仙坛1MW鸡粪沼气发电工程.doc

山东牟平仙坛集团大型鸡粪沼气发电工程初步设计方案杭州能源环境工程有限公司2009年4月目 录第一章 概 述1第一节 项目概况1一、项目背景及意义1二、项目性质2三、地理位置2四、自然资源2五、工程地质、地震烈度及水文地质概况错误！未定义书签。六、当地气象条件错误！未定义书签。第二节 设计依据、设计原则和设计范围2一、设计依据3二、设计原则3三、设计范围4第二章 沼气工程项目设计条件和工艺方案5第一节 工程规模5第二节 可利用粪便资源5第三节 物料平衡和水量平衡错误！未定义书签。一、物料（TS）平衡计算错误！未定义书签。二、水量平衡错误！未定义书签。三、总平衡错误！未定义书签。第三章 工艺流程设计6第一节 沼气工程工艺选择6一、沼气工程工艺路线6二、工艺流程说明7第二节 沼气净化与贮存工艺10一、沼气净化工艺10二、沼气储存工艺10第三节 热电联供沼气发电机配置11一、热电联供发电机配置方案选择11二、热电联供发电机能量转换计算12第四章 工艺单元设计与设备选型13第一节 预处理系统13一、格栅集水池13二、匀浆沉砂池13第二节 厌氧消化及后处理部分14一、切割泵14二、进料泵14三、厌氧消化罐14四、后发酵罐错误！未定义书签。五、沼液出水池错误！未定义书签。六、固液分离错误！未定义书签。七、沼液贮池错误！未定义书签。第三节 沼气脱硫净化与沼气发电机组16一、沼气净化系统16二、沼气贮存系统16三、沼气发电系统17四、热水贮罐17五、沼气锅炉18第五章 建筑、结构与电气设计19第一节 设计原则19第二节 建筑与结构设计19一、工程地质情况19二、主要构（建）筑物结构设计19三、抗震设计21第三节 电气设计21一、设计依据21二、设计范围21三、供电电源21四、负荷计算22五、供电系统22六、保护方式23七、启动方式23八、计量方式23第四节 控制及仪表23一、控制系统23二、仪表24第五节 机械设备设计24第六节 总图设计24一、平面布置原则24二、功能区划分24三、建筑单体设计25四、道路25五、绿化25六、建筑物装修标准25七、建筑防火25八、高程设计26九、给水26十、排水26十一、运输26十二、通讯26第六章 消防、劳动生产保护与人员编制27一、消防27二、劳动保护和安全生产27三、沼气站建设与环境保护27四、沼气站对外部环境的影响28五、人员编制28第七章 工程投资估算29第一节 编制说明29一、估算范围29二、估算原则29第二节 投资估算29一、土建投资估算29二、工艺设施投资估算31三、设备投资估算31四、其它投资32五、总投资33六、运营成本分析33七、经济效益评价35第八章 建设期限和进度安排错误！未定义书签。第一章 概 述第一节 项目概况一、项目背景及意义仙坛集团公司日产鲜鸡粪100 t（含水率80%），利用鸡场日产的鲜鸡粪100 t和污水为原料，通过大型沼气工程生产沼气。沼气是一种优质的生物质能源，通过热电肥联产沼气发电工程的建设，能产生显著的经济效益，而且可以达到农业废弃物资源化的高效利用，开发可再生能源，提升农产品的品质，改善农村生态环境，促进农业产业化发展，增加农村剩余劳动力的就业机会，促进农业增效、农民增收和农村经济的可持续发展。养鸡场废弃物减量化、资源化、无害化处理有着广泛的发展前景和积极的社会效益、生态效益及经济效益。沼气发电工程建成以后，具有以下效益：（1）鸡粪通过厌氧发酵，每天产生沼气10000 m3/d，发电量为18000 kWh/d，上网销售，电价按0.625元/kWh（含可再生能源发电上网补贴0.25元/kWh）计，每年可获得410万元的收入；（2）热电联产沼气发电机产生的热能可用于冬季厌氧罐的增温，实现厌氧罐中温发酵，获得最佳的发酵效果；（3）鸡粪通过厌氧发酵后，每年可产生的沼渣、沼液，可作为高效有机肥料使用。这样不但降低了直接用鸡粪生产有机肥的生产成本，而且这种高效肥是具有防虫防病功能的高效有机肥，它不仅能使作物增产，还可获得环保型无公害农产品，提高农产品质量。（4）每年可实现减排CO2当量约2万吨，可取得显著的环境效益。应用热电联产的沼气发电技术对仙坛集团养鸡场的鸡粪废弃物进行资源化开发和多层次利用，既制取了优质气体能源，又开发了优质有机肥料，同时减排温室气体，治理了污染，净化了环境。通过沼气这个纽带，多层次循环利用有机物资源，把养殖业、种植业和加工业各项生产中的能量转换和物质循环有机结合起来，提高了能源和资源的利用率，使畜禽与饲料、燃料与粪便、作物与肥料在微生物作用下，形成协调、转化、再生、增殖的良性循环，从而建立起以沼气为纽带的良性生态循环，为大型畜禽养殖业的污染物治理与可再生能源的开发利用树立一个良好的示范工程。二、项目性质热电肥联产的大型沼气发电示范工程三、地理位置山东仙坛集团大型沼气发电工程项目所在地为山东省牟平。牟平，地处山东半岛东北部，西依烟台，东连威海，南邻青岛，北与大连隔海相望。四、自然资源1、气候资源牟平，属暖温带东亚季风型大陆性气候，一年四季分明，春季多南风少雨，夏季多偏南风、雨量适中，秋季清爽少雨，冬季多偏西北风、降雪适中，年平均气温11-12，全年最低月平均气温-2.8、最高月平均气温24.7；0积温年平均为4386.3，10积温年平均为3882.5；年均无霜期199-234天，初霜期最早是10月14日、最晚是11月4日年，绝霜期最早4月14日、最晚5月7日；日照2636小时；年均降水量763mm，一般为降水量750-990mm；年均相对湿度71%，一般为相对湿度60-80%，冬春季节一般为60-70%、夏秋季节多为70-80%优越的自然条件，特别适宜商品鸡的饲养和肉鸡产品的加工贮藏。2、土地资源牟平，是中国政府首批确定的沿海经济开放地区，是国家可持续发展先进示范区，全国优质专用商品粮基地，现有耕地60万亩，其中粮田40万亩，常年农作物播种面积115万亩。适宜种植小麦、玉米、花生、蔬菜、苹果、樱桃等20多种农作物，是国家农业部，山东省农业厅划定的优质花生、蔬菜、苹果、水产品、肉鸡的优势产业区，发展农业生产有着得天独厚的生态、生产优势。第二节 设计依据、设计原则和设计范围一、设计依据1、山东仙坛集团大型沼气工程项目可行性研究报告2、中华人民共和国固体废物污染环境保护防治法（环发1999214号)）3、建筑设计防火规范（GBJ16-2001）4、生物有机肥标准农业部2005年1月5、畜禽养殖业污染物排放标准（GB18596-2001）6、全国畜禽养殖业大中型沼气工程设计规范农业部2005年7、中华人民共和国可再生能源法2006年1月8、中华人民共和国畜牧法2006年7月9、德国沼气工程技术指南10、丹麦厌氧沼气发酵过程应用经验二、设计原则在养殖基地总体规划和沼气工程的可行性方案指导下，依据保护和改善环境、防止和减少污染，改善基地周边生态环境和环境效益、社会效益、经济效益兼顾的原则，在设计中将能源开发与资源的回收利用有机的结合起来，实现“电、热、肥”三联产。同时，必须做到以下几个方面：1、资源化原则畜禽粪污是一种有价值的宝贵资源，充分利用畜禽粪污资源是污染防治的重要原则。畜禽粪污经处理后，可以产出再生能源（沼气、电能、热能）、有机肥，具有较好的经济价值。2、生态化原则遵循循环经济指导思想，依据物质循环、能量流动的生态学基本原理，强化种养平衡，促进种植业与养殖业结合，实现生态系统的良性循环。3、综合效益原则兼顾环境效益、社会效益、经济效益，将治理污染与资源开发有机结合起来，使畜禽粪污治理工程产出大于投入，提高沼气工程的综合效益。4、可靠性原则遵循技术先进、工艺成熟、质量可靠的原则，在设计中引进国内外先进的工艺和设备，使工程达到国际先进水平。5、管理简便原则合理处理人工操作和自动控制的关系，对不便人工操作，且人工成本较高的工艺，采用自动化技术，提高系统运行管理水平。三、设计范围整个方案以厌氧消化为技术核心，结合其它工艺技术的“循环经济”模式，其内容主要包括：1. 预处理系统2. 高浓度高效厌氧消化系统3. 沼液沼渣后处理系统4. 沼气净化和贮存系统5. 余热利用系统（按规定沼气发电应由电力设计部门专业设计）6. 配套建筑物、构筑物等第二章 沼气工程项目设计条件和工艺方案第一节 工程规模公司存栏蛋鸡量100万只，日产鲜粪便100 t/d（TS含量20%）。第二节 可利用粪便资源鸡粪量： 100 t/d干物质量：100 t/d x TS20% =20 t/d其中，鸡粪中含砂量为：1300000 x 0.7 x 10-6 t/d = 0.9 t/d按每t干物质（TS）产气400 m3计算，则每天产沼气量为：20 x 400 = 8000 m3。鸡粪收集后，进入匀浆池调配成TS 10%的粪污，因此，调配水的需要量为：20/10% - 100 = 100 t/d。这部分调配水主要来自养殖场冲洗水。总的混合粪污量为200 t/d。第三章 工艺流程设计第一节 沼气工程工艺选择一、沼气工程工艺路线电力上网本沼气工程工艺路线如图3-1所示。热水贮罐沼气发电机组余热增温沼气贮柜沼气净化增温沼气沼液污水沼液暂存池厌氧消化罐匀浆沉砂池格栅集水池鸡粪沉砂外运沼液贮存池农作物、果园、饲料地液态有机肥图3-1 山东仙坛集团蛋鸡养殖基地沼气工程工艺流程二、工艺流程说明根据丹麦经验，对于鸡粪生产沼气，有四个关键问题需要解决：第一是去砂，由于鸡的特殊消化系统，使得鸡粪中含有一定量的砂子。在预处理过程中主要通过水解匀浆池来去除砂粒。为了去除砂粒，每年要定期清理粪便沉砂池中的砂子。第二个关键问题是鸡毛，通过剪切泵可以减少鸡毛的影响。第三个关键问题是氨，粪便中氨的含量过高，会降低系统的运行效率。一般要求在沼气罐中每吨发酵液含的氨含量不超过3.8 kg/m3。第四是脱硫，鸡粪沼气中H2S含量高达1500-2000 mg/m3,对设备和发电机组腐蚀严重，因此必须采用生物脱硫技术进行沼气净化。1、预处理工艺（1）鸡粪的收集和运输养殖基地内肉鸡粪便采用管道运输；养殖基地种鸡粪便，采用机动车运输到沼气站。采用8小时工作制。（2）水解匀浆池收集的鸡粪进入水解匀浆池。用冲洗水调配成TS为10%的混合鸡粪污水。水解匀浆池底部沉砂定期清除，外运。2、厌氧消化工艺（1）厌氧消化反应器类型描述本项目采用完全混合厌氧反应器（CSTR）。完全混合厌氧反应器（CSTR）适用于畜禽粪污发酵工艺。它在沼气发酵罐内采用搅拌和加温技术，这是沼气发酵工艺中的一项重要技术突破。搅拌加强了罐内发酵原料与微生物的充分接触，提高了装置产气率。加热措施使厌氧罐内温度维持在微生物适宜的温度，保证了厌氧罐冬季的正常稳定运行。搅拌和加热，使沼气发酵速率大大提高，完全混合式厌氧反应器也被称为高速沼气发酵罐。其特点是：固体浓度高，TS 812%，可使畜禽粪便污水全部进行沼气发酵处理。优点是处理量大，产沼气量多，便于管理，易启动，运行费用低。一般适宜于以产沼气为主，周围有蔬菜、果园、农田等消纳使用液态有机肥的地区。由于这种工艺适宜处理含悬浮物高的畜禽粪污和有机废弃物，具有其他高效沼气发酵工艺无可比拟的优点，现在欧洲等沼气工程发达地区广泛采用。（2）厌氧发酵温度的选择图3-2 温度对厌氧发酵过程的影响从温度上来分，厌氧发酵分为高温发酵，中温发酵和低温发酵，此外，还有常温发酵等。温度对厌氧发酵的影响如图3-2所示。本项目选用中温厌氧消化工艺来处理鸡粪产沼气，基于以下两方面的考虑：a. 中温发酵（3538 ）可使厌氧发酵产气效率处于较高水平，而且所需要的增温量相对较少，可减少沼气工程自身的热量消耗，节省发电机组余热。b. 本项目沼气工程所用原料为鸡粪，氨含量较高。游离氨对厌氧发酵有抑制作用。游离氨的浓度取决于发酵液中总的氨氮浓度、温度和pH的影响，如图3-3所示。由图3-3可以看出，在同样pH条件下，高温条件（55）下游离氨的比例比中温条件（37）下游离氨的比例要高。如在pH7.5 时，高温条件下（55）游离氨的比例为10%左右，而中温条件（37）下游离氨的比例为5%。在总氨氮浓度相同的条件下，中温发酵的游离氨浓度较高温发酵的游离氨要低。因此，本项目采用中温发酵工艺来降低厌氧氨抑制，不采用沼液回用，使厌氧发酵稳定可靠运行。图3-3 温度和pH对水中游离氨比例的影响（3）厌氧反应器结构形式本项目厌氧罐采用钢结构。（4）厌氧罐搅拌形式本项目厌氧罐搅拌采用中心顶搅拌，该搅拌方式的特点是：a. 节省电能。采用中心顶搅拌，每座罐只需要安装1台功率为11 kW的搅拌机。b. 采用上下两层桨叶。下层桨叶使发酵液混合均匀，上层桨叶位于液面下0.5 m处，用于防止结壳。c. 发酵罐顶采用不锈钢材料，用工字钢、槽钢支架构成的安装平台，具有足够的强度在其上安装搅拌机。搅拌机与厌氧罐顶连接处采用特殊的机械密封装置，确保沼气不渗漏。为保证罐顶搅拌的稳定可靠，设置罐壁槽钢支柱和罐顶槽钢网架。d. 搅拌机间歇运行，每天工作时间12 h。3、沼液、沼渣后处理工艺厌氧发酵后的沼渣可运往有机肥厂生产有机肥，沼液排入沼液池贮存，用作周围葡萄、果园、农田等液态有机肥。第二节 沼气净化与贮存工艺一、沼气净化工艺厌氧发酵罐刚产出的沼气是含饱和水蒸气的混合气体，除含有气体燃料CH4和CO2外，还含有H2S和悬浮的颗粒状杂质。H2S不仅有毒，而且有很强的腐蚀性。过量的H2S和杂质会危及发电机组的寿命，因此需进行脱硫、气水分离等净化处理，其中沼气的脱硫是其主要问题。对于鸡粪废水产生的沼气，其中H2S气体含量很高，沼气的脱硫净化处理是必须的。本工程拟采用生物脱硫的方法对沼气进行脱硫处理。生物脱硫法是利用无色硫细菌，如氧化硫硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌等，在微氧条件下将H2S氧化成单质硫或亚硫酸。这种脱硫方法已在欧洲广泛使用，在国内某些工程已有采用，其优点是：不需要催化剂、不需处理化学污泥，产生很少生物污泥、耗能低、可回收单质硫、去除效率高。H2S去除率可达90%以上。2H2S + O2 2H2O +2S2H2S +3O2 2H2SO3厌氧罐中输出的含饱和水蒸气的沼气经过生物脱硫塔、气水分离器和凝水器等专用设备净化处理后贮存在贮气柜中。二、沼气储存工艺本工程选择双膜干式贮气柜贮存沼气。双膜干式沼气贮气柜由外层膜和内层膜组成，外层膜构成贮气柜外部球体形状，内层膜与底部围成内腔以贮存沼气。贮气柜设有防爆风机，防爆风机自动按要求调节气体的输送量至沼气发电机，以保持贮气柜内气压的稳定。外层膜设有一道上下走向的软管，由上述防爆风机把外面空气经此软管输送进外层膜与内层膜之间的空间，使外层膜保持球体形状并同时把沼气压送出去。并配有超声波测距仪，自动调节和控制沼气的贮存量。第三节 热电联供沼气发电机配置一、热电联供发电机配置方案选择本工程选择沼气全部发电上网。由鸡粪污水厌氧消化处理后所产生的沼气是一种优质的生物气体能源。在标准状态下（0，101.325 kPa），每立方米沼气可产生热量约为5500 kcal（23.1 MJ），理论上相当于电量6.4 kWh（1 kWh=3.6 MJ）。采用国产沼气发电机组，其电效率为30%，热效率为40%，总效率可达70%以上，如图3-4所示。图3-4 沼气利用效率沼气发电机组所发出的电力上网销售。余热回收换热器回收的余热可以用于物料的增温。本工程项目中沼气发电机组采用热电联供纯沼气发电机组，发电机组由沼气发电机组本体部分，余热回收换热器等系统组成。从能源综合利用效率和性价比方面考虑，建议选择2台500 kW国产沼气发电机组。二、热电联供发电机能量转换计算本工程设处理粪污量为200 m3/d，含固率10%，经中温厌氧消化可日产沼气8000 m3。采用热电联供沼气发电机组，进行热电联产。电能全部并入外部电网上网销售。机组产生的余热作为热源，冬季用于厌氧罐的增温。1、电能转换计算该系统每天产沼气8000 m3。按国产发电机组实际运行发电转换率计算，每m3沼气可产生电能1.8 kWh，则每天可发电总量为：80001.8 = 14400 kWh2、热能转换计算发电机组每天可利用热能总量为：1440040%/30%3.6= 69120 MJ，换成大卡计算热量，69120/4.21000 = 1.646107 kcal3、热能供需平衡计算物料增温是中温厌氧消化的重要条件，为保证消化池在38条件下正常运行，需要对物料进行升温。每天有100 t鸡粪，需要配制成200 t 10%含固率反应物料，需补充100 t水。根据当地气温情况，最冷月份鸡粪温度取5，污水温度取5。假设粪水比热容和清水相当，并考虑到热损失，将上述物料增温至40，则需要热量为：2001000（40-5）= 0.7107 kcal该部分热量可由发电机余热供给。考虑换热效率为80%，在冬季最冷月份，总余热量的70%将用于沼气工程自身的增温。其余部分可用于其它供热。第四章 工艺单元设计与设备选型第一节 预处理系统一、格栅集水池功 能：收集鸡舍的冲洗水等，并去除污水中的杂质等。容 积：200 m3结 构：地下钢混结构，加盖池前设机械格栅型 号：GSHZ-600电机功率：1.1 kW数 量：1套池内设潜污泵功 能：将集水池内污水输送至匀浆沉砂池或后发酵池型 号：WQ45-18-5.5流 量：45 m3/d扬 程：18 m功 率：5.5 kW数 量：2台，1用1备二、水解匀浆池功 能：稀释鸡粪至TS浓度10%，混合均匀，水解除砂。容 积：300 m3 2座尺 寸：10 m 4 m结 构：地下钢混结构，加盖，进料口位于预处理间室内。池体采用挤塑保温板保温。集水池来水管道安装螺旋板式换热器，进行料液预热。采用两级串联方式运行。侧入式搅拌机功 能：将池内粪污充分混合均匀型 号：非标功 率：7.5 kW数 量：每座池1台螺旋除砂器功 能：定期将匀浆池底部沉砂排出型 号：WLS320-8500功 率：5.5 kW数 量：1台，安装于一级池内第二节 厌氧消化及后处理部分一、切割泵功 能：切割鸡毛和杂物型 号：MOVAS（R）/703.0/NC流 量：40 m3/h功 率：3 kW数 量：共2台，1用1备，在进料泵前置安装二、进料泵功 能：向厌氧发酵罐进料型 号：NM075BY01L06V（流 量：20 m3/h扬 程：40 m功 率：7.5 kW数 量：共2台，1用1备三、厌氧消化罐功 能：厌氧消化反应器容 积：2500 m3 3 座尺 寸：15 m 15 m结 构：钢结构。罐顶、上部气室等与沼气接触的部分，采用不锈钢材料制作。其余部分采用镀锌钢板防腐制作。罐顶部倾角为20。罐底部有排渣斗。停留时间：37 d发酵温度：中温38容积产气率：1.07 m3/m3d厌氧罐搅拌器功 能：对发酵液进行搅拌，加强发酵液与微生物的充分接触，提高产气率。安装方式：罐顶安装功 率：11 kW转 速：18 rpm数 量：3台，每座罐1台厌氧罐回流泵(兼排砂泵应用)型 号：NM063BY01L06V流 量：20 m3/h扬 程：15 m功 率：5.5kW数 量：3台，每座罐1台四、沼液暂存池功 能：厌氧发酵后的料液在此贮存、可用于装车外运，上清液自流至地面沼液贮池容 积：1600 m3尺 寸：14 m 11 m结 构：钢结构停留时间：8 d五、沼液贮池功 能：配合施肥季节而采用的大型沼液贮存池，沼液可用作周边果园、葡萄、农田等的液态肥料容 积：20000 m3（可采用原有池塘改建）停留时间：100d第三节 沼气脱硫净化与沼气发电机组一、沼气净化系统（1）生物脱硫功 能：采用生物方法去除沼气中的H2S，型 号：STS-2000处 理 量：400 m3/h脱硫效率：85%功 率：5.5 kW数 量：1座（2）冷却除水器功 能：冷凝脱水数 量：1套（3）沼气成分检测仪型 号：BIOGAS-905检测项目：CH4、H2S、O2、CO2数 量：1套（4）沼气流量计型 号：JLQD-150/350流 量：350 m3/h数 量：1台二、沼气贮存系统双膜干式贮气柜功 能：贮存净化后的沼气容 积：1000 m3尺 寸：12.9m 10.2 m结 构：球形配套设备有：防爆风机1台，用于提供贮气柜压力；安全水封1座；进/出水管和冷凝水排水管（混凝土施工时预埋）超声波测距仪1台，安装于外膜顶内侧，用于测量内膜高度以判断当前贮气量；视镜1个，安装于外膜上，观察贮气柜内部。防泄漏装置：当贮气柜内沼气贮满时，能将多余沼气送至沼气锅炉，自动点火燃烧。可有效防止沼气泄漏。配用功率：3KW三、沼气发电系统功 能：以沼气为燃料发电，实现热电联产。每m3沼气发电能力：1.8 kWh/m3沼气发电机组每日发电时间：14 h装机容量：500 kW 2台日发电量：14000 kWh数 量：2台四、热水贮罐功 能：沼气发电机组余热以90热水形式贮存在热水贮罐上部，以供使用，使用后60热水返回热水贮罐下部，再泵入沼气发电机组换热，循环使用。容 积：200 m3尺 寸：5 m 12 m结 构：地上钢结构，整个罐体采用挤塑聚苯乙烯材料保温至厌氧罐循环水泵功 能：热水循环型 号：80HGR50-25流 量：50 m3/h扬 程：25 m功 率：3kW数 量：共3台至发电机组循环水泵功 能：热水循环型 号：100HGR100-25流 量：100 m3/h扬 程：25 m功 率：5.5kW数 量：共1台五、沼气锅炉功 能：当沼气发电机故障检修时，防止多余沼气泄漏，用于燃烧沼气并回收热能供生产用。有效确保沼气不外漏。蒸 发 量：1 t/h数 量：1台第五章 建筑、结构与电气设计第一节 设计原则1根据工艺流程的要求，在满足站内工艺要求、交通运输、环保、防火等前提下，使建筑物、构筑物、道路、绿化有机地结合在一起。2注重环境保护，使养殖场鸡粪处理沼气发电工程成为环境优美的示范项目。第二节 建筑与结构设计一、工程地质情况本沼气发电工程项目的主要构筑物厌氧发酵罐的体积较大，对不均匀沉降极为敏感，在地基处理当中要选择合适的持力层（150 kPa）。同时避免不均匀沉降及其它不利因素。最终以钻探地质报告为准。当场地空间开阔时，基坑可以按一定坡度进行放坡开挖。当构筑物距离很近且埋深不同时，可采用一些措施进行临时支护。对于深基坑，施工中还应考虑降水及护坡处理。二、主要构（建）筑物结构设计（1）构筑物主要构筑物：包括格栅集水池、匀浆沉砂池和调节池等。a. 格栅集水池（100 m3）地下钢混结构，有盖。b. 水解匀浆池（300 m3 2座）地下钢混结构，有盖。c. 厌氧罐（2500 m3 3座）地上钢结构d. 热水贮罐（200 m3）地上钢结构所有构筑物的抗渗问题，均以混凝土本身的密实性来满足抗渗要求。根据构筑物的重要性及水力梯度来确定其抗渗标号，混凝土强度等级一般不小于C25，抗渗等级不小于S6，水灰比不大于0.55。宜采用普通硅酸盐水泥，骨料应选择良好级配，严格控制水泥用量。为提高混凝土的抗渗能力，满足工艺使用要求，尽量减少伸缩缝。建议在混凝土中加入适量的添加剂，用以补偿混凝土的收缩变形，提高混凝土的密实度及抗渗能力。（2）建筑物主要建筑物包括：预处理间、厌氧罐操作间、管理房和发电机房等。a. 进料泵房功 能：放置厌氧进料泵面 积：60 m2结 构：地下钢混结构数 量：1座b. 热水循环泵房功 能：放置热水循环泵面 积：50 m2结 构：轻钢结构数 量：1座c. 厌氧罐操作间功 能：放置厌氧消化罐与沼气贮气罐间的所有管道、阀门以及配套设备。面 积：60 m2 结 构：轻钢结构d. 沼气发电机房功 能：放置沼气发电机设备面 积：200 m2结 构：轻钢结构数 量：1间e. 锅炉房功 能：放置锅炉面 积：50 m2结 构：轻钢结构数 量：1间f. 沼气管理房功 能：电气控制、办公室面 积：100 m2结 构：轻钢结构数 量：1间三、抗震设计遵照国家“建筑抗震设计规范”（GBJ11-89）及“构筑物抗震设计规范”（GB50191-93）的有关规定。第三节 电气设计一、设计依据（1）低压配电设计规范 GB50054-95（2）室外排水设计规范 GBJ14-87 （3）建筑物防雷设计规范 GB50057-94 2001版（4）建筑设计防火规范 GBJ16-87 2001版二、设计范围本沼气工程电气设计包括用电设备供电及控制设计和厌氧发酵罐防雷设计等。三、供电电源沼气站供电电源接自该养殖基地内总电源配电箱。四、负荷计算沼气站所有用电设备电压等级均为380/220V，总装机容量为135.10 kW，运行功率为55.79 kW，日耗电量1339 kWh。沼气站用电负荷计算表（功率单位：kW）项目设备名称装机功率常用功率间歇工作功率运行功率备用功率数量单机功率装机功率数量功率数量预计每日工作时间折合全日功率机械格栅11.11.1130.2750.275潜污泵25.51115.5130.680.685.5匀浆池搅拌机47.5304455螺旋除砂器15.55.5120.460.46厌氧进料泵27.51517.51103.1253.1257.5厌氧罐搅拌机3113331216.516.5厌氧罐循环排渣泵35.516.53128.258.25生物脱硫系统15.55.515.51245.55.5贮气柜鼓风机13313121.51.5热水循环水循环泵215.55.517.51245.55.5合计135.1055.79说明1、发电机组系统自用电未能计入在内;2、日最大可能消耗电能: 1339kw.h五、供电系统（1）电气系统低压电源接自场内总配电箱，单路供电。0.38 kV低压供电系统采用单母线分段运行。（2）控制方式所有工艺设备均在管理房内控制箱控制、现场控制，控制箱上设“手动-停-自动”控制转换开关。（3）设备选择户内电缆采用电缆沟敷设，电缆采用聚氯乙烯护套电缆。户外电缆采用直埋敷设、桥架明敷或电缆沟，电缆采用铠装电缆。六、保护方式（1）继电保护低压进线总开关设过负荷长延时、短路速断保护、低压用电设备及馈线设短路及过载保护。（2）接地保护接地系统均利用建筑物基础采用共用接地系统，其接地电阻应小于4欧姆，低压馈线距离超过50 m时，设重复接地装置，其接地电阻不大于10欧姆。同时各单体金属管道均应作为等电位联结。（3）防雷保护厌氧消化罐需按三类防雷建筑设防，采用共用接地系统接地电阻小于4欧姆。七、启动方式全部用电设备均采用直接启动。八、计量方式在配电间场内总配电箱上设有电度表。第四节 控制及仪表一、控制系统全场控制均采用在管理房内现场控制柜上现场控制的方式。发电机组的控制方式为在发电机房内单独控制。二、仪表3座厌氧消化罐上设温度计，并在管理房内显示厌氧消化罐内的料液温度。设置沼气成分监测仪1台，显示厌氧罐脱硫塔的沼气成分。沼气流量计1台，显示沼气总量、厌氧罐产气量和多余沼气锅炉消耗量。第五节 机械设备设计机械设备设计及选型设计原则如下：1、各设备的选型力求经济合理满足工艺的要求，并配合土建构筑物形式的要求。2、潜水电机的防护等级不低于IP68，其它配套电机和就地控制箱防护等级不低于IP55。3、考虑到污水介质的特性，设备材料选用的原则是与介质接触部分采用耐腐蚀的不锈钢材料或铸铁和高强度工程塑料，其余材料可以是碳钢材料但必须重防腐处理。第六节 总图设计一、平面布置原则沼气站平面布置应遵循以下原则：1、功能分区明确，构筑物布置紧凑，节约用地，减少占地面积。2、流程力求简短、顺畅，避免迂回重复。3、建筑物应尽可能布置在南北朝向。4、站内绿化面积不小于35%，总平面布置满足消防的要求。5、交通顺畅，使运行、管理方便。二、功能区划分沼气站根据其功能分为五个区：1、预处理区。主要包括集水池、预处理间、水解匀浆池等。2、厌氧发酵区。主要包括3个厌氧发酵罐，该部分是沼气站的核心。3、沼液、沼渣后处理区。主要包括后发酵罐、固液分离间和公司原有的沼液池。4、沼气净化贮存及利用区。该部分包括沼气净化、双膜干式贮气柜和沼气发电机房。5、管理办公区。本沼气站主入口位于正北方向。三、建筑单体设计站内建筑物应本着符合工艺要求为主的原则确定，在满足功能要求的情况下，各建筑力求美观、统一。四、道路站内车行道路设计为6.0 m宽，道路系统能满足防火及运输要求，车行道采用混凝土路面。五、绿化大面积绿化并配有适当绿篱，绿化面积达到并超过规范标准。六、建筑物装修标准建筑物装修按与周围环境相协调为唯一目标，建筑物之间力求统一。七、建筑防火整个站内建筑物防火均严格按照国家标准建筑设计防火规范（GBJ16-87）进行设计。站内建筑物均为二级耐火等级，相互之间的防火间距应符合防火规范。各建筑物单体设计也均按照国家标准建筑设计防火规范进行设计。八、高程设计沼气站内地面标高以原始地面高度为相对标高0.00计。九、给水沼气站内生产、生活、消防用水接自给水管网。沼气站内进水管由DN50镀锌钢管引入用水点，消防、生产、生活水管共用。十、排水生产、生活污水经污水管道收集后排入集水池一并处理。站内雨水经雨水管道收集后排出场外。十一、运输沼气站配备运输车5辆。十二、通讯为便于生产管理，在管理房、预处理间及发电机房内设固定电话机以便于生产指挥及联络。第六章 消防、劳动生产保护与人员编制一、消防1、沼气站内按照建筑设计防火规范（GBJ16-87）2001进行设计。2、站内道路满足消防车行驶要求。3、所有建筑物均按二级耐火等级设计，建筑材料均采用非燃烧体材料。4、在管理房内按要求配置干粉灭火器和砂箱。5、站内严禁烟火、在厌氧发酵罐处应张贴“严禁烟火”标志。二、劳动保护和安全生产1、在沼气站运转以前应对操作人员进行培训，制定必要的安全操作规程和管理制度，使其牢记安全规程，将不安全因素消灭在萌芽状态。2、各处理构筑物的平台走道或临空天桥均应设置保护栏杆，栏杆高度和强度应符合国家劳动保护规定。3、在发电机房内应设置消音及通风系统。4、所有电气设备的安装和防护必须满足电气设备有关安全规定。5、所有地下泵房等地下构筑物均应设置通风换气装置，以杜绝有害气体的沉积造成伤害事故。三、沼气站建设与环境保护1、绿化隔离沼气站由围墙和绿化带将站区与外界相对分离，有效地减少气味对周围外部环境的影响。2、噪音沼气发电站内的噪声主要来源于发电机房。在发电机房内部依靠设置消音、隔音设施及减震装置来加以解决。3、污水站内生活与生产污水均通过污水管道系统收集并接入集水池统一进入处理系统。4、固体废弃物沼气发电站内的固体废弃物在运行管理中应按要求堆放，外运时采用半封闭专用运输车辆，运送到指定位置处理。四、沼气站对外部环境的影响1、对大气环境的影响由于畜禽粪便经过充分的厌氧降解（中温38，停留时间28 d），97%以上的沼气予以回收和有效利用，为减少温室气体的排放做出贡献。同时，也显著减轻鸡粪的恶臭。2、对水环境的影响项目的实施，将使畜禽场排放的粪便和污水进行治理，使污水中的各种污染物降低到一定的范围内，显著改善水环境的质量。3、对人体健康的影响由于污染物得到大大降解，有利于职工和周围农民的健康。使用沼液和沼渣作为周围葡萄园和苹果园的有机肥料，发展绿色食品和生态农业，有利于消费者的身体健康。五、人员编制沼气站运行操作管理人员编制为6人。第七章 工程投资估算第一节 编制说明本工程项目经济分析是按照原国家计划委员会、建设部建设项目经济评价方法与参数及给水排水建设项目经济评价细则的要求，结合企业的实际情况进行分析。一、估算范围本项目设计规模为日处理100万只蛋鸡高浓度粪便100 t/d，污水100 t/d，全年生产天数按365天计，全年粪便处理量为36500 t，污水处理量为36500 t。本工程估算范围为沼气发电工程项目，内容包括：土建投资、设备投资、电气、安装调试投资。不包括工程界区外的管网投资、生活用水进场管网以及绿化投资。 二、估算原则估算编制依据类似项目的初步设计图纸和有关规定的资料进行编制。编制原则为主要建（构）筑物按图纸计算工程量，套用相应定额和取费标准；次要建（构）筑物按指标或类似工程资料进行编制。第二节 投资估算一、土建投资估算该项目土建投资为141.90万元人民币。具体构成项目见表7-1。表7-1 土建投资估算表序号建（构）筑物名称结构尺寸（m）规模（m3/m2）数量单价（元）合价（万元）备注1格栅集水池200 m314008.0地下钢混，有盖2匀浆沉砂池104300 m3245027.0地下钢混，有盖3进料泵房60 m217004.20地下钢混4热水循环泵房50 m217003.50轻钢结构5厌氧罐底板16块312000036.00地上钢混6沼液沉淀池底板16块1900009.00地上钢混7贮气柜底板131400004.00地上钢混8热水贮罐底板6块1200002.00地上钢混9厌氧罐操作间60 m217004.20轻钢结构10沼气发电机房200 m21100020.00轻钢结构11锅炉房50 m218004.00轻钢结构12综合管理房100 m218008.0轻钢结构13围墙、道路等12.0014合计141.90二、工艺设施投资估算该项目工艺设施投资为540.00万元人民币。具体构成表7-2。表7-2 工艺设施投资序号建（构）筑物名称结构尺寸（m）规模（m3）数量总规模（m3）合价（万元）备注1厌氧罐1515250037500375.0主体钢结构2沼液沉淀池141116001160085.0主体钢结构3沼气贮存柜10001100060.00双膜干式贮气柜采用德国进口膜4热水贮罐5 10200120020.00主体钢结构5合计540.00三、设备投资估算该项目设备投资为514.20万元人民币。具体构成项目表7-3。发电机组投资为420.00万元人民币。具体构成项目见表7-4。表7-3 项目设备投资估算表序号设备名称规格型号功率（kW）单位数量单价（万元）金额（万元）1格栅机GSHZ-6001.1台15.005.002潜污泵WQ45-18-5.55.5台21.002.003匀浆池搅拌机7.5台23.006.004螺旋除砂器WLS320-85005.5台19.009.005切割泵M-VAS(R)/70-3.0/NC3.0台23.507.006厌氧进料泵NM070BY01L06V7.5台24.008.007热水循环泵80HGR50-253台30.501.508热水循环泵100HGR100-255.5台11.001.009厌氧罐搅拌器碳钢防腐11台312.0036.0010厌氧罐回流排渣泵NM063BY01L06V5.5台33.009.0011操作平台及爬梯套115.0015.0012生物脱硫器系统STS-1000 400 m3/h5.5套145.0045.0013冷却除水器套18.008.0014凝水器NS-400台20.501.0015干式阻火器HF-200 400m3/h套11.21.216沼气流量计JLQD-150/350台10.750.75