万头生猪养殖沼气综合利用项目策划可行性研究报告

1、中粮（张北）一期20万头生猪养殖沼气综合利用项目可行性研究报告建设地点：河北张家口张北县编制单位：编写时刻：2015年3月目录 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc372992012 第1章 概述 PAGEREF _Toc372992012 h 1 HYPERLINK l _Toc372992013 1.1项目摘要 PAGEREF _Toc372992013 h 1 HYPERLINK l _Toc372992014 1.2编制依据 PAGEREF _Toc372992014 h 2 HYPERLINK l _Toc372992015 第2章 项目建设背景 PAGE

2、REF _Toc372992015 h 3 HYPERLINK l _Toc372992016 2.1项目建设的必要性和可行性 PAGEREF _Toc372992016 h 3 HYPERLINK l _Toc372992017 2.2项目建设目的和意义 PAGEREF _Toc372992017 h 5 HYPERLINK l _Toc372992018 第3章 项目建设单位差不多情况 PAGEREF _Toc372992018 h 8 HYPERLINK l _Toc372992019 3.1项目建设单位差不多情况 PAGEREF _Toc372992019 h 8 HYPERLINK

3、l _Toc372992020 HYPERLINK l _Toc372992021 3.2技术依托单位情况简介 PAGEREF _Toc372992021 h 8 HYPERLINK l _Toc372992022 第4章 产品方案和市场分析 PAGEREF _Toc372992022 h 10 HYPERLINK l _Toc372992023 4.1产品方案 PAGEREF _Toc372992023 h 10 HYPERLINK l _Toc372992024 4.2市场分析 PAGEREF _Toc372992024 h 11 HYPERLINK l _Toc372992025 第5章

4、 项目地点选择分析 PAGEREF _Toc372992025 h 13 HYPERLINK l _Toc372992026 5.1项目选址原则 PAGEREF _Toc372992026 h 13 HYPERLINK l _Toc372992027 5.2自然环境 PAGEREF _Toc372992027 h 13 HYPERLINK l _Toc372992028 5.3交通及运输 PAGEREF _Toc372992028 h 14 HYPERLINK l _Toc372992029 5.4厂址选择 PAGEREF _Toc372992029 h 15 HYPERLINK l _Toc

5、372992030 第6章 工艺技术方案分析 PAGEREF _Toc372992030 h 17 HYPERLINK l _Toc372992031 6.1项目的指导原则 PAGEREF _Toc372992031 h 17 HYPERLINK l _Toc372992032 6.2沼气工程工艺设计 PAGEREF _Toc372992032 h 18 HYPERLINK l _Toc372992033 第7章 工艺单元设计与设备选型 PAGEREF _Toc372992033 h 26 HYPERLINK l _Toc372992034 7.1 预处理系统 PAGEREF _Toc3729

6、92034 h 26 HYPERLINK l _Toc372992035 7.2 厌氧消化及后处理部分 PAGEREF _Toc372992035 h 26 HYPERLINK l _Toc372992036 7.3 沼气脱硫脱水净化、贮存 PAGEREF _Toc372992036 h 30 HYPERLINK l _Toc372992037 7.4沼气发电及余热利用系统 PAGEREF _Toc372992037 h 32 HYPERLINK l _Toc372992038 7.5 附属设施 PAGEREF _Toc372992038 h 33 HYPERLINK l _Toc372992

7、039 第8章 建筑、结构、电气与节能减排 PAGEREF _Toc372992039 h 35 HYPERLINK l _Toc372992040 8.1设计原则 PAGEREF _Toc372992040 h 35 HYPERLINK l _Toc372992041 8.2建筑与结构设计 PAGEREF _Toc372992041 h 35 HYPERLINK l _Toc372992042 8.3 电气设计 PAGEREF _Toc372992042 h 36 HYPERLINK l _Toc372992043 8.4 操纵及仪表 PAGEREF _Toc372992043 h 38 H

8、YPERLINK l _Toc372992044 8.5 机械设备设计 PAGEREF _Toc372992044 h 38 HYPERLINK l _Toc372992045 8.6 总图设计 PAGEREF _Toc372992045 h 39 HYPERLINK l _Toc372992046 第9章 环境阻碍分析 PAGEREF _Toc372992046 h 41 HYPERLINK l _Toc372992047 9.1 环境阻碍 PAGEREF _Toc372992047 h 41 HYPERLINK l _Toc372992048 9.2工程建设期对外部环境的阻碍 PAGERE

9、F _Toc372992048 h 41 HYPERLINK l _Toc372992049 9.3工程建设完成后对外部环境的阻碍与对策 PAGEREF _Toc372992049 h 42 HYPERLINK l _Toc372992050 第10章 项目组织治理与运行 PAGEREF _Toc372992050 h 43 HYPERLINK l _Toc372992051 10.1项目筹建时期的组织与治理 PAGEREF _Toc372992051 h 43 HYPERLINK l _Toc372992052 10.2项目运行时期的组织与治理 PAGEREF _Toc372992052 h

10、 43 HYPERLINK l _Toc372992053 10.3劳动定员和人员培训 PAGEREF _Toc372992053 h 43 HYPERLINK l _Toc372992054 第11章 项目建设期限和进度安排 PAGEREF _Toc372992054 h 44 HYPERLINK l _Toc372992055 第12章 投资估算与资金筹措 PAGEREF _Toc372992055 h 45 HYPERLINK l _Toc372992056 12.1投资估算依据及范围 PAGEREF _Toc372992056 h 45 HYPERLINK l _Toc37299205

11、7 12.2固定资产投资总额 PAGEREF _Toc372992057 h 45 HYPERLINK l _Toc372992058 12.3资金筹措 PAGEREF _Toc372992058 h 46 HYPERLINK l _Toc372992059 第13章 效益分析与风险评估 PAGEREF _Toc372992059 h 50 HYPERLINK l _Toc372992060 13.1生产成本和销售收入估算 PAGEREF _Toc372992060 h 50 HYPERLINK l _Toc372992061 13.4工程项目环境效益分析 PAGEREF _Toc372992

12、061 h 52 HYPERLINK l _Toc372992062 13.6综合评价 PAGEREF _Toc372992062 h 53 HYPERLINK l _Toc372992063 第14章 结论和建议 PAGEREF _Toc372992063 h 54第1章 概述1.1项目摘要1.1.1项目名称中粮（张北）20万头生猪养殖沼气综合利用项目1.1.2项目建设单位中粮家佳康（张北）有限公司1.1.3项目拟建地点河北省张家口市张北县公会镇1.1.4建设目标通过厌氧发酵、沼气综合利用工程的建设，处理张北20万头生猪养殖场产生的粪污，生产清洁能源，减少养猪场环境污染，减排温室气体。厌氧发

13、酵每天生产沼气50000m3，死猪无害化处理和职工炊厨燃料日耗沼气400 m3，夏秋两季厌氧发酵自身增温2400m3，其余尚有5600m3用于发电，发电机装机容量300kw（100+200），日发电8960kWh，春冬两季厌氧发酵自身增温5600m，其余2400m用于发电，日发电3840kWh，发电并网不上网，电能用于沼气站和猪场，发酵后的沼液作为优质有机肥，用于周边草场和农田，促进畜牧业和农业的进展，有效利用了资源，改善了环境，实现养殖业的可持续进展。1.1.5建设期限2015年6月2016年10月1.1.6项目工艺技术方案该项目在工艺选择和方案设计中，采纳热电肥联产模式和高浓度全混合（CS

14、TR）中温厌氧工艺。项目所生产的沼气全部用来发电，并网不上网，电能自用；利用发电机余热为厌氧反应器供热；厌氧发酵后的发酵液是好的液体有机肥，施用于周边的牧场和农地。1.1.7建设内容及规模项目处理中粮家佳康（张北）有限公司20万头生猪养殖粪污，日处理量700吨。本项目建设地点为河北省张家口市张北县公会许清坊村。本项目建设用地300亩，新建匀浆池700 m32座、厌氧反应器7000 m32座、独立双膜干式贮气柜1500m31座，沼液暂存池50000m33座、发电机房292.5 m2、治理房150m2，以及相应的配套室外工程和管道及工艺设施；100 kW、200kw国产发电机及余热利用系统各1套(

15、或压缩提纯做锅炉燃料)。项目投产后，日生产沼气7800m3，年发电2188800kWh。年产沼液21.60万吨，减排温室气体约3.7万吨CO2。1.1.8投资估算和资金筹措项目总投资3309.65万元人民币，其中土建投资1192.93万元、设备及输送管道投资1915.8万元，工程税金111.92万元。项目投资要紧资金来源由中粮肉食投资有限公司承担。1.1.9市场预测及效益分析依照确定的产品方案和建设规模及预测的产品价格，达产期内年均销售收入116万元。1.2编制依据(1) HYPERLINK /data/2003000094.htm t _blank 中华人民共和国可再生能源法及相关配套法规(

16、2) 国家可再生能源中长期进展规划纲要(3)投资项目可行性研究指南 (4) 国家发改委、建设部建设项目评价方法和参数（第三版）(5) 国家环保部畜禽养殖业污染物排放标准（GB18596-2001）(6) 国家环保部畜禽养殖业污染防治技术规范（HJ/T81-2001）(7) 国家发改委可再生能源发电价格和费用分摊治理试行方法(8) 国家农业部、发改委农业部办公厅、国家发改委办公厅关于做好养殖业大中型沼气工程可行性研究报告和初步设计文件编制及审核工作的通知第2章 项目建设背景2.1项目建设的必要性和可行性2.1.1项目建设的必要性本项目的建设的必要性具体体现在以下几方面： 一、进展可再生能源、改善

17、能源结构的需要 能源是现代社会经济进展的支柱，全球工业化对能源的急剧消耗使能源危机日益凸现并导致一系列世界性环境问题，世界各国正在大力开发新型可再生替代能源。石油、天然气和煤炭等化石能源供应着世界85%以上的一次能源消费，但储量有限，不可再生，地球上剩余可采年限分不仅为约40、60和230年。我国人口众多，能源危机尤其严峻，石油、煤炭和天然气人均剩余可采储量分不仅约2.6吨、90吨和1000立方米。目前我国已成为第二大能源消费国，2008年我国石油的对外依存度超过50%，且逐年增大，供需矛盾突出，能源短缺将是一个长期的过程。化石燃料的生产和使用带来温室效应、酸雨、破坏臭氧层等一系列世界性环境问

18、题，我国SO2和CO2排放居世界前两位。进入21世纪，基于对环境爱护、经济可持续进展和国家安全的考虑，许多国家对开发利用可再生能源由理性呼吁进展到制订国家战略的高度。2006年我国可再生能源法开始施行，将可再生能源的进展提高到前所未有的高度；“十一五”规划提出构筑稳定、经济、清洁的能源供应体系，加快进展可再生能源，建设资源节约型、环境友好型社会；近几年的中央一号文件都明确提出我国将加快进展农村清洁能源产业，大力推进新农村建设。国务院领导在北京国际可再生能源大会上指出2020年我国可再生能源占能源供应的比重将达到15%，2006中国新能源产业年度报告提出2050达到30%，任重道远。本项目的成功

19、实施可规模化生产沼气可再生能源，为我国的能源安全提供支撑。 二、减少温室气体排放的需要近年来，日益严峻的全球变暖趋势受到世界各国的重视，温室气体减排越来越紧迫。1997年12月，联合国在日本京都召开了防止地球温暖化京都会议，京都预定书规定各国在2008-2012年间要将温室气体的排放总量在1990年的基础上削减5.2%。在印尼巴厘岛召开的联合国气候变化大会和2009年4月的G20峰会都把减少化石能源消耗、进展可再生能源、爱护人类共同的地球作为首要任务。甲烷的温室气体效应是CO2气体的21倍，温室气体效应20%来自甲烷。如有机废弃物得不到有效利用，产生的沼气就会成为造成温室效应的元凶。本项目的实

20、施，每日产生沼气7800m3，每年可产沼气28.08万m3，每年减排温室气体量相当于约3.7万吨CO2，对实现我国节能减排目标，推动我国可持续进展和构建和谐社会具有重要意义。 三、爱护生态环境的需要我国是农业大国，每年产生大量的有机废弃物。目前这些废弃物大部分尚未得到妥善处理和利用，造成严峻污染。尤其是养殖业的污染问题。我国畜禽养殖业通过20余年的进展已成为我国农业和农村经济中一个重要的支柱产业，其总产值超过1万亿元，占农业总产值的30以上，有的省和地区达60以上。然而，我国畜禽养殖带来的环境污染问题却日益严峻，畜禽粪便和废水的产生量都专门大。有关资料显示，养殖业废弃物每年的总量约为25亿吨。

21、我国规模化畜禽养殖场粪水污染问题已到了非解决不可的地步，应尽快推进畜禽养殖场粪水污染处理，加速能源环境工程规模化、商业化进程。 厌氧发酵技术将有机废弃物转化为清洁能源，为循环经济的进展提供有力支持。有机废弃物厌氧消化生产清洁生物燃气的过程能有效操纵病原微生物的扩散和传播，发酵残余物是优质的有机肥，可替代化肥的使用，改善土壤理化性状，为农作物生长提供良好的土壤环境。据2009年全国农村可再生能源统计资料，截至2008年底，大型沼气工程数量2761处（其中2008年新增1192处），总池容178.5万立方米，产气2.73亿立方米，约产生有机肥200万吨。沼气工程的建设既能够解决污染问题、爱护环境，

22、又可提供能源和肥料，有利于生态系统的良性循环和农业可持续进展。2.1.2.项目建设的可行性政策的可行性国家中长期科学和技术进展规划纲要（2006-2020）明确将沼气等农林生物质综合开发利用列入国家重点进展领域。依照可再生能源中长期进展规划，到2010年，建成规模化畜禽养殖场沼气工程4,700座、工业有机废水沼气工程1,600座，大中型沼气工程年产沼气约40亿立方米，沼气发电达到100万千瓦。到2020年，建成大型畜禽养殖场沼气工程10,000座、工业有机废水沼气工程6,000座，年产沼气约140亿立方米，沼气发电达到300万千瓦。2006年颁布实施的可再生能源法明确指出，“国家鼓舞和支持可再

23、生能源并网发电”。可再生能源发电价格和费用分摊治理试行方法明确了可再生能源发电电价补贴政策，可再生能源发电电价在当地标杆电价的基础上增加0.25元/度的补贴。上述一系列政策和法规为本项目顺利实施提供了政策保障。企业条件的可行性中粮家佳康（张北）有限公司20万头养猪场每天产生粪污700立方米，为本项目的建设提供了充足的原料保障。其母公司中粮肉食投资有限公司差不多在江苏省东台市建设了多座沼气综合利用项目，从企业内部的实力、人力及治理水平上来讲完成此项目建设是完全可行的。另外，公司为建设本项目已组建了专业机构，并多次对该项目进行考察和论证，为本项目的建设做了大量的前期预备工作。2.2项目建设目的和意

24、义2.2.1 项目建设目的本项目建设的目的要紧有：一、进展可再生能源，实现循环经济。将养殖场的粪便和污水等废弃物利用起来，一方面进展沼气可再生能源，实现废弃物的资源化利用，另一方面幸免了污染物的排放。通过项目的实施，实现沼气工程的双向清洁功能。二、实现清洁生产、爱护生态环境，依照可持续进展战略和全国生态环境建设规划，畜禽养殖粪便污染严峻问题必须得到完全治理。本项目有效解决畜禽养殖场固体、液体废弃物以及气体恶臭等环境污染问题。三、发挥项目示范作用，在自身取得环境效益和经济效益的同时，不断提高企业的技术水平，发挥示范带动作用，引导整个区域的良性进展。四、带动种植与养殖的协调进展，通过该工程的建设，

25、沼渣、沼液可使种植增产增收，可实现安全粮食和绿色食品的生产。同时也可为养殖提供足够的饲料来源，确保养殖业的规模化良性进展。总之，通过该工程的建设，可使企业实现清洁生产，资源多层次利用；使企业提升形象，增加经济收入，实现快速进展，并带动周边产业的良性循环。2.2.2项目建设的意义集约化畜禽养殖场开展能源环境示范工程规划是在国民经济进展新时期的背景下提出的。我国20多年来经济和社会的快速进展，已给生态环境造成了严峻的破坏。随着国家经济进展第一时期战略目标的实现和人民生活水平的提高，人们普遍要求治理污染，改善生态环境。近年来，农业污染治理已列入重要议事日程。畜禽粪便是导致农业污染的要紧因素之一，因此

26、加强畜禽养殖业环境治理，实施能源环境工程，关于治理农业污染、改善生态环境质量、实现可持续进展具有重要意义。尤其是加入WTO以后，我国的肉、蛋、奶、果、菜等农副产品多次遭遇绿色壁垒，使我们本来并不宽广的农产品出口道路变得更窄。造成这种现象的缘故是方方面面的，其中要紧缘故之一确实是我们的养殖环境条件太差和果菜栽培施肥不当。要想完全地攻克那个关系着我国农业进展有没有后劲的大问题，就必须从源头遏制住养殖企业的粪污乱弃漫流等严峻的污染现象。畜禽粪便、污水既是污染源,又是宝贵的资源。只有对畜禽粪便、污水进行无害化处理,资源化综合利用,即大力进展以沼气工程为纽带的生态工程,才能真正做到既减少污染,爱护农业生

27、态环境,又可实现资源的再生利用,从而达到社会、经济、生态三效益的统一。具体表现在以下几个方面：一、治理畜禽粪便污染是实施农业可持续进展战略的要求。实施可持续进展战略是我国的差不多国策，可持续进展要求在经济进展的同时，治理环境污染，改善和提高环境质量。我国规模化养殖业的快速进展是以牺牲环境为代价的，这种进展模式是不可持续的，不符合可持续进展战略的要求。通过该项目工程建设，在治理环境污染的同时，促进畜禽粪便的资源化利用，既解决污染问题，确保资源合理利用，又改善土壤质量，提高土壤肥力，从而达到农业可持续进展的目标。二、畜禽养殖能源环境工程建设是全国生态环境建设规划的一个组成部分。依照全国生态环境建设

28、规划的总体安排，环境爱护部制定了国家环境爱护“十一五”打算，相关各部门都要对本行业在进展中出现的环境问题提出规划，分步实施，逐步加以解决。针对畜禽粪便污染对环境造成的严峻危害，在全国规模化养殖进展较为集中的地区，建设示范工程项目，提供技术和信息服务，以点带面，为加强畜禽养殖环境治理，提供有效解决污染问题，促进畜禽粪便资源化利用的有效途径。三、起着治理污染、爱护环境的示范作用畜禽粪便尽管是严峻的污染源，但却又是可开发的宝贵资源。通过科学的处理和加工，便可转化为有价值的生物能源和有机肥料资源。在大中型畜禽养殖场中建设能源环境及综合利用工程，能够从全然上解决粪污的污染问题。沼渣、沼液可作肥料使用，从

29、而使项目区域的污染得到治理，全然上改善了生态环境。本项目将借鉴国内外成功的经验，吸取失败的教训，优化、集成、先进、有用的技术，形成一个以沼气发酵、沼气发电和沼肥利用于一体的先进工艺的典型工程，起到推广示范的目的。沼气发电是利用工业、农业或城镇生活中的大量有机废弃物经厌氧发酵处理产生的沼气，利用发电机组发电，并充分利用发电机组余热，使综合效率达80%-85%，从而达到开发可再生能源和节能减排的目的。建设本项目，能够专门好地形成社会、环境，企业经济、形象的双重结合。此项目首先是一个能源环保项目，生产清洁能源大大缓解项目所在地区的环保压力，改善环境状况，促进人们的生产生活质量。又是一个以后企业甚至是

30、国家经济的一个新增长点。项目所产生的大量电能可减少社会进展对石油等化石能源的依靠。沼渣、沼液可消除化肥对土壤的污染。而且，可减少因粪污产生的大量甲烷对大气中的排放，甲烷的温室效应是二氧化碳的21倍，实施该项目对温室气体的减排也有着一定的作用。因此，项目对实现高效生态循环经济型企业，对环境治理、农业生产、温室气体的减排都有着重要的意义。第3章 项目建设单位差不多情况3.1项目建设单位差不多情况 为实现中粮集团提出打造“全产业链的食品企业、全服务链的都市综合体”的战略目标，集团从自身行业特点动身，提出了“精心打造肉食产业链，奉献安全绿色肉食品”的目标。肉食品产业链是指以消费需求为导向，操纵从田间到

31、餐桌需要通过的饲料、种苗、商品猪、肉食品加工、肉制品深加工配送等每一个环节，确保产品质量可追溯，打造“安全、放心、健康”的肉食品产业链。而生猪产业链将采取分步实施，区域布局，逐步扩大规模的方式，打算从2009年开始，用5-10年的时刻在全国形成集种猪、饲料、商品猪、屠宰、深加工年1000万头生猪产业链目标，能够有效缓解我国安全猪肉供需矛盾，为宽敞的消费者提供安全可靠的猪肉食品。按照打造“全产业链的食品企业”的新战略，提出以向市场提供安全、优质的猪肉产品为目标，力争为国家农业产业化的进展、促进农业结构调整，提高市民生活水平做出贡献。中粮肉食投资有限公司是集团旗下致力于打造肉食产业链、奉献安全绿色

32、肉食品的企业，近几年已在江苏东台、湖北武汉、天津宝坻建成3座大型生猪养殖区。2012年已形成出栏95万头的生猪生产能力。公司在进展肉食产业链的同时，注重环境爱护工作将环境爱护工作放在与公司进展的同等地位，在建设养猪厂的同时，大力投入资金建设环保设施，由于猪粪本身的可挥发性有机物固体含量较高，能够在猪粪处理的同时采纳厌氧发酵的方法，回收沼气进行发电和产热，从而在爱护环境的同时，也能够产生再生能源，同时通过厌氧发酵后的沼渣，仍然还有丰富的氮磷钾等有机物，对张北草场和沙地都有一定滋养作用，该沼气项目的效果可谓一举多得。3.2技术情况简介本项目采纳英国沼气技术公司的先进沼气工程的技术和设备，达到国际最

33、领先水平。第4章 产品方案和市场分析建设该项目生产沼气，沼气用于热电联供机组、电能自用（并网不上网）。热量回收用于厌氧发酵装置增温，实现38中高温发酵，提高产气率。经厌氧消化的沼渣和沼液中不仅保留了有机物分解后所生成的各种养分，富含N、P、K、Ca、Mo、Zn、Fe、Mn等元素，还含有生长素、维生素、有机酸、氨基酸等多种活性物质，适宜用作农用灌溉及农业肥料。由于其不含任何有害化学物质，同时在沼气发酵过程中绝大多数的有害生物被杀灭，因此沼渣沼液可成为生产绿色食品和安全粮食的有机肥料。4.1产品方案4.1.1沼气发电随着常规能源（煤、石油、天然气）的日益减少以及环境问题的日趋严峻，新能源的开发利用

34、（尤其是可再生能源的开发和综合利用）越来越受到人们的重视。我国可再生能源法的颁布和实施，推动了沼气工程的快速进展。同时，国家出台了生物质能源发电上网电价补贴等激励政策支持，为沼气工程的进展营造了良好的市场环境。沼气的要紧成分是甲烷（CH4），通常占总体积的5560；其次是二氧化碳，约占总体积的2540；其余硫化氢、氮、氢和一氧化碳等气体约占总体积的5左右。甲烷的发热值专门高，其热值约为35.9 MJ左右。甲烷完全燃烧时仅生成二氧化碳和水，并释放出热能，是一种清洁能源，可替代天然气、煤、油等常规燃料使用。沼气是本项目的前端产品，设计产能为每年生产沼气约306.6万m3，采纳国产发电机组，1立方米

35、沼气可发1.6度电，电能自用，发电机装机容量300 kW（100 +200），发电产生的余热49718MJ/d，将充分利用在沼气发酵系统中的原料加热和罐体增温使用。4.1.2有机肥沼渣沼液中含有丰富的氮、磷、钾以及各种微量元素，还含有多种生物活性物质，是一种优质的有机肥料。利用沼渣沼液作为农作物的基肥和追肥，减少化肥用量，减低生产成本，提高作物产量和品质，实现安全粮食和绿色蔬果的生产。本项目年产有机沼液25.5万吨。4.2市场分析本项目生产沼气用的原料全部来自企业内部产生的养殖粪便和污水，不需要依靠外部市场。因此，本项目涉及的市场环境要紧包括沼气发电市场及沼渣肥料市场两个方面。4.2.1沼气利

36、用方案本工程日产沼气7800 m3，死猪无害化处理和职工炊厨燃料耗用400 m3，夏秋两季厌氧发酵自身增温2400m3，其余尚有5600m3用于发电，发电机装机容量300kw（100+200），日发电8960kWh，春冬两季厌氧发酵自身增温5600m，其余2400m用于发电，日发电3840kWh，详见下图。双 膜双 膜柔 性气 柜沼气发电死猪无害化处理厌氧发酵增温职工炊厨燃料沼气发电是随着沼气综合利用的不断进展而出现的一项沼气利用技术，采纳热电联产机组，生产电能和热能，是有效利用沼气的一种重要方式。电力供应是国家能源体系的重要组成部分，连续多年出现用电紧张的局面，同时能源结构比例失调。在现有的

37、电力供应中，来自于可再生能源的绿色电力不足3%。我国在国民经济中期进展规划中，已提出在2020年将绿色电力的比例提高到10%以上的目标。4.2.2沼液消纳方案 沼液是好的液体有机肥，富含氮、磷、钾和有机质。20万头猪场周边有近20000亩坡地、荒地、草地和农田，能够沼液直接还田，既肥润草地、牧场和农田，又促进农牧业进展，和农牧民增产增收。第5章 项目地点选择分析5.1项目选址原则5.2自然环境5.2.1中粮家佳康（张北）有限公司20万头猪场位于张北县公会镇。张北县位于河北省张家口市的坝上地区。地处北纬4057-4134，东经11410-11527之间。全县总面积4185平方公里，境域东西109

38、公里，南北67公里，县境地形呈高原 HYPERLINK /view/26041.htm t _blank 丘陵景观，大致分为东南坝头区、西部丘陵区和中部平原区三个类型。桦皮岭为全县最高点，海拔2128米；公会镇为最低点，海拔1300米。依照建筑抗震设计规范（GB50011-2001）和中国地震动参数区划图（GB18306-2001），张北县地震设防烈度为7度，拟建物可照7度设防，设计地震分组为第二组，设计差不多地震加速度值为0.10g，学校、医院等生命线工程差不多地震加速度为0.15g，建筑的场地类不为丙类（三类），属可进行建设的一般地段。张北县境内有河流25条，总长793公里，流域面积382

39、6平方公里，较大的河流有13条，水系要紧是内陆河水系，分安固里淖、九连城和西盐淖三个流域。其中安固里淖是华北最大的内陆湖（由于近年来天气干旱，大降雨量次数减少，再加上各地筑坝截流，蓄水减少，2004年安固里淖干涸）；安固里河等10条要紧河流多年平均水量7261万m3。5.2.2拟建设地气象条件如下：光照充足，雨热同季，昼夜温差大，干旱、多风、少雨、无霜期短是要紧的气候特征。1、气温低，无霜期短。年均气温3.6，年均最高气温10.1，年均最低气温-2.2；1月份为最冷月，历年月均气温-14.6；7月为最热月，历年月均气温19.2；极端最高气温36.1，极端最低气温-34.1；最大冻土深度175厘

40、米。2、降水量少，风大风多。依照19812010年气候统计资料，30年平均降水量为383.8毫米，最高值为548.6毫米（1978年），最低值245.2毫米（1997年），其中68月份降水量占全年降水量的69%。2013年降水量为336.5毫米，68月份降水量占全年降水量的81.7%。历年年平均风速4.6米/秒。2013年年均风速3.1米/秒，年最大风速16.7米/秒，极大风速26.7米/秒。3、光照充足。张北县是河北省日照条件最好的县之一，年平均日照时数2897.8小时，全年活动积温2448，年平均7级以上大风日数30天左右。全年无霜期90-110天。2013年日照时数2859.2小时。20

41、13年，全年蒸发量1520.1毫米，无沙尘暴，扬沙出现2次，雷暴出现日数36日，初霜冻出现在8月31日。5.3交通及运输张北地处坝首，背靠内蒙，面临京津，雄居要冲，扼南北交通之咽喉，自古是兵家必争之地，四通八达之埠。那个地点曾是“北方丝绸之路”张库大道(张家口至库伦)的必经之地，俗有“旱码头”之称。张北区位优越，公路四通八达。县城距北京215公里，距石家庄560公里。目前，国道207线纵贯全境，张尚、张化、东商、张沽等省级公路干线聚拢辐射，构成了以县城为枢纽，连接内蒙、辐射京津的交通运输网络。截止到2012年底，全县境内公路总里程达到2618.572公里，通车总里程达到2568.864公里，其

42、中高速公路56.12公里，一级公路11.307公里，二级公路208.319公里,三级公路333.398公里,四级公路1963.073公里，等外路46.355公里。 高速公路2条。境内张石高速56.1公里，在建张承高速9公里；国道1条、省道5条共201.822公里。分不为：国道207线一级公路8.391公里，二级公路43.701公里；省道张尚线二级公路31.438公里；省道张化线二级公路59.247公里；省道张康线三级公路3.081公里；省道东商线二级公路24.802公里；省道张沽线三级公路31.162公里。 县道7条段。共298.429公里（其中，通油路里程为266.397公里,未通油路里程3

43、2.032公里）。具体为：后(号)洗（马林）线55.481公里，其中17.107公里为二级油路，38.374公里为三级油路；三（号）馒（头营）线65.424公里，全线为三级油路；张（北镇）下（四杆旗）线16.775公里四级砂石路；大(囫囵)朝（天洼）线10.993公里三级油路；宇（宙营）一（分场）线11.147公里，全线为三级油路；白（旗）郭（磊庄）线19.674公里,其中三级油路3.513公里，四级砂石路12.614公里，无路面等外路3.479公里。 2007年实现了全县18个乡镇乡乡通油路目标，乡道22条段966.254公里，其中，通油路里程为40.55公里，通水泥路里程492.034公里

44、，简易铺装84.974公里，无铺装砂石路面为348.696公里。2009年实现了366个行政村100%通水泥路目标，通村公路357条1092.794公里，其中，四级油（水泥）路721.302公里，简易铺装42.675公里，无铺装砂石路328.817公里。客运。张北客运站为中转站，始发车辆168辆，过往车辆190余辆，日发班次480个，日均发送旅客3000多人次。其中农村客运班车92辆，总客位1013座，客运班线63条，日发班次150个,辐射18个乡镇366个行政村，运营总里程达5608公里，农村客运全部实行公司化经营。 货运。全县货运车辆拥有量为3766辆，其中大货1910辆，中货173辆，小

45、货1683辆。 公交。全县共有两家公交公司，拥有中型公交车28辆，小型公交车54辆。 出租车。全县共有三家出租车公司，出租车300辆。其中，华恒公司于2008年成立，拥有出租车120辆，车型为大众捷达；宏昊、鸿泰公司于2011年3月份成立，各拥有出租车90辆，车型为现代伊兰特。5.4厂址选择依照项目选址原则，项目所在地农村经济、种植业、畜牧业等进展现状，结合20万头猪场建设的实际情况，项目建设地点选择在距离三个养猪场10公里内。确定理由如下：（1）项目建设点所在地区位置优越，交通便利；（2）项目建设地点水电充足，可保证项目用水、用电；（3）项目建设用地是中粮张北生猪养殖场沼气工程预留建设用地，

46、同时周围有大量的农田和饲料地，保证了该沼气工程产生的沼渣、沼液有充足的种养结合的有机肥利用面积。（平面布置图和相对位置图详见下图）沼气站平面布置图第6章 工艺技术方案分析6.1项目的指导原则以“整体、协调、循环、再生”为总的指导思想，按照“减量化、无害化、资源化、生态化”的原则，建设沼气发电示范项目典型。项目将以沼气工程为纽带，把能源环境建设和资源循环利用有机的结合为一体，真正实现猪粪、污水的资源化利用，形成没有污染的可持续进展的农业生态循环经济体系。6.1.1实现场区内污染零排放通过建设该项目，可使场区内实现清洁生产和粪污治理的开发利用，并可实现场区内污染零排放的目标。采纳科学合理的先进的沼

47、气工艺，使粪便、污水通过发酵后产生沼气，沼渣、沼液可直接作肥使用，实现场区内污染物的零排放，并使这些粪污变成资源。通过对沼气的有效利用，减少温室气体排放，积极应对气候变化。6.1.2循环经济理念循环经济确实是按照生态规律，利用自然资源和环境容量，实现经济活动的生态化转向。循环经济倡导的是一种物质不断循环再生利用的经济进展模式，即：“资源-产品-消费-再生资源”,在生产和消费中，追求资源和能源利用效率的最大化和废物产量的最小化，从而全然解决长期以来环境与进展之间的尖锐冲突。把循环经济理念应用于农业系统，在农业生产过程中和产品生命周期中减少资源、物质的投入量和减少废物的产生排放量，实现农业经济和生

48、态环境效益“双赢”。6.1.3种植、养殖、加工的协调进展通过种植、养殖、加工业的有效结合，实现废弃物的回收利用，每年可消化掉场区所产生的所有牛粪和高浓度有机废水。沼气是优质的可再生能源，沼气发电、供热联产又为各项产业提供高品位的能源与动力保障，而沼渣和沼液直接作肥，能够促进当地种植业的进展，种植为养殖提供饲料，养殖为种植提供肥料，形成一个以生物燃气为纽带的种植、养殖、加工于一体的良性循环经济模式。6.2沼气工程工艺设计6.2.1工程规模设计中粮家佳康（张北）有限公司年出栏生猪20万头。一、资源量依照猪粪便排放量资料统计，猪粪、尿及冲洗污水混和后进入沼气工程，见表6-1。表6-1 猪粪、尿及污水

49、计算项 目排放量（t/d）TS含量TS量（t/d）含水量（t/d）猪粪 2405%12228猪尿3750.8%3372冲洗水8585混合粪污7002.15 %15685二、处理后沼液、沼渣的量1、物料（TS）平衡及沼渣产量计算物料（TS）全天输入总量为15t，预处理时期减少量为0.5t，包括泥砂、矿物质以及少量粪渣，该部分消耗将作为堆肥外运利用。厌氧时期消耗量为14.5t，该部分TS消耗是生物质能转化、沼气生产的主体。厌氧时期TS的输出量为7.71t，另外部分进入沼液池中。物料（TS）平衡计算见表6-2。表6-2 物料（TS）平衡计算表工艺时期处理单元投入量（t/d）消耗系数消耗量（t/d）预

50、处理时期匀浆池152.3%0.5厌氧时期厌氧罐14.546.8%6.79暂存时期沼液储存单元7.71-7.717.71t/d15/d预处理14.5t/d7.71t/d15/d预处理14.5t/d6.79t/d厌氧罐7.71t/d7.71t/d沼液池7.71t/d0.5 t/d沼液池2、水量平衡及沼液产量计算 表6-3 水量平衡计算表处理单元项目数量（t/d）含固率沉砂、匀浆干物质152.15%清除干物质0.5水量83清除干物质耗水量2.0猪粪含水量240尿及冲洗水量375输出水量698厌氧反应厌氧反应消耗量15.9%厌氧反应输出量697无固液分离固液分离输入水量0固液分离输出水量0沼液储存沼液

51、含水量6971.1%预处理1.1 t/d厌氧罐沼液池预处理1.1 t/d厌氧罐沼液池沼液池697t/d2 t/d697 t/d697 t/d 6.79 t/d698t/d700 t/d表6-4 水量、物料（TS）总平衡关系项目水量（t/d）干物质（t/d）合计处理单元输入量68515700单元输出量2.00.52.5预处理单元17.719厌氧过程6837.71 690.71沼液储存输出量合计6.2.2沼气工艺流程的确定沼气工程工艺选择一、沼气工程工艺流程本沼气工程工艺流程如图6-3所示。沼气沼气电能自用粪污匀浆水解池一段厌氧反应器Triton外环沼液池1施用于农田和牧场生物脱硫贮气柜发电机余热

52、利用二段发酵池Triton内环沼液池2沼液池3图6-3 中粮（张北）20万头养殖粪污处理沼气综合利用项目工艺流程二、工艺流程讲明发酵原料猪粪、尿和冲洗水等统一收集，然后进入匀浆水解池，通过进一步水解和沉砂之后进入厌氧罐发酵。本工程拟采纳全混合式混凝土结构环套环型厌氧发酵罐。产生的沼气经生物预脱硫和化学脱硫、脱水净化后进入热电联产的沼气发电机组，产生的电能上网，发电机余热回收利用，用于厌氧罐增温。厌氧发酵后的发酵液送入沼液储存池，储存180天之后，由泵在施肥期内（一个月），沼液送到附近的农场，草场和果园、饲料地和无公害蔬菜基地的有机肥料，在非用肥季节，沼液进入沼液存储池进行存储。 1、预处理工艺

53、混合粪污进入匀浆水解池，在此进一步匀浆水解，去除泥砂等杂质,再用中心离心泵泵入厌氧罐内。 2、厌氧消化工艺厌氧消化工艺包括进料单元、厌氧消化单元、沼气贮存等构成。 （1）进料方式粪污经由中心离心泵泵入厌氧消化单元，分批间歇进料。 （2）厌氧反应器工艺本工程采纳完全混合厌氧反应器。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纳搅拌和加温技术，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 612%，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，便于治理

54、，易启动，运行费用低。一般适宜于以产沼气为主，有使用液态有机肥（水肥）适应的地区。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纳。因此，选择完全混合厌氧反应器（CSTR）是较为合适的，有利于节约投资；较长的水力停留时刻也有利于奶牛粪污的充分分解与消化，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治理。（3）厌氧罐配置每座一段厌氧反应器内设置推流搅拌机，一段厌氧发酵罐为环廊式结构，外壁内壁为混凝土结构，带有混凝土池底和混凝土池顶，推流搅拌机通过服务平台安装在发酵罐内部。使进料均匀分布并充分与厌氧微生物接

55、触，并使厌氧罐内料液温度均匀，有利于提高产气率。而且，还能够破除浮渣，防止结壳。反应器底部设出料系统，由中心离心泵间歇泵入二段厌氧发酵罐，内环发酵罐。内环发酵罐为全池混合式发酵罐，外壁和底板顶板与外环同时浇注而成，内环同样设置有推流搅拌机，推流搅拌机通过服务平台安装在发酵罐内部使进料均匀分布并充分与厌氧微生物接触，并使厌氧罐内料液温度均匀，有利于提高产气率。而且，还能够破除浮渣，防止结壳。内环反应器底部设出料系统，由中心离心泵间歇泵入下一步处理工艺图6-4图6-4 温度对厌氧中温发酵产气率的阻碍厌氧消化反应过程受温度阻碍专门大，如图6-4所示。本项目厌氧处理单元设计为中温，其最佳温度范围为38

56、-40。为了保证厌氧反应在冬季仍可正常运行，必须对系统实施增和气整体保温措施。a. 保温系统整体保温包括管道、阀门保温；厌氧消化罐体的保温。对厌氧消化罐采纳高密度挤塑板等材料进行强化保温，保温层厚度100mm。b. 增温增温要紧是在预处理匀浆水解池和厌氧罐内同时进行。增温的热源来自热电联供发电机组产生的余热；在罐体内设置加热管，发电机余热经交换管交换热量，实现对罐体的增温。发电机余热给厌氧消化罐进行增温后，热交换后的水再回到发电机系统。 3、沼液处理工艺 本工程设计沼液池 沼液用途：沼液经管网至青贮玉米饲料地、果园、苗圃等施肥用地，作为液态有机肥使用。6.2.3 沼气净化与贮存工艺沼气净化工艺

57、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，而且有专门强的腐蚀性。过量的H2S和杂质会危及发电机组的寿命，因此需进行脱硫等净化处理。关于猪粪废水产生的沼气，其中H2S气体含量约为3000 ppm，而沼气发电机组要求沼气中含H2S气体含量低于200 ppm，沼气的脱硫净化处理是必须的。本工程拟采纳生物脱硫法对沼气进行脱硫处理和化学法进行精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纳，其优点是：不需要

58、催化剂、不需处理化学污泥，产生专门少生物污泥、耗能低、H2S去除率为90%，去除效率高。脱硫效率稳定，脱硫成本每立方米沼气0.04元，比化学脱硫法成本降低70%。化学方法要紧使用氧化铁作为接触药剂，当沼气H2S由于季节变化增高时，采纳化学脱硫与生物脱硫相结合，保证发电机正常运行。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，由上述防爆风机把不处空气经此软管输送进外层膜

59、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，自动调节和操纵沼气的贮存量。6.2.4 热电联供沼气发电机配置热电联供发电机配置方案选择本工程选择沼气用于发电上网。由猪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23.1 MJ，理论上相当于电量6.4 kWh（1 kWh=3.6 MJ）。目前，国产沼气发电机可把沼气中总含能量的30%左右的能量转化成电能，40%左右能够以余热的形式回收，对沼气的能源利用效率为70%。余热能够用于厌氧发酵罐的增温。本工程拟选用100 kW、200k

60、w国产发电机组各1台。发电机组由发电机主机、余热回收装置、消音设备、软化水设备等部分组成。图6-5 沼气利用效率热电联供发电机能量转换计算本工程设计粪污量为700 m3/d，TS为2.15%，经中温厌氧消化可日产沼气8400m3，采纳热电联供沼气发电机组，进行热电联产。机组产生的余热作为热源，冬季用于厌氧进料和厌氧罐体的增温。（1）电能转换计算该系统每天产沼气8400m3，死猪无害化处理和职工炊厨燃料日耗沼气400 m3，夏秋两季厌氧发酵自身增温2400m3，其余尚有5600m3用于发电，发电机装机容量300kw（100+200），日发电8960kWh，春冬两季厌氧发酵自身增温5600m，其余