大中型沼气工程初步设计.doc

大中型沼气工程初步设计 大中型沼气工程初步设计大中型沼气工程初步设计 大中型沼气工程初步设计 II 目目 录录 目 录 I 第 1 章 总说明 1 1 1 项目名称 1 1 2 建设单位 1 1 3 建设地点 1 1 4 工程模式 1 1 5 建设年限 1 1 6 建设目标 1 1 7 建设内容与规模 1 1 7 1 养殖规模及原料来源 数量 1 1 7 2 建设规模 2 1 7 3 主要设施 2 1 7 4 沼气利用表 3 1 8 设计目标 3 1 8 1 技术指标 3 1 8 2 经济指标 4 1 9 工艺流程 4 大中型沼气工程初步设计 III 1 10 工程投资 4 1 11 资金筹措方案 4 1 12 占地面积 4 1 13 劳动定员 4 1 14 建设工期 4 第 2 章 工艺技术方案 5 2 1 工艺设计依据 5 2 1 1 相关国家法律 法规和政策 5 2 1 2 相关规范与标准 6 2 1 3 其他依据 7 2 2 工艺设计原则 7 2 2 1 技术先进性 可靠性和适应性原则 7 2 2 2 经济效益最大化原则 7 2 2 3 环境和社会效益最大化原则 8 2 3 工艺技术方案选择 8 2 3 1 主要工艺简介 8 2 3 2 一体化设备简介 11 2 3 3 厌氧储气一体化发酵设备的优势 13 2 3 4 工艺选择 15 大中型沼气工程初步设计 IV 2 3 5 本项目工艺特点 16 2 4 工艺流程图 16 2 5 工艺流程说明及沼气利用 沼渣沼液的处理 17 2 5 1 工艺流程说明 17 2 5 2 沼气利用 18 2 5 3 沼渣沼液的处理 18 第 3 章 结构设计 20 3 1 工程地质条件 20 3 1 1 场地地质条件 20 3 2 防水 抗渗及抗冻 20 3 3 结构选型及设计 20 第 4 章 建筑设计 22 4 1 总体布置 22 4 1 1 工程选址 22 4 1 2 总体布置求 22 4 2 平面布置 24 4 2 1 平面布置原则 24 4 2 2 道路及绿化 25 4 3 核心单元设计 25 大中型沼气工程初步设计 V 4 3 1 原料预处理单元 25 4 3 2 核心处理单元 27 4 3 3 有机肥加工单元 29 4 3 4 沼液处理单元 31 4 3 5 配套设施区 32 第 5 章 电气设计 34 5 1 设计范围 34 5 2 供电负荷 34 5 3 供电设计 34 5 5 电缆敷设 36 5 6 照明 36 5 7 防雷及接地 36 第 6 章 自动化仪表及控制设计 37 第 7 章 给水排水设计 38 7 1 设计依据 38 7 2 设计范围 38 7 3 消防给水排水 38 7 4 场区给排水 39 第 8 章 防火专篇 40 大中型沼气工程初步设计 VI 8 1 设计依据 40 8 2 建筑防火 40 8 2 1 总平面 40 8 2 2 单体建筑设计 40 8 3 消防和安全设计 40 第 9 章 防雷防爆专篇 42 9 1 防雷 42 9 2 防爆 42 第 10 章 节能 43 10 1 节能 43 10 1 1 工艺流程方面 43 10 1 2 选用节能型的设备 43 10 1 3 再生水回用 43 第 11 章 运行费用分析 44 11 1 收入部分 44 11 2 运行成本 44 11 3 年经济效益 45 第 12 章 安全生产与劳动保护 46 12 1 工程设计措施 46 大中型沼气工程初步设计 VII 12 2 安全操作方案 46 第 13 章 环境保护 49 13 1 执行依据和环境标准 49 13 2 工程建设的主要环境问题 49 13 3 环境保护对策和措施 49 13 4 环境管理和安全防护 50 13 5 环境保护具体措施 50 13 5 1 废水 50 13 5 2 气味 50 13 5 3 噪音 50 13 5 4 废渣 51 第 14 章 运行管理和劳动定员 52 14 1 运行管理 52 14 2 维护保养 52 14 3 岗位定员 53 14 4 人员培训 54 14 5 使用及维修 54 第 15 章 工程实施计划 55 15 1 实施进度 55 大中型沼气工程初步设计 VIII 15 2 工作流程 55 大中型沼气工程初步设计 1 第第 1 1 章章总说明总说明 1 11 1 项目名称项目名称 某实业集团有限公司大中型沼气工程 1 21 2 建设单位建设单位 某实业集团有限公司 1 31 3 建设地点建设地点 某省垦利经济技术开发区 1 41 4 工程模式工程模式 能源生态型 1 51 5 建设年限建设年限 一年 1 61 6 建设目标建设目标 总投资 425 896 万元建设沼气工程 将养殖场产生的粪污冲洗废 水转化为沼气 沼液 沼渣 沼气用来炊用 户用或制成沼气成品等 其他用途 粪便及产生的沼渣经加工制成有机肥成品 沼液经处理后 达标排放 最大限度提高能源和资源的利用率 实现污染物的 零排 放 改善某省东营市垦利县及周边农业生态环境 提高农业综合生产 能力和经济效益 改善能源供应结构 减少化肥和农药的使用量 提 高产品品质和产量 实现社会 经济和环境的协调发展 1 71 7 建设内容与规模建设内容与规模 1 7 11 7 1 养殖规模养殖规模及原料来源 数量及原料来源 数量 某实业集团有限公司每天产生牛粪 25 吨 粪污水 55 吨 具备充 足的发酵原料 大中型沼气工程初步设计 2 1 7 21 7 2 建设规模建设规模 建设 600m3CSTR 厌氧反应池 2 座及 250m3柔性气柜 2 套 年处理粪 污 19800 吨 年产沼气 35 04 万 m3 用于厂区内的供暖和户用 年产 固体有机肥 806 吨 液体有机肥 19268 9 吨 作为生态农肥施于农田 1 7 31 7 3 主要设施主要设施 1 预处理单元 格栅渠 3 0m 0 5m 0 7m 数量 1 座 调粪池 3 0m 2 7m 2 2m 数量 1 座 折流沉砂渠 2 6m 2 2m 0 8m 数量 1 座 调节池 3 0m 3 5m 3 5m 数量 1 座 2 沼气生产单元 CSTR 发酵罐 600m3 9 2m 9 2m 数量 2 座 3 沼气 沼液存储单元 柔性气柜 250m3 9 2m 5 3m 数量 2 座 沼液池 上边 10 0m 10 0m 下边 7 0m 7 0m 高 2 8m 数量 1 座 4 沼气净化单元 沼气净化间 4 2m 3 6m 3 0m 数量 1 间 大中型沼气工程初步设计 3 5 有机肥加工单元 沼渣浓缩池 4 5m 4 5m 4 5m 数量 1 座 好氧发酵槽 60m 6 0m 1 6m 数量 1 座 固液分离间 5 1m 4 2m 3 0m 数量 1 间 有机肥加工车间 36m 10m 4 0m 数量 1 间 6 辅助生产生活设施 锅炉房 6 0m 5 1m 4 5m 数量 1 间 值班室 4 2m 3 6m 3 0m 数量 1 间 1 7 41 7 4 沼气利用表沼气利用表 沼气利用表沼气利用表 序号序号项目名称项目名称 年用气量年用气量 m m3 3 用气占年总用用气占年总用 气量的比例气量的比例 备注备注 1 500 户户用 31025089 500 户每天炊用所用沼 气量比较稳定 大约 850m3 天 2 厂内生活用气 3650010 42 厂内每天的生活用气 量比较稳定 大约 100m3 天 3 锅炉燃烧 36501 04 500 户户用和厂内生活 用气每天的用气量比 大中型沼气工程初步设计 4 较稳定 每天剩余的 沼气全部用于锅炉燃 烧 4 年总用气量 350400100 5 年总产气量 350400 6 年沼气余量 0 用气和产气达到供需 平衡 1 81 8 设计目标设计目标 1 8 11 8 1 技术指标 技术指标 年平均产气量 960m3 d 反应池有效容积产气率 0 5 1 2m3 m3 d 进料浓度 8 10 发酵温度 35 2 摄氏度 停留时间 20 25 天 1 8 21 8 2 经济指标经济指标 总投资 425 896 万元 运行成本 41 9 万元 年 1 91 9 工艺流程工艺流程 采取以 预处理 CSTR 为核心的处理工艺 1 101 10 工程投资工程投资 本项目总投资 425 896 万元 其中包括土建投资 87 450 万元 仪 器设备投资 270 542 万元 工程其他费用 67 904 万元 大中型沼气工程初步设计 5 1 111 11 资金筹措方案资金筹措方案 中央预算内投资 100 万元 省投资 25 万元 市县投资 80 万元 企业自筹 220 896 万元 1 121 12 占地面积占地面积 工程占地面积约 2000m2 1 131 13 劳动定员劳动定员 运行需定员 2 人 1 141 14 建设工期建设工期 一年 大中型沼气工程初步设计 6 第第 2 2 章章 工艺技术方案工艺技术方案 2 12 1 工艺设计依据工艺设计依据 2 1 12 1 1 相关国家法律 法规和政策相关国家法律 法规和政策 1 中华人民共和国环境保护法 2 中华人民共和国水污染防治法 3 中华人民共和国水污染防治法实施细则 4 中华人民共和国可再生能源法 5 中华人民共和国畜牧法 6 畜禽养殖污染物防治管理办法 7 中华人民共和国农业技术推广法 8 中华人民共和国电力法 9 中华人民共和国节约能源法 10 中华人民共和国循环经济法 11 资源综合利用条例 12 中共中央关于制定国民经济和社会发展第十一个五年规划 的建议 13 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 14 全国生态环境保护纲要 15 关于发展生物能源和生物化工财税扶持政策的实施意见 大中型沼气工程初步设计 7 16 可再生能源发展专项资金管理暂行办法 17 十一五 资源综合利用指导意见 18 国家鼓励的资源综合利用认定管理办法 2 1 22 1 2 相关规范与标准相关规范与标准 1 沼气工程技术规范 NY T 1220 2006 2 室外排水设计规范 GB50014 2006 3 给水排水设计手册 4 环境工程设计手册 水污染防治卷 5 建筑设计防火规范 GBJ16 87 6 中 小型集约化养猪场建设的国家标准 GBT17824 1 1999 7 有机认证标准 畜牧生产 8 畜禽养殖业污染物排放标准 GB18596 2001 9 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 10 钢结构设计规范 GB50017 2003 11 混凝土结构设计规范 GB50010 2002 12 建筑抗震设计规范 GB50011 2001 13 建筑地基基础设计规范 GB50007 2002 14 工业与民用建筑供配电系统设计规范 GB50052 19 15 砌体结构设计规范 GB50003 2001 大中型沼气工程初步设计 8 16 金属焊接结构湿式气柜施工及验收规范 HGJ212 83 17 城镇燃气输配工程施工及验收规范 CJJ33 89 18 有机肥料标准 NY525 2002 2 1 32 1 3 其他依据其他依据 1 某实业集团有限公司提供的用户资料 2 同行业 同工艺工程实例见表 2 1 表表 2 12 1 工程实例工程实例 沼气工程厌氧反映器容积 m3 贮气柜容积 m3 内蒙古大力神牛业400CSTR 1 座 200 1 座 北京市顺义区北郎中村沼气工程 500CSTR 1 座 250 1 座 2 22 2 工艺设计原则工艺设计原则 2 2 12 2 1 技术先进性 可靠性和适应性原则技术先进性 可靠性和适应性原则 1 根据某实业集团有限公司实际情况 选择最先进的工艺方案 2 根据当地的实际情况 选择有成功案例的工程方案 确保工 程可以长期稳定运行 3 根据业主经济条件和操作人员技能水平 选择最适宜的方案 便于实际运行和维护 2 2 22 2 2 经济效益最大化原则经济效益最大化原则 大中型沼气工程初步设计 9 1 在保证技术先进性的基础上 优化工艺和各个单元设计 降 低一次性投资 确保最佳性价比和最短的投资回收期 2 遵循循环经济理念 对整个场区进行能流 物流分析和设计 确保沼气工程为企业带来整体最大效益 2 2 32 2 3 环境和社会效益最大化原则环境和社会效益最大化原则 1 对产品 沼气 沼渣 沼液 进行充分利用 并注重外观设 计和绿化美化 使站区与场区总体环境协调统一 2 设计和实施过程中遵守国家及地方有关法律法规和产业政策 保证工程符合地方环境 经济和社会发展规划 工程建成后给附近农 户供气 并发挥示范作用 带动地方经济和社会发展 2 32 3 工艺技术方案选择工艺技术方案选择 2 3 12 3 1 主要工艺主要工艺简介简介 1 升流式厌氧污泥床 upflow anaerobic sludge blanket 简 称 UASB UASB 使目前发展最快的消化器 其特征使自下而上流动的污水流 过膨胀的颗粒状的污泥床 消化器分为三个区 及污泥床 污泥层和 气 固分离器 分离器将气体分流并阻止固体漂浮和冲出 使 MRT 比 HRT 大大增长 产甲烷效率明显提高 污泥床区平均只占消化器体积 的 30 但 80 90 的有机物在这里被降解 该工艺将污泥的沉降 和回流置于一个装置中 降低了造价 在国内外已被大量用于低 SS 废 水的处理 如废酒醪滤液 啤酒废水 豆制品废水等 而对于 ss 浓度 高的 则很易引起三相分离器的堵塞 导致反应器失效 大中型沼气工程初步设计 10 该工艺的优点如下 1 除气 固分离器外消化器结构简单 没有搅拌装置及填料 2 长的 SRT 及 MRT 使其实现了很高负荷率 3 颗粒污泥的形成使微生物天然固定化 增加了工艺的稳定性 4 出水 SS 含量低 5 适用于低 SS 含量废水的处理 缺点是 1 需要安装气 固分离器 2 需要有效的布水器 使进料能均匀与消化器底部 3 进水要求低 SS 含量 4 在高水力负荷或高 SS 负荷时易流失固体和微生物 运行技 术要求较高 2 升流式厌氧固体反应器 upflow anaerobic solid reactor 简称 USR 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 4 1 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 大中型沼气工程初步设计 11 3 污泥床滤器 UBF 它是将 UASB 和厌氧滤器结合为一体的厌氧消化器 其下部为污 泥床 上部设置纤维填料 由于附着于纤维填料上的生物膜补充了污 泥床上部微生物的不足 所以效益较高 但每立方米填料价值 300 500 元 使工程造价上升 顺义肉联厂的屠宰废水处理采用 UBF 工艺 它对低浓度低悬浮固 体污水的厌氧消化效果较好 用于高浓度高悬浮固体废水处理易产生 堵塞 4 完全混合式厌氧消化器 complete stirred tank reactor 简称 CSTR 全混合式消化器是在常规消化器内安装了搅拌装置 使发酵原料 和微生物处于完全混合状态 与常规消化器相比使活性区遍布整个消 化器 其效率比常规消化器有明显提高 故名高速消化器 该消化器 长采用恒温连续投料或半连续投料运行 适用于高浓度及含有大量悬 浮固体原料的处理 如污水处理厂好氧活性污泥的厌氧消化过去多采 用该工艺 在该消化器内 新进入的原料由于搅拌作用很快与发酵器 内的全部发酵液混合 使发酵底物浓度始终保持相对较低状态 该消 化器时典型的 HRT SRT 和 MRT 完全相等的消化器 为了使生长缓慢的 产甲烷菌的增殖和冲出速度保持平衡 要求 HRT 较长 一般要 10 15 天或是更长的时间 中温发酵时负荷为 3 4kgCOD m3 d 高温发 酵为 5 6kgCOD m3 d 产气率视原料和温度不同在 0 8 5 0 之间 大中型沼气工程初步设计 12 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 全混合式消化器的优点是 1 可以进入高悬浮固体含量的原料 2 消化器内物料均匀分布 避免了分层状态 增加了底物和微 生物接触的机会 3 消化器内温度分布均匀 4 进入消化器的抑制物质 能够迅速分散 保持较低浓度水平 5 避免了浮渣 结壳 堵塞 气体逸出不畅和短流现象 6 易于建立数学模型 2 3 22 3 2 一体化设备简介一体化设备简介 德国 丹麦 荷兰等发达国家的沼气工程装备已达到设计标准化 产品系列化 生产工业化 质量得到有效控制 工程装备的组装技术 也达到模块化 规范化 其大型厌氧消化装置 容积为 2000 5000m3 为圆柱型立式罐 多为钢结构 Lipp 罐居多 小型厌氧消 化装置 容积在 200 1500m3 多为圆柱型立式罐 钢结构或钢筋混凝 土结构 二级厌氧消化装置 立式罐 顶部常常装有双膜储气罩 构 成了发酵 储气一体化装置 既节省了单独设计储气装置的费用 比 大中型沼气工程初步设计 13 分体式降低 15 左右 和占地面积 又解决了在寒冷地区冬季储气装 置水封防冻的问题 丹麦一体化设备如图 2 4 在德国 建设沼气工程以获取能源为主要目的 这种采用作物和 粪便两种原料进行混合发酵的沼气工程在德国得到快速发展 由于混 合发酵原料 SS 含量和 TS 浓度都比较高 适合采用全混合厌氧反应器 从采用的反应器类型看 约 90 为立式全混合反应器 少数采用卧式 反应器 主要用于含沙和纤维量高的原料 而且受结构限制 此类反 应器的容积一般低于 300m3 还有不到 10 的工程采用两种反应器联合 应用的方式 随着材料技术的发展 一些工程采用了将发酵罐和储气 柜一体化的设计 即在反应器的上部安装双层膜用以储存沼气 见图 2 5 和图 2 6 德国 LIPP 公司不仅开发了 LIPP 卷罐技术 还开发了沼 气发酵和沼气储存为一体的罐体 大中型沼气工程初步设计 14 拼罐厌氧消化罐 双层膜干式储气柜 2 3 32 3 3 厌氧储气一体化发酵设备的优势厌氧储气一体化发酵设备的优势 将自有技术普通碳钢厌氧罐与柔性气柜相结合 对其优点从结构 大中型沼气工程初步设计 15 经济性和推广度三方面进行分析 1 结构 厌氧罐采用钢板焊接 顶部换作柔性气柜后 搅拌机可改为侧入 式搅拌 使罐顶不再是承重构件 柔性气柜的优势在于可增强发酵池 有效容积 提高产气率 保证供气压力平衡 有利于沼气使用和厌氧 罐结构稳定 碳钢导热系数 29W m PVC 膜材导热系数 0 42W m PVC 膜材导热系数远低于碳钢 无需保温 重量小 可 折叠 运输方便 罐体防腐的工程做法 将所有粗糙的焊缝 表面的棱角磨圆并清除焊接时的溅熔物 清 除掉表面的油脂 油污和其它污染物 表面喷砂处理达到 ISO 标准 Sa2 5 级或电动工具除锈 S 3 级 罐体内部采用环氧煤沥青漆 底漆 一道 面漆两道 罐体外部采用红丹防锈漆防腐 涂刷两道 2 经济性 采用厌氧储气一体化发酵设备比现有技术节省成本 18 6 左右 占地节省 9 且工期可节省一半 3 推广度 目前的小型沼气工程普遍存在投资高 收益低的问题 导致小型 沼气工程很难建设和发展 基本靠国家资金扶持或直接被放弃 若将 设备标准化 规范化 成套化 其中的关键设备 沼气产生与收集 设备产品化 批量化生产可使设备成本降低 设备一体化可使土建费 用减少 标准化可使工期缩短 可将厌氧发酵与储气一体化设备 预 大中型沼气工程初步设计 16 处理粉碎机 搅拌机 脱硫罐 气水分离器等均设备化 施工时只需 按定好的位置布管布线 大大提高了施工速度 降低了施工难度 工 程完成后 业主可通过简单的操作完成沼气工程的运行与维护 不需 投入过多的人力物力 也不需很高的技能水平 具体几种工艺的比较见表 2 2 表表 2 2 2 2 常用厌氧发酵技术的比较常用厌氧发酵技术的比较 序号类别 CSTRUASBUSR 一体化设 备 1 原料范围 所有类型 有机原料 高 COD 污 水 各类畜禽粪 便 所有类型 有机原料 2 原料 TS 浓 度 5 13 2 3 5 5 13 3 应用区域全国各地 中部 南 部 中部 南部全国各地 4 水力停留时 间 10 30 天1 5 天8 15 天10 30 天 5 单位能耗低高中等低 6 单池容积 300 3000m3 200 3000m3 200 2000m3 300 1000m3 7 操作难度中等易中等中等 8 产气率0 8 5 00 3 0 80 4 1 20 8 1 0 9 经济效益较高中高较高 大中型沼气工程初步设计 17 序号类别 CSTRUASBUSR 一体化设 备 10 沼液处理难 度 易易难易 经过以上对比分析 几种工艺各有所长 UASB 在国内外已被大量用于低 SS 废水的处理 如废酒醪滤液 啤酒废水 豆制品废水等 而对于 SS 浓度高的 则很易引起三相分离 器的堵塞 导致反应器失效 由于废水悬浮物 SS 比较高 COD 浓度相对较高 所需要较高负荷 选择全混式厌氧反应器 CSTR 是较为合适的 有利于节约投资 较 长的水力停留时间也有利于粪便污物的分解与消化 沼气的产量也相 对稳定 同时 更有利于项目的顺利实施与运行管理 本工程拟选用 CSTR 工艺 采用气柜 发酵罐一体化结构 2 3 42 3 4 工艺选择工艺选择 1 1 工艺选择原则工艺选择原则 1 根据业主的经济条件和投资目的 养殖场的地理位置 处理 规模和粪污特点 2 地方政府的要求和业主的实际操作水平 3 采用先进 成熟 运行可靠的沼气工程技术 适应企业的发 展 大中型沼气工程初步设计 18 4 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 5 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 6 沼气系统力求操作管理简便 降低劳动强度 2 2 工艺选择工艺选择 本工程主要原料禽粪 工程地处某 需要考虑冬季运行费用问题 适合选用进料 TS 浓度较高且原料中粗纤维对工艺无影响的 CSTR 工艺 为了满足冬季运行的能量要求 考虑用锅炉对反应器进行加热 2 3 52 3 5 本项目工艺特点本项目工艺特点 1 预处理部分设置格栅渠 调粪池 折流式沉砂渠 调节池 对 粪便进行搅拌调节处理 预处理工艺一是保证了 CSTR 一体化设备内的 物料浓度 二是去除大的悬浮物 无机颗粒可以减轻后面料液对设备 的磨损 2 柔性气柜 柔性气柜是一种以柔性织物为贮气囊袋的低压燃气 贮存装置 它集中了低压湿式贮气柜和低压干式贮气柜的优点 不需 要防腐 冬季不需要保温 柔性织物贮气囊袋轻 因此基础要求简单 柔性织物材料价格低 产品的造价相应下降 在工厂制造出产品 因 此施工期非常短 产品质量得到很好的控制 是目前低压湿式贮气柜 和低压干式贮气柜的替代产品 2 42 4 工艺流程图工艺流程图 根据前面的工艺介绍及表 6 1 的对比结果 本工程选用 CSTR 工艺 大中型沼气工程初步设计 19 流程如下图所示 表表 2 42 4 工艺流程图工艺流程图 2 52 5 工艺流程说明工艺流程说明及沼气利用 沼渣沼液的处理及沼气利用 沼渣沼液的处理 2 5 12 5 1 工艺流程说明工艺流程说明 粪污水的处理 养殖场产生的粪污水经格栅渠除去大的悬浮物后 进入调粪池 养殖场采用干清粪方式 将收集的干粪送入调粪池进行 大中型沼气工程初步设计 20 调粪 调好一定浓度的料液经过折流式沉砂渠除去砂等无机颗粒 减 少后续设备的磨损 流入调节池 后经潜水切割排污泵打入厌氧反应 池进行发酵 发酵后产生的沼气经净化后储存于柔性气柜 后用于户 用和厂区内生活炊用 产生的沼液 沼渣混合液进入沼渣浓缩池 沉 淀后经过固液分离机 沼渣进入好氧槽 加入其他辅料进行好氧发酵 分离后的沼液可以作为液体肥料施予周围的农田 菜园 2 5 22 5 2 沼气利用沼气利用 本工程沼气用途 用于锅炉燃烧 厂区内的生活用气 剩余沼气 全部用来发电 2 5 32 5 3 沼渣的处理沼渣的处理 沼渣处理 深加工 加工流程如下 沉淀 混合喂料系统 输送机 打包外运 其他原料 从反应罐出来的沼液沼渣混合液流入沼渣浓缩池沉淀浓缩 后经 固液分离机分离 固液分离后的沼渣混入一些其他原料 如粪便等 进入好氧发酵槽进行好氧发酵 发酵后再进行干燥 降低含水率 再 加入秸秆等辅料混合搅拌 后经输送机送入有机肥加工车间进行造粒 干燥 冷却 筛分 后经检测 打包制成有机肥产品进行销售 反应罐出 料 固液分离机造粒机烘干冷却筛分机 大中型沼气工程初步设计 21 2 5 42 5 4 沼液的处理沼液的处理 沼液处理 作为液体肥料 直接施与周围农田 菜园 大中型沼气工程初步设计 22 第第 3 3 章章 结构设计结构设计 3 13 1 工程地质条件工程地质条件 结构设计依据某实业集团有限公司提供的 岩土工程勘察报告 3 1 13 1 1 场地地质条件场地地质条件 1 位置 地形 地貌 现场地地表较平整 场地周围地势平坦 无明显倾斜 拟建建筑物周围为空地 施工条件较好 2 地基稳定性和适宜性 拟建工程场地地势平缓 无不良地质作 用 可根据建 构筑物的基础埋深 采用换填或桩基础进行地基处理 能够适宜本工程的建设 3 23 2 防水 抗渗及抗冻防水 抗渗及抗冻 蓄水构筑物及埋入地下较深的构筑物采用防水混凝土 根据不同 使用性质及重要性 按规范确定抗渗等级 对重要构筑物 混凝土内 应掺入膨胀剂 构筑物长度超过规范规定允许长度时 设橡胶止水带 伸缩缝 抗冻标号不低于 F200 3 33 3 结构选型及设计结构选型及设计 结构设计按工艺及其它专业要求 遵循国家现行有关规范制定结 构方案及其结构设计 本工程中的格栅渠 调粪池 折流式沉砂渠 调节池 CSTR 厌 氧发酵罐基础等地下部分采用现浇钢筋混凝土结构 混凝土强度等级 C30 抗渗标号 S6 抗冻标号 F200 锅炉房 净化间 有机肥加工车 间 值班室等建筑物采用砖混结构 大中型沼气工程初步设计 23 第第 4 4 章章 建筑设计建筑设计 4 14 1 总体布置总体布置 4 1 14 1 1 工程选址工程选址 沼气工程的选址应符合养殖场整个生产系统的规划和要求 并应 根据以下因素综合考虑确定 1 在畜禽养殖场和附近居民区主导风向的下风侧 2 在畜禽养殖场的标高较低处 3 有较好的工程地质条件 4 满足防疫要求 5 有方便的交通运输和供水供电条件 4 1 24 1 2 总体布置求总体布置求 1 沼气工程的总体布置应考虑到养殖场远期生产规模扩展的可能 性 如必要 应依此作出分期建设方案 2 总体布置应满足沼气工程工艺的要求 布置紧凑 便于施工 运行和管理 应结合地形 气象和地质条件等因素 经过技术经济分 析确定 3 竖向设计应充分利用原有地形坡度 并达到排水畅通 降低能 耗 土方平衡的要求 4 构筑物的间距应紧凑 合理 并应满足施工 设备安装与维护 安全的要求 5 附属建筑物宜集中布置 并应与生产设备和处理构筑物保持一 大中型沼气工程初步设计 24 定距离 6 厌氧反应器 贮气柜 输气管道的设计及防火要求见 GBJ16 中 的相关规定 7 各种管线应全面安排 避免迂回曲折和相互干扰 输送污水 污泥和沼气管线布置应尽量减少管道弯头 以减少能量损耗和便于清 通 各种管线应用不同颜色加以区别 8 应设置废渣等物料堆放及停车的场地 9 平面布置应留有汽车进出通道 各建筑物间应留有连接通道 其设计应符合下列要求 1 主要车行道的宽度 单车道为 3m 双车道为 5m 并应有回车 道 车行道转弯半径不小于 6m 2 人行道的宽度为 1m 1 5m 3 通向建筑物顶端的扶梯与水平面夹角不大于 40 其宽度 0 8 m 1 0 m 4 高架物上不经常通行的部位可设置爬梯 其宽度为 0 4m 5 绿地面积不宜小于总面积的 30 10 沼气工程应设围墙 栏 11 各建筑物和构筑物群体效果应与周围环境相协调 12 主要畜禽污水处理设施应设置溢流口 排泥管 排空阀和检 修人孔 厌氧消化器和贮气柜应设有安全窗 确保装置正常运转 13 应设置给水和排水系统 拦截暴雨的截水沟和排水沟应与场 大中型沼气工程初步设计 25 区排水通道相连接 14 应配置简单的化验设备和必要的仪器 仪表 自动控制设备 及沼气流量计 15 处理构筑物和贮气柜应设置护栏等安全设施 护栏高度不宜 低于 1 1m 16 沼气工程应有保温防冻措施 17 沼气工程供电应按三类负荷设计 站区内设置操作控制间 独立的动力和照明配电系统 18 沼气工程的安全 防爆 防雷与接地参照 GB12801 GB50028 GBJ50016 2006 GB50057 GBJ65 等的相关规定 执行 19 控制室应有良好的照明 设有监控所有设备运转 故障 程 序操作 显示的控制屏 台 操作应具有集中与就地操作的功能 应 有紧急状态报警装置 应采用可靠的自动控制系统进行自动控制 自 动检测 并应设有值班人员休息室 4 24 2 平面布置平面布置 4 2 14 2 1 平面布置原则平面布置原则 1 要求满足人流 生产和参观人员流动 物流 原料 煤炭 碳渣和沼渣沼液的运输 和能流 沼气输配 这 三流 的安全性 独立性和合理性 2 要求满足沼气站同站外的养殖场整体环境风格 养殖场周边整 大中型沼气工程初步设计 26 体环境风格和业户的企业文化理念等大环境的协调统一 3 本着节省投资 布置紧凑 工艺流畅 便于建设实施的原则 按功能区分布置 一次规划用地 充分考虑到业主远期发展的需要 4 2 24 2 2 道路及绿化道路及绿化 为节省占地面积 减少投资 沼气处理站内的车行道与站区保持 一致 人行路宽 1 5 2m 铺装人行道板 道路能满足防火及运输要求 沼气站路面坡度控制在 0 5 左右 使雨水能及时排出沼气站 保证沼 气站内不积水 主要道路两侧设绿篱 距绿篱 1 米处种植乔木 其它 空地铺草坪 4 34 3 核心单元设计核心单元设计 4 3 14 3 1 原料预处理单元原料预处理单元 1 1 格格栅栅渠渠 冲洗废水经过格栅渠后去除废水中大的悬浮物后 进入调粪池 设计尺寸 3 0m 0 5m 0 7m 地上 0 2m 结构形式 钢混 数 量 1 座 配套设备 配套设备 人工细格栅 栅 距 5mm 数 量 1 台 2 2 调调粪粪池池 大中型沼气工程初步设计 27 设计尺寸 3 0m 2 7m 2 2m 地上 0 2m 结构形式 钢混 数 量 1 座 配配套套设设备备 切割泵 型 号 WQ10 15 1 5 功 率 1 5kW 扬 程 15m 流 量 10m3 h 数 量 2 台 1 备 1 用 桨式搅拌机 型 号 JBJ22 1200 800 1 5 C 功 率 1 5kW 转 速 30r min 叶轮直径 1200mm 800mm 数 量 1 台 3 3 折折流流沉沉砂砂渠渠 由于粪中含有大量的无机颗粒 所以设置沉砂单元 进行沉砂处 理 保证后续单元正常运行 工艺尺寸 2 6m 2 2m 0 8m 大中型沼气工程初步设计 28 结构形式 钢混 数 量 1 座 4 4 调调节节池池 粪污由折流沉砂渠进入调节池进一步稀释调节 底部设置潜水搅 拌装置 使之均量均质 保证后续构筑物的正常运行 尺 寸 3 0m 3 5m 3 5m 地上 0 2m 结 构 钢混 数 量 1 座 配套设备 配套设备 潜水搅拌机 型 号 QJB1 5 6 260 3 980 S 功 率 1 5 数 量 1 台 切割泵 型 号 WQ10 15 1 5 功 率 1 5kW 扬 程 15m 流 量 10m3 h 数 量 4 台 2 备 2 用 大中型沼气工程初步设计 29 4 3 24 3 2 核心处理单元核心处理单元 建设 600m3CSTR 一体化反应器 2 座 含 2 套 250m3 柔性气柜 1 1 一一体体化化反反应应器器 尺寸及技术参数尺寸及技术参数 容 积 600m3 气柜容积 250m3 直 径 9 2m 高 度 9 2m 温 度 35 2 PH 值 6 5 7 8 运行压力 正压 2000Pa 负压 300Pa 停留时间 20 天 一套一体化配套设备一套一体化配套设备 侧搅拌装置 侧搅拌机 1 型 号 JBJ W13 550 435 5 5 A 转 速 435r min 叶轮直径 550mm 功 率 5 5kw 数 量 1 台 侧搅拌机 2 大中型沼气工程初步设计 30 型 号 JBJ W13 220 1450 1 5 A 转 速 1450r min 叶轮直径 220mm 功 率 1 5kw 数 量 1 台 配套气柜风机 功 率 3kw 数 量 1 台 2 2 沼气净化器 沼气净化器 沼气净化器包括气水分离设备 脱硫设备等 起到调压 气水分 离 脱硫净化等作用 为沼气的后续的安全高效利用提供条件 气水分离器 型号 KDQ 800 数量 1 台 脱硫罐 规格 KDT 800 数量 2 台 3 3 干式防爆阻火器 干式防爆阻火器 功 能 防止沼气回火而引起爆炸 型 号 GYW 100 大中型沼气工程初步设计 31 数 量 1 台 4 4 沼气增压风机 沼气增压风机 功 能 提供稳定压力的气源 型 号 LSR 80 数 量 1 台 功 率 1 5kw 5 5 膜式流量计 膜式流量计 功 能 沼气产量计量 型 号 G65 数 量 1 台 4 3 34 3 3 有机肥加工单元有机肥加工单元 1 1 沼沼渣渣浓浓缩缩池池 尺寸 4 5m 4 5m 4 5m 结构形式 钢混 数量 1 座 2 2 好好氧氧发发酵酵槽槽 设计尺寸 60m 6m 1 6m 配配套套设设备备 槽式自动搅拌机 型号 FYJ80 大中型沼气工程初步设计 32 搅拌能力 80m3 d 功率 13kw 数量 1 台 加加工工设设备备 输送机 输送能力 10t h 数量 2 台 造粒机 产量 0 7t h 成粒率 85 95 颗粒直径 3 5 4 5mm 装机功率 60kw 数量 1 台 冷却烘干机 型号 SKLN2 5 水分蒸发量 3 5 h 功率 1 1 0 55kw 冷却时间 不少于 10min 工作温度 室温 5 筛分机 大中型沼气工程初步设计 33 型号 SZF 520 公称尺寸 500 2000 mm 功率 1 5kw 电子包装秤 型号 DCS 1000G 包装净重 800 1000kg 包 包装速度 20 25 包 h 工作温度 10 40 4 3 44 3 4 沼液处理单元沼液处理单元 1 1 沼液池 沼液池 设计尺寸 上边 11 2m 10 2m 下边 8 0m 7 0m 高 3 0 池底做防渗处理 配配套套设设备备 沼液泵 型 号 WQ30 16 3 功 率 3kW 扬 程 16m 流 量 30m3 h 大中型沼气工程初步设计 34 数 量 2 台 1 备 1 用 4 3 54 3 5 配套设施区配套设施区 1 1 锅锅炉炉房房 尺 寸 L B H 6 0m 5 1m 4 5m 结构形式 砖混 数 量 1 间 配配套套设设备备 锅炉 型 号 LSG 0 5 数 量 1 台 2 2 值值班班室室 尺 寸 L B H 4 2m 3 6m 3 0m 结构形式 砖混 数 量 1 间 3 3 净净化化间间 尺 寸 L B H 4 2m 3 6m 3 0m 结构形式 砖混 数 量 1 间 4 4 固固液液分分离离间间 尺寸 L B H 5 1m 4 2m 3 0m 大中型沼气工程初步设计 35 结构形式 砖混 数量 1 间 配配套套设设备备 固液分离机 型号 LJF 数量 1 5 5 有有机机肥肥加加工工车车间间 尺寸 L B H 36m 10m 4 0m 结构形式 砖混 数量 1 间 配配套套设设备备 有机肥加工车间里装配 如上所述的有机肥加工设备 输送机 造粒机 冷却烘干 筛分机 电子包装秤等设备 4 3 6 供户管网的设计 基基本本参参数数如如下下 1 沼气输气干管 材质 PE 规格 DN80 2 沼气输气支管 1 材质 PE 规格 DN50 3 沼气输气支管 2 大中型沼气工程初步设计 36 材质 PE 规格 DN25 入入户户部部分分 1 室外输气管道 材质 聚乙烯半硬管 规格 16 2 室内输气管道 材质 聚乙烯半硬管 规格 12 3 沼气专用灶具 型号 JZZ 2 A1 4 沼气燃气表 型号 RQB B2 沼沼气气管管道道的的埋埋设设要要求求 室外沼气管道宜采用埋地敷设 厂区及庭院内埋地困难时 钢 管可采用架空敷设 中 低压地下沼气管道采用聚乙烯塑料管时 应符合有关标准的规定 地下沼气管道与其他相邻建筑物 构筑物的最小水平与垂直净 距 应符合下列要求 1 埋设在车行道下时 不得小于0 9m 2 埋设在非车道时 不得小于0 6m 3 埋设在庭院内时 不得小于0 3m 4 埋设在水田下时 不得小于0 8m 沼气管道坡度应与地形相适应 沼气管道的低处必须设置凝水 器 管道坡度坡向凝水器并不得小于0 003 大中型沼气工程初步设计 37 沼气管道埋地敷设时 应尽量避开主要交通干道 避免与铁路 河道交叉 当沼气管道穿越铁路 公路和主要城镇干道时应符合 GB50028 93 的规定 沼气管道上的阀门应设置在便于应急操作的地方 宜按以下原 则设置 1 高压 中压沼气管道应设分段阀门 2 沼气支管的起点应设置阀门 3 穿越或跨越重要河流的沼气管道 在河流两端均应设置阀门 4 低压沼气管道上可不设阀门 地下的沼气管道的凝水器 阀门 均应设置防护罩或阀门井 室内沼气管道 沼气引入管应直接从室外管引入厨房或其他用气设备房间 室 内沼气管道不得敷设在易燃易爆品仓库和有腐蚀性介质的房间 配 电室 变电室 电缆沟 烟道及进风道等地方 沼气管道严禁引入卧室 当沼气水平管道穿过卧室 浴室或地 下室时 必须采用焊接连接并安装在套管中 沼气管道进入密闭室 必须进行改造 并设置换气口 其通风换气次数每小时不得小于3 次 沼气引入管的坡度不应小于0 01 且坡向庭院管道 沼气引入管穿过建筑物基础 墙或管沟时 均应设在套管内 大中型沼气工程初步设计 38 套管与沼气管之间用沥青 油麻填实 热沥青封口 套管穿墙空洞 应与建筑物沉降量想适应 沼气引入管上阀门设置应符合下列要求 1 阀门宜设置在室内 重要用户室内外均应设置阀门 阀门应 选择快速式切断阀 2 低压沼气引入管直径小于 80mm 时 可在室外设置带丝堵的 三通 不另设置阀门 室内沼气管道应明设 当建筑或工艺有特殊要求时沼气管道可 暗设 室内沼气管道水平敷设高度 距室内地坪不应低于 2 2m 距厨房地坪不应低于 1 8m 距顶棚不应小于 0 15m 室内 沼气管道的水平坡度不应小于0 003 且分别坡向立管和灶具 室内沼气管道应在流量计和用气设备前分别设置阀门 沼气管道与民用沼气灶的连接可采用软管连接 其设计应符合 下列要求 1 连接软管的长度不应超过 2m 中间不应有接口 2 沼气用软管宜采用耐油橡胶专用燃气软管 3 软管与沼气管道 沼气灶等用气设备的连接处应采用压紧螺 帽或管卡固定 4 软管不得穿墙 窗和 门 管管道道 设设备备安安装装 做做法法如如下下 一 燃气气管管道引入管做法参见 05 系列建筑标准设计图 大中型沼气工程初步设计 39 集 DBJT03 22 2005 05N6 燃气工程 第 67 页 二 燃气检漏管安装图参见 05 系列建筑标准设计图集 DBJT03 22 2005 05N6 燃气工程 第 101 页 三 燃气管放水管安装图参见 05 系列建筑标准设计图集 DBJT03 22 2005 05N6 燃气工程 第 102 页 四 燃气管道套管大样图参见 05 系列建筑标准设计图集 DBJT03 22 2005 05N6 燃气工程 第 103 页 五 户内管道安装图参见 05 系列建筑标准设计图集 DBJT03 22 2005 05N6 燃气工程 第 80 页 六 户内燃气表安装图参见 05 系列建筑标准设计图集 DBJT03 22 2005 05N6 燃气工程 第 81 页 七 燃气球阀参见 05 系列建筑标准设计图集 DBJT03 22 2005 05N6 燃气工程 第 109 页 八 聚乙烯燃气管管件参见 05 系列建筑标准设计图集 DBJT03 22 2005 05N6 燃气工程 第 132 页 大中型沼气工程初步设计 40 第第 5 5 章章 电气设计电气设计 5 15 1 设计范围设计范围 本设计包括沼气站内配电及电气控制的设计 不包括电源外线工程设 计 5 25 2 供电负荷供电负荷 本工程中的主要设备功率统计表见下表 表表 5 25 2 主要设备功率统计表主要设备功率统计表 装机功 率 运行功 率 日运行 序 号 设备名称 功率 kW 数量 kW kW 时间 h 日总耗电 量 kW h 1 潜污泵 1 5 2 台 31 523 2 桨式搅拌机 1 5 1 台 1 51 523 3 进料泵 1 5 6 台 94 529 4 潜水搅拌机 1 5 1 台 1 51 546 0 5 侧搅拌装置 1 5 5 2 台 1111888 6 侧搅拌装置 2 1 5 2 台 33824 7 风机 3 1 台 33412 8 沼液泵 3 2 台 6326 10 增压风机 1 5 1 台 1 51 5812 11 固液分离机 15 1 台 1515345 大中型沼气工程初步设计 41 12 槽式自动搅拌 机 13 1 台 1313452 13 造粒机 60 1 台 60603180 14 冷却烘干机 1 65 1 台 1 651 6534 95 15 筛分机 1 5 1 台 1 51 534 5 16 照明 5 1 套 55210 17 合 计 126 65459 45 本工程运行功率为 126 65 千瓦 均为 380 220V 低压设备 单机容量 最大为 60 千瓦 日耗电量为 459 45 千瓦 时 5 35 3 供电设计供电设计 1 负荷等级 沼气工程流水线用电按三级负荷 连续工作制设计 2 供电系统 项目地点位于某省垦利经济技术开发区 电源由养殖场供电系统提供 以 380 220V 低压 三相四线制引入配电房 引入方式暂定为 BXF 4 35 架空引入 3 变配电系统 设计采用低压供电 等级为 380V 220V 供电方式为放射式 由配电 间总配电箱馈电至各单体建筑物 4 接地 采用 TN S 系统 设专用保护线 PE 线 电力设备外壳及其他金属构架 大中型沼气工程初步设计 42 等非正常带电部分均应可靠接地 接地电阻小于 10 欧姆 室内配电箱外 壳及铁制接地盒等金属构架的非正常带电部分应与 PE 线作可靠电气连接 5 配电设备的选择 根据本工