起来，科学合理地组合环境和生物系统，以获得最大的生物产量，同时维护生态平衡，并以改善土地利用环境，特别是农业环境质量为目的的一种农业发展新模式。

生态农场有效地利用生态学原理，最大限度地把无机物转变为有机物。生态农场既是生产的单位，又是环境净化和保护的单位。菲律宾的马雅农场（Maya Farms）便是一个典型的生态农场。我国广东珠江三角洲的桑基鱼塘、蔗基鱼塘、果基鱼塘等均为在长期的农业生产实践中所创造的一种生态农场的雏形。

【实例6.6】光伏发电与分布式能源在现代化生态养殖及资源综合利用方面的应用(www.xing528.com)

本项目致力于构造一个生态养猪结合循环农业的示范基地。项目包括一整套污水污粪的回收利用、自动化流程控制、沼气发电、光伏发电及物联网等先进工艺与创新技术，打造生态养猪示范基地。项目采用废弃物综合利用工艺，猪粪与沼渣经处理后形成固态有机肥，废水经过消毒等处理后中水回用。沼气主要用于发电，发挥沼气工程节能减排、资源综合利用的能源环保优势。

项目处理能力：处理生猪的干清鲜粪约24 t/d，按每天每头猪所需冲洗粪便的污水量为15 L计算，生产含粪便污水约为300 t/d。

项目生产能力：日生产有机肥约24 t（年产有机肥8 760 t）。日产沼气约2 560 m3（年产沼气约93.4万m3），若产出的沼气均用于发电，年发电总量约为168.2万kW·h（按沼气发动机的热效率为25%～30%，发动机热效率为35%，发电机热效率为90%计算）。

光伏系统发电量测算：20 000头猪的养猪场占地面积约0.13 km2，以60%的光伏覆盖面积计算，光伏发电有效面积为0.1万km2，每平方米的光伏功率为150 W，发电功率为12 006 kW，光伏有效功率为12 006×1 250 kW·h=1 500.75万kW·h（按每千瓦年发电1 250 kW·h计算）。

该项目打造了绿色环保和资源化养猪相结合的循环生态农业模式，将光伏发电与分布式能源的合理结合以及重新利用废弃资源，确保实际生产中获得良好的经济效益，不仅可以提高农村居民的收入水平，还有利于环境保护与生态保护。

【实例6.7】延长中煤榆林能源化工有限公司煤油气资源综合利用装置

依据“煤油气结合、碳氢互补、物料综合利用”的设计理念，2015年，陕西延长中煤榆林能源化工有限公司研制的煤油气资源综合利用装置进入商业运营阶段。该装置属全球首套，其实现碳氢综合利用互补优势明显。该装置通过资源优化配置、要素优化组合、工艺优化集成等方式，将煤、油、气3种资源综合深度转化，开发出具有自主知识产权的低碳合成甲醇专利技术，有效弥补了煤制甲醇“碳多氢少”，天然气制甲醇“氢多碳少”的不足，实现了碳氢的最佳配比，确保了资源的高效利用。同时，将渣油裂解装置的富氢气、富甲烷气作为甲醇装置的原料气和燃料气，提高了资源利用效率。能源转化效率达到61.88%，碳资源利用率达到55.75%，与煤制甲醇先进指标相比，能源转化效率提高了16.88%，碳资源利用率提高了17.74%。不仅实现了高效产出，还大大降低了能耗。该装置的甲醇综合能耗为1.20 t标准煤/t，吨甲醇水耗仅为1.78 t，与煤制甲醇的先进值相比，吨甲醇综合能耗降低了15.50%，水耗降低了70.33%，且二氧化碳、二氧化硫和废渣的排放量大幅减少。该装置借助多级膜法分离与多效蒸发结晶等工艺技术，同步建设实现了废水“零排放”，并与部分盐的资源化利用相结合，解决了能化企业高浓盐水处理的瓶颈问题，为生态脆弱地区实现发展能源化工产业提供了新途径。

2016年，专家组对该项目进行了联合鉴定，一致认为该煤油气综合利用的思路及技术方案具有明显的科学性、先进性、经济性、实用性和推广性，开创了化石原料多元化生产和资源清洁转化的新路径，属国际领先技术。