内蒙古自治区规模化畜禽养殖场沼气工程标准图集.doc

内蒙古自治区规模化畜禽养殖场沼气工程标准图集（草案）地方标准编制说明一、工作简况（一）任务来源2013年，由内蒙古自治区农村生态能源环保站申请地方标准的立项，根据内蒙古自治区质量技术监督局下达的2013年第一批内蒙古自治区地方标准制修订项目计划，批准内蒙古自治区规模化畜禽养殖场沼气工程标准图集（草案）地方标准的制定。（二）起草单位和协作单位起草单位：内蒙古自治区农村生态能源环保站。协作单位：青岛天人环境股份有限公司（三）主要起草人姓 名性别职务/职称工作单位任务分工孟德男站长内蒙古自治区农村生态能源环保站组织协调刘林男高级工程师青岛天人环境股份有限公司审核贾利欣男副站长内蒙古自治区农村生态能源环保站组织协调李春生男推广研究员内蒙古自治区农村生态能源环保站协助编制马丽红女中级工程师青岛天人环境股份有限公司工艺设计王久冲男中级工程师青岛天人环境股份有限公司电控设计牛金妮女中级工程师青岛天人环境股份有限公司土建设计耿学海男中级工程师青岛天人环境股份有限公司给排水设计王智女中级工程师青岛天人环境股份有限公司暖通设计钱丹丹女中级农艺师内蒙古自治区农村生态能源环保站协助编制二、制定标准的必要性和意义近年来，我区养殖场大中型沼气工程建设数量增多，国内沼气工程项目设计规范不健全，我区又处于高寒地区，更没有专门的规范。造成很多项目设计周期长，施工周期长，且达不到预期效果。沼气工程标准化设计可以使设计工期缩短、建设工期加快、工程投资及成本降低。因此，研究制定适合我区的高寒地区养殖场沼气工程标准图集，规范内蒙古自治区沼气工程设计，强化沼气工程建设的质量管理，有利于提高我区沼气工程设计施工进度，降低沼气工程建设成本，对我去沼气工程设计的规范化、标准化将起到积极推动作用，且有利于推动我区新农村新牧区的生态环境建设。三、制定标准的原则和依据，与现行法律、法规、标准的关系。（一）编制的依据及出发点1、本标准图集的编制符合国家产业政策及发展可再生能源和循环经济的需要。国家鼓励可再生能源的发展。随着我国经济水平的不断提高，能源的消费日益加大，国家开始高度重视可再生能源的发展，并于2005年2月28日正式通过了中华人民共和国可再生能源法。为了贯彻落实可再生能源法，合理开发利用可再生能源资源，促进能源资源节约和环境保护，我国先后制定实施了可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法、关于发展生物能源和生物化工财税扶持政策的实施意见、可再生能源发展专项资金管理暂行办法、可再生能源中长期发展规划等一系列配套政策。大力发展沼气，优化能源消费结构，是我国能源战略的重要组成部分。2、国务院关于加快发展循环经济的若干意见明确指出“加大对循环经济投资的支持力度。各级投资主管部门在制定和实施投资计划时，要加大对发展循环经济的支持。对发展循环经济的重大项目和技术开发、产业化示范项目，政府要给予直接投资或资金补助、贷款贴息等支持，并发挥政府投资对社会投资的引导作用。各类金融机构应对促进循环经济发展的重点项目给予金融支持”。3、中华人民共和国可再生能源法中规定：国家将可再生能源的开发利用列为能源发展的优先领域，通过制定可再生能源开发利用总量目标和采取相应措施，推动可再生能源市场的建立和发展。国家鼓励各种所有制经济主体参与可再生能源的开发利用，依法保护可再生能源开发利用者的合法权益。（二）编制的原则1、严格遵守国家及行业的有关政策和法规，执行相关设计标准、规范及规定；2、贯彻 “安全第一、环保优先、以人为本”理念，坚决把安全、环保、职业卫生放在重要位置；3、设备、材料选型做到性能可靠、技术先进、高效节能、方便运行、便于维护，提高设备运行的可靠性；4、充分依托周边设施，总体规划，统一布局，预留发展空间，节约使用土地和建设投资，充分发挥工程的经济效益和社会效益。（三）编制规划依据国家能源中长期发展规划纲要（20042020）（草案）；国家“十一五”能源发展重点专项规划；农业部大中型畜禽养殖场沼气工程建设规划；国家环保总局畜禽养殖污染防治管理办法（第9号令）；国家环保总局畜禽养殖业污染防治技术规范（HJ/T81-2001）；（四）遵循的主要法律法规及标准规范1、遵循的主要法律法规中华人民共和国环境保护法中华人民共和国水污染防治法中华人民共和国水污染防治法实施细则中华人民共和国可再生能源法中华人民共和国农业技术推广法中华人民共和国电力法中华人民共和国节约能源法中华人民共和国循环经济法资源综合利用条例中共中央 国务院关于积极发展现代农业扎实推进社会主义新农村建设的若干意见全国生态环境保护纲要可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法关于发展生物能源和生物化工财税扶持政策的实施意见可再生能源发展专项资金管理暂行办法2、遵循的标准规范沼气工程技术规范NY/T 1220-2006室外给水设计规范GB50013-2006建筑设计防火规范GB50016-2006室外排水设计规范GB50014-2006给水排水设计手册环境工程手册（水污染防治卷）爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB50058-1997建筑结构荷载规范GB50009-2001钢结构设计规范GB50017-2003混凝土结构设计规范GB50010-2002建筑抗震设计规范建筑地基基础设计规范GB50007-2002工业与民用建筑供配电系统设计规范GB50052-2009砌体结构设计规范GB50003-2001城镇燃气输配工程施工及验收规范CJJ33-2005汽车加油加气站设计与施工规程GB50156-2002车用压缩天然气（2006版）GB18047-2000四、主要条款的说明 （一）沼气工程厌氧发酵技术发展现状1、欧洲沼气工程技术应用现状欧洲的沼气厂从20世纪70年代开始建设，90年代进入快速发展期，到2000年以后欧洲的沼气产业更是得到了迅猛发展。在1997年，欧洲仅有沼气工厂767座，2004年发展到4000多座。以德国为例，1997年拥有沼气厂500座，2000年发展到1000座，截至2006年，已经突破3500座。欧洲的沼气工程得到迅速发展的根本原因，在于欧洲各国对可再生能源的鼓励政策（各国政府相继制定了发电上网优惠政策）、严格的环保法律和政府引导下的经济效益驱动。欧洲沼气厂的主要盈利途径是依靠沼气发电，其技术特点是低能耗、产气率高和热电联产（CHP）完善。目前大多数采用以高浓度有机废弃物联合消化为特点的CSTR工艺，并配备了热电联产系统。这种全混式CSTR的工艺是先对各类畜禽粪污及其它有机废弃物进行预处理，调整进料TS浓度612%范围内，泵入带有机械搅拌的CSTR反应器，其容积产气率视原料和温度不同，通常在0.85.0m3/m3之间。沼气经热电联产系统转化为电能和热能，产生的电能并网销售，回收的热能通常用于周边农场、村镇供热以及补偿沼气工程本身所需的热消耗。由于CSTR工艺产气率高，费效比显著，热电联产产生的热能通常大于原料加热所需热量，大大降低了沼气生产成本。在欧洲，沼气厂产生的沼液沼渣，一般不经固液分离直接用于农田施肥。2、我国沼气工程技术应用现状我国于1979年召开了全国沼气工作会议，1980年成立了沼气工程协会，大中型畜禽养殖场沼气工程技术在近几年得到快速发展。到2005年底，全国已建成养殖场沼气工程3500处。经过二十多年的大中型沼气工程尝试和探索，证明比较成功的技术有UASB、USR和HCF等工艺，应用较多的是USR工艺，小部分采用HCF和UASB工艺，近年来，CSTR工艺在国内也得到了越来越多的应用，并取得好良好的运行效果。（二）常用厌氧发酵工艺简介1、升流式厌氧污泥床（UASB）图4-1 UASB工艺流程图UASB工作原理：废水中的有机污染物在厌氧条件下经微生物降解，转化成甲烷、二氧化碳等，所产气体（沼气）含甲烷大于50%，可作为能源再次利用，主要用于发电、锅炉燃烧等，既可去除有机污染物，又可回收能源。其工艺流程是先对养殖场污水进行固液分离，废水首先被尽可能均匀的引入UASB反应器（污泥反应区、气液固三相分离器包括沉淀区和气室三部分组成）底部，污水在厌氧状态下反应，分解有机物，产生沼气。通过气、液、固三相分离器，可使反应器中保持高活性及良好的沉淀性能的厌氧污泥，经分离污泥颗粒将沉淀到污泥床的表面，气体进入集气室。出水往往需进一步好氧处理，进行达标排放。是一种以环保治理为主，生产能源为辅的能源环保型沼气工程工艺。2、升流式厌氧固体反应器（USR）USR工艺流程是先对各类畜禽粪便及其它有机物进行预处理，除去大颗粒和粗纤维物质（进料TS浓度35%）后，进入USR反应器，USR反应器采用上流式污泥床原理，不使用机械搅拌，产气率视温度不同在0.41.2之间。沼渣沼液COD浓度含量很高，不适宜好氧处理达标排放，一般用于农田施肥进行生态化处理，是典型的能源生态型沼气工程工艺。采用USR工艺产生的沼气如进行热电联产(CHP)，热能输出部分可满足20左右原料的升温要求，在我国北方地区的冬季，自身热量无法满足运行要求，需要使用锅炉或其它能量进行加热。3、完全混合式厌氧消化器（CSTR）CSTR工艺流程是先对各类畜禽粪便及其它有机物进行粉碎处理，调整进料TS浓度813%范围内，进入CSTR反应器后，CSTR反应器采用下进料上出料方式，并带有机械搅拌，图4-2USR工艺流程图图4-3CSTR工艺流程图产气率视原料和温度不同在0.85.0之间。沼渣沼液COD浓度和TS浓度含量高，一般不经固液分离即可直接用于农田施肥，是典型的能源生态型沼气工程工艺。采用CSTR工艺产生的沼气如进行热电联产(CHP)，热能输出部分可满足大部分北方地区冬季的原料加热要求，不需外来能源加热。具体几种工艺的比较见表41。表41常用厌氧发酵技术的比较序号类别CSTRUASBUSR1原料范围所有类型有机原料高COD污水各类畜禽粪便2原料TS浓度513%2%35%3应用区域全国各地中部、南部中部、南部4水力停留时间1030天15天815天5单位能耗低高中等6单池容积300-3000m3200-3000m3200-2000m37操作难度中等易中等8产气率0.85.00.30.80.41.29经济效益较高中高（三）工艺选择原则1、采用先进、成熟、运行可靠的沼气工程技术，适应企业的发展；2、在保证沼气工程达到设计要求的前提下，尽量减少投资和运行成本；3、设备质量优良可靠，确保运行稳定，具有良好的性价比，创建“放心工程”；4、沼气系统力求操作管理简便，降低劳动强度。5、本图集选择CSTR发酵工艺。CSTR厌氧发酵工艺发酵罐占地少、成本低，是目前世界上最先进的厌氧反应器之一。CSTR可以处理高悬浮固体含量的原料，且内部安装的搅拌装置使得发酵原料和微生物处于完全混合状态，增加了物料和微生物接触的机会。罐体内部设置有加热盘管，大大提高了产气率，同时使得反应器一年四季均可正常工作。所以CSTR厌氧发酵工艺更适合我区畜禽养殖场沼气工程工艺选择要求。（四）项目施工验收主要依据按国家现在执行相关规范、标准及技术文件，施工中采用的技术规范、标准及参照行业技术规范：机械设备安装工程施工及验收通用规范（JBJ23-96）工业管道工程施工及验收规范（GBJ235-82）电气装置安装工程电缆线路施工及验收（GB50168-92）砼结构工程质量验收规范（GB50204-2002）建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002）砌体工程施工质量验收规范（GB50203-2002）等。（五）环境保护执行依据和环境标准畜禽养殖业污染物排放标准（GB185962001）建设项目环境保护管理条例（国务院第253号令）地表水环境质量标准（GB3838-2002）恶臭污染物排放标准（GB14554-93）（六）总平面布置基本原则1、工艺流程合理，原料及产品流向顺畅、便捷，功能分区明确、合理；2、合理利用土地，因地制宜，合理布置、节约用地、提高土地利用率；3、场区内道路交通顺畅，与场外公路的连接便捷，货运与人行应避免干扰、尽量分流；4、工厂的整体布局要美观，布置中应留出绿化用地；5、充分考虑防火、排水、卫生。（七）沼气站主要单元设计思路及相关规范内容1、预处理单元：参照室外排水设计规范( GB50014-2006)设计，符合工艺和土建要求设置；2、厌氧发酵单元、沼气存储单元：沼气工程规范(NY/T 1220-2006)中第2部分供气设计中9.3.2沼气站内厌氧消化器和其他生产构筑物之间以及厌氧消化器之间的防火间距不限，但地上式构筑物之间距离不宜小于4m；故如总平面所示厌氧罐体设计间距符合规范要求；3、二次发酵单元：二次发酵罐设计同于CSTR厌氧罐体，顶部贮气柜设计参照爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范（GB50058-1992）中规定：当易燃物质轻于空气时，以释放源为中心半径为4.5m的范围内，划分为2区。因为项目中二次发酵罐体高为6.483m，释放源位于罐体顶部，故气柜符合3.8m要求即符合设计规范；独立气柜的设计应符合建筑设计防火规范( 50016-2006)（安全）中规定贮气柜距烟囱的距离应大于20m，贮气柜至民用建筑或仓库的距离应大于25m，均满足规范要求，详见总平面布置图；4、生物脱硫单元：2座生物脱硫塔储存沼气，根据建筑设计防火规范( 50016-2006)（安全）中规定属于甲类气体，根据4.3.3甲、乙、丙类液体储罐组成组布置时立式储罐间的防火间距不应小于2m，储罐与储罐间距离应符合表4.2.2中单罐容积1000立方的，地上罐容积间距0.75D, 生物脱硫塔直径为3.6m，故间距大于2.7m即可，现根据工艺要求间距10m，满足规范；5、净化单元：设计应符合建筑设计防火规范中(50016-2006)中第3.3.9条中规定散发可燃气体、可燃蒸气的甲类厂房与下述地点的防火间距不应小于下列规定：“距离明火或散发火花的地点-30，厂外道路-15m，场内主要道路-10m，场内次要道路-5m，及第3.4条中关于甲类厂房的描述”故净化系统设置符合规范要求，详见总图。6、压缩、发电单元：符合城镇燃气设计规范( GB50028-2006)中表6.5.3储气罐与站内建构筑物的防火间距中规定压缩机间距离气柜（3000m立方）12m以上符合规范要求；符合汽车用压缩天然气加气站设计规范要求( SY0092-98)中表4.2.7中压缩机与加气棚3m，低压配电间5m的防火要求；7、其他单元:消防单元和循环水池的设计按照建筑防火规范(50016-2006)中消防给水和灭火设备中的相关规定。场区道路、围墙、绿化的布置及设计符合沼气工程技术规范( NY/T 1220-2006)中第1部分工艺设计中的6.2.7、6.2.8、6.2.9、6.2.10相关规定。（八）竖向布置原则及竖向布置方式1、布置原则（1）充分利用自然地形地貌，减少土方工程量； （2）有效地组织地面排水，控制道路坡度；（3）综合考虑市政管网的走向与布置，保证埋置深度； （4）在景观设计中还应考虑绿化种植方案和视觉效果。2、场地排雨水方式本工程场地排雨水方式为：明沟和暗管两种排水方式。排水沟采用钢筋混凝土结构、排水沟净宽400mm。其纵坡最小值为3。3、竖向设计应与总平面布置同时进行，且与厂区外现有和规划的运输线路、排水系统、周围场地标高等协调。竖向设计方案应根据生产、运输、防洪、排水、管线敷设及土（石）方要求，结合地形和地质条件进行综合比较后确定。反应罐区内场地坡度为0.2%，综合办公区场地坡度为0.3-4.0%，道路纵坡0.4-5.64%。竖向设计宜采用平坡式或阶梯式，并应根据场地的地形和地质条件、厂区面积、建筑物大小、生产工艺、运输方式、建筑密度、管线敷设、施工方法等因素，合理确定。场地平整宜采用连续式或重点式，并应根据地形和地质条件、建筑物和构筑物及管线和运输线路密度等因素，合理确定。（九）交通运输1、道路布置原则道路的布置应符合沼气工程技术规范（NY/T 1220.1-5-2006）的要求，道路布置符合生产、维修、消防等通车的要求，有效地组织车流、物流、人流，达到方便生产运输，场容美观，并尽可能地减少工程量。道路与竖向相结合，道路网的布局有利于场区地面雨水的排除，场区内道路条件允许的情况下采用环状布置，符合防火、环保的规定。道路交叉采用正交，场区布局紧凑时，满足交通顺序和消防的要求。2、道路（1）道路尽头设置回车场时，回车场面积应根据汽车最小转弯半径和路面宽度确定。（2）地磅房进车端的道路，应为平坡直线段，其长度不应小于2辆车长，在困难情况下，不应小于1辆车长；出车端的道路，不应小于1辆车长的平坡直线段。（3）道路宽度单行道宽为3m，双车道宽为6m，转弯半径不小于6m。消防车道不小于4m。（4）道路纵坡和横坡道路纵坡根据厂区地形设计，横坡为1.5%。表4-2 厂内道路最大纵坡厂内道路类别主干道次干道支道、车间引道最大纵坡（%）689厂内道路纵坡连续大于5%时，应在不大于表4-3所规定的长度设置缓和坡段，缓和坡段不应大于3%，长度不宜小于50m。表4-3 纵坡限制长度纵坡（%）限制长度（m）568006750078300892009101501011100（5）厂内道路边缘至相邻建筑物的净距，不宜小于表4-4的规定：表4-4 厂内道路边缘至相邻建构筑物的最小净距相邻（建）构筑物名称最小净距（m）建筑物外墙当建筑物面向道路一侧无出入口时1.5当建筑物面向道路一侧有出入口但不通行汽车时3.0管线支架1.0围墙1.0（6）铺砌场地和人行道人行道宽度不小于0.75m，一般为11.5m。当大于1.5m时，以0.5m的倍数递增。人行道横坡宜采用12%。人行道边缘至屋面为无组织建筑物外墙最小净距，可采用1.5m。3、场外运输场外运输主要以公路为主，生产所需原料主要由汽车运进，成品由提货车运出，由运输部门负责运输。全年运入货物主要有原材料、包装材料、燃料及其它生产所需辅助材料，运出货物主要为本项目产品。4、场内运输场内主干道路面宽10米，路面结构均为混凝土路面。为满足集装箱车运输需要，场内主干道道路转弯半径设为20-25米，并在转弯处设超宽。原料及产品场内运输主要通过叉车实现，各车间均配备叉车，用于物品装卸及出入库。（十）管网综合1、管网综合布置原则（1）压力管让重力自流管；（2）管径小的管线让管径大的管线；（3）易弯曲的管线让不易弯曲的管线；（4）临时性的管线让永久性的管线；（5）工程量小的管线让工程量大的管线；（6）新建的管线让现有的管线；（7）