大型沼气发电资源综合利用工程项目可行性研究报告

1 1.1项目概况 11.2项目的编制原则、依据和内容 51.3简要结论 71.4项目主要技术经济指标 8 2.1项目建设的必要性 2.2项目建设的可行性 2.3市场供求分析 2.4产品市场分析 3.1建设规模 3.2产品方案 4.1建厂条件 4.2厂址方案 第五章工程技术方案及设备选择 5.1工艺选择与设计原则 5.2工艺技术方案比选 5.3选择方案的工艺流程 5.4工艺单元设计及设备选型 5.5发电系统 6.1土建工程方案 6.2建筑设计 6.3结构设计 6.4主要构筑物 7.1原材料供应 7.2燃料动力 第八章总图运输与公用工程 8.1概述 8.2给、排水工程 638.3供热工程 648.4采暖通风工程 8.5供电工程 8.6通信设施 第九章节能分析 9.1用能标准和节能规范 9.2节能措施 大型沼气发电资源综合利用工程项目可行性研究报告210.1环境保护 10.2职业安全与卫生 第十一章企业组织劳动定员 11.1企业组织 11.2工作制度 11.3劳动定员 第十二章项目实施规划与招投标管理 12.1项目实施规划 12.2招投标管理 第十三章投资估算与资金筹措 13.1编制依据及投资估算 13.2投资估算 15.3融资方案 15.4资金投资投入计划 第十四章财务评价 14.1财务评价基础数据与参数选取 14.2营业收入估算 14.3成本费用估算 14.4财务评价指标 14.5敏感性分析 14.6财务评价结论 第十五章综合效益分析 15.4社会效益 第十六章结论与建议 99 991、现代牧业(通辽)有限公司企业法人营业执照3、现代牧业(通辽)有限公司组织机构代码证二、附图1、项目建设区位图2、现代牧业(通辽)牧场10000头奶牛养殖规模建筑规划图11.1项目概况1.1.1项目名称及承办单位项目名称：现代牧业(通辽)有限公司大型沼气发电资源综合利用工程项目项目承办单位：现代牧业(通辽)有限公司1.1.2建设地点通辽市经济技术开发区辽河镇西乌兰花村，根据谷歌地球记录，43°50'30.02"之间。本项目中心点位于东经现代牧业(通辽)有限公司位于通辽市经济技术开发区辽河镇西乌兰花村。法人代表：高丽娜。现代牧业(通辽)有限公司以先进的技术为依托，立足于奶源充足的当地和周边地区，发展集奶牛饲养、牧草种植、饲料加工、原奶生产销售一体化的奶业基地，所生产原奶全部供应蒙牛集团。目前，现代牧业集团股份公司在全国范围内建设大型奶牛养殖基地可最大限度的发挥自身优势，为蒙牛集团提供充足优质奶源。牧场的设计采用了世界最先进的散栏式工业化养牛方式，实现全自动的TMR喂养、全自动清粪、全自动挤奶及全自动粪污处理，达到了规模最大、自动化程度最高、奶牛品质最优、管理最先进、饲喂最科学的国内五之最，同时牧场将引进国外最先进的机器人挤奶设备、转盘及鱼骨2牧场在规划设计时充分考虑了环境保护的问题，每万头奶牛将投资建设一个“大型沼气能源环境工程”,最终实现一万头奶牛的牧场所1.1.4建设目标通过热电肥联产沼气工程的建设，遵循废弃物减量化、资源化、无害化与生态化的原则，建设现代牧业(通辽)有限公司大型沼气发电资源综合利用工程，处理10000头奶牛的粪污，生产清洁电力，减少奶牛场环境污染，减排温室气体。沼气用于发电，电力上网出售，发酵后的沼液、沼渣作为优质有机肥料用于周边饲料地、果园。既开发了生物质，有效利用了资源，达到污染治理、能源回收与资源再生利用的多重目的，构建牧场种养殖循环经济体系，实现农牧业可持续发展。该工程整体水平达到国际先进，国内领先，并对其它牧场粪污处1.1.5建设规模通辽现代牧场存栏奶牛10000头(平均体重600kg),日收集牛粪量350t,干物质63t/d,牛尿量200t,挤奶厅废水量120t,其他有机废弃物量(废水)30t,牛床垫料90t,共计790t。另外夏季牛舍喷淋用水250t,因此夏季共计1040t,全年平均的粪污处理量为1000t/天。根据每天粪污量，拟建设项目如下：(1)沼气池外体积28000m³,有效容积18900m³,气室部分容积为2720m³。分为八组独立的沼气池，每组有效容积2363m³;3(2)500KW沼气发电机组3台(两用一备)。1.1.6产品方案(1)年产沼气584万m³,用来发电，年发电量为912.5万度；(2)年产沼渣有机肥1.03万吨；(3)年产沼液肥33.64万吨。1.1.7建设期限本项目建设期限为12个月。1.1.8投资规模和效益情况1、项目投资规模项目总投资2894.16万元，其中建设投资2875.32万元，铺底流动资金18.84万元。本项目建设投资中，建筑工程费用为1208.44万元，设备购置费为1200.00万元、安装工程费为48.60万元，工程建设其他费用为255.53万元、预备费为162.75万元。2、项目资金筹措根据项目建设单位投融资方案和财务状况，本项目建设资金由现代牧业(通辽)有限公司自筹解决。3、项目效益情况本项目建成投产后，正常运营年份可实现营业收入1035.90万元，其中发电供电收入684.38万元、有机肥收入(含沼渣、沼液)351.52万元。由于折旧摊销影响，本项目前十年均为亏损运营状态，第十年后才能实现盈利，其中每年实现利润总额133.40万元、税后净利润100.054根据项目营业收入与成本费用数据计算，本项目总投资收益率为1.14%、资本金净利润率为0.82%,项目全部投资税前财务内部收益率为1.77%、财务净现值为-617万元、投资回收期14.42年。上述项目财务评价指标表明，本项目投资收益率水平明显低于基准收益率(5%),财务净现值小于零，投资回收期大于预期投资回收期 (12年),表明项目财务盈利能力和生存能力均较差，无法达到基准收然而，由于本项目的运营符合《联合国气候变化框架公约》形成的CDM(清洁发展机制)项目申请注册条件，建议本项目积极申请CDM项目，通过获得温室气体减排量(CERs)收益来改善项目的经济效益，促进本项目的正常和持续运营。由于本项目是采用畜禽养殖场产生的粪污发酵产生的沼气发电，属于应用生物质能替代煤炭的可再生能源开发项目。根据项目运营规模，本项目正常运营年份每年发电量相当于替代火力发电9125万千瓦时，按华北区域电网基准线排放因子(0.9914tCO₂/MKW)计算，相当于每年减少二氧化碳排放量9047吨。按目前CDM项目碳交易价格(CER价格)12欧元/吨计算，本项目每年获得100.37万元人民币(欧元汇率按100:924.57计算)的减排量(CERs)收益。考虑注册申请CDM需要一定时间，本项目按经营期第三年开始获得CERs收益计算，则本项目计算期内可获得1204.44万元CERs总收益。按照获得CERs收益计算，本项目全部投资税前财务收益率提高5至5.73%,高于基准收益率(5%);全部投资税前财务净现值提高至151万元，大于零；投资回收期缩短至11.44年，短于基准回收期(12年);故本项目考虑CERs收益后，项目盈利能力和生存能力均可满足项目基因此，本项目虽然自身的直接经济性不佳，但是通过申请注册CDM项目获得CERs收益，可以有效改善项目运营能力和经济效益指标，促进项目正常生产运营。1.2项目的编制原则、依据和内容1.2.1编制原则1、根据项目建设条件，遵循合理、经济、节约、实用的原则。2、立足当地的资源优势，采用可靠的工艺技术，合理利用建设投3、建设程设计和工艺设计必须采用目前国内先进、成熟的工艺、4、各种数据做到真实、可靠、准确，且符合国家有关财税制度。5、遵守环境保护法，并遵守“三同时”的设计原则。7、具有很好的示范效应和可参观性。1.2.2编制依据现代牧业(通辽)有限公司大型沼气发电资源综合利用工程可行现代牧业(通辽)有限公司提供的数据与资料；6《投资项目可行性研究指南》(中国电力出版社出版)项目建设应遵循和执行的国家和政府有关法律、法规：《全国农村沼气工程建设规划(2006-2010)》(农计发[2007]7号);《畜禽养殖污染防治管理办法》(国家环境保护总局令第9号);《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18《规模化畜禽养殖场沼气工程设计规范》(NY/T1222-2006);国家环保部《畜禽养殖业污染物排放标准(GB1859国家环保部《畜禽养殖业污染防治技术规范(HJ/T81-2001)》《规模化畜禽养殖场沼气工程运行、维护及其安全技术规程》《规模化畜禽养殖场沼气工程设计规范》(NY/T1222—2006)《国家发改委关于完善农林生物质发电价格政策的通知》(发改价格[2010]1579号国家农业部、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》71.2.3编制内容本项目承担现代牧业(通辽)有限公司大型沼气发电资源综合利用工程的可行性研究报告。主要研究内容为：根据国家产业政策和行业政策，就项目投资的必要性，市场预测，产品方案及生产规模，工艺技术方案，建厂条件和厂址方案，公用工程和辅助设施方案，节能，环境保护，劳动保护和安全卫生，投资估算与经济分析等进行研究，为有关1.3简要结论本项目对养殖场产生粪便和污水进行厌氧消化处理，产生沼气、沼气发电清洁能源，利用沼渣、沼液进行土壤改良及耦合灌溉，实现了循环的目标，为发展现代农业，建设社会主义新农村、促进当地环境保护等工作起到积极作用。本项目技术工艺路线严密、科学、合理，投资规模适度，项目建设单位经营状况良好，有着较强的投资能力、管理能力与实施能力。同时，作为一项有益于环境保护及能源再生利用的工程，本项目社会、环但是从项目财务评价的结果表明，本项目投产后经济效益不佳，项目自身财务效益不能满足基准收益水平。然而，本项目通过申请注册清洁发展机制(CleanDevelopmentMechanism,CDM)项目，以获得二氧化碳减排收益(CERs),可以有效改善项目的财务生存和运用能力，使本项目财务效益满足项目基准收益水平和持续经营能力。8因此，本项目具有显著且良好的生态环境效益和经济社会效益，实施建设是可行的，必要的，也是迫切的。1.4项目主要技术经济指标主要技术经济指标表序号单位数量一产品方案1沼气万立方米/年2沼渣有机肥万吨/年3沼液万吨/年4发电量万千瓦时/年二建设内容1建筑物平方米2构筑物立方米三运营指标1全年生产天数天2全厂定员人其中：生产人员人行政技术人员人2四经济数据1总投资万元9其中：建设投资万元铺底流动资金万元2销售收入(正常年)万元/年其中：发电销售收入万元/年有机肥销售收入万元/年3总成本费用(年均)万元其中经营成本万元/年4利润总额(第十年以后)万元/年5企业所得税(第十年以后)万元/年6税后利润(第第十年以后)万元/年五财务评价指标1总投资收益率2资本金净利润率3全部投资财务净现值(税前，i=5%)万元4全部投资财务内部收益率(税前)5全部投资投资回收期(税前)年第二章项目背景与市场预测分析2.1项目建设的必要性2.3.1保护环境、维持生态平衡的需要(1)水体污染COD、SS、大肠杆菌、蛔虫卵、氮和磷等。据环保部门对大型养殖场排标12～20倍。按照目前我国规模化养殖场对环境污染的管理状况和正常水冲粪的流失率计算，已相当于具有一定规模的工业企业的污染物排放量。如果管理不善，这些高浓度畜禽有机污水排入江河湖泊中，将造成水质不断恶化，畜禽污水中的高浓度N、P是造成水体富营养化的重要原因；畜禽污水排入河流中，会使对有机物污染敏感的水生生物逐渐畜禽粪便污染物不仅污染地表水，其有毒、有害成分还易渗入到地下水中，严重污染地下水。它可使地下水溶解氧含量减少，水质中有毒成分增多，严重时使水体发黑、变臭，失去使用价值。畜禽粪便一旦污染了地下水，极难治理恢复，将造成持久性的污染，因此需要将养殖场的粪污进行处理，并进行综合利用。人类正面临着发展与环境的双重压力。经济社会的发展以能源为重要动力，经济越发展，能源消耗越多。尤其是化石能源消费的大量增球上现存的化石能源即将枯竭。对此，世界上许多国家尤其是发达国家早已意识到发展清洁的可再生能源的重要性。如：美国的能源农场、德国的可再生能源促进法的颁布、日本的阳光工程、荷兰的绿色能源等。生物质能发电上网在德国、丹麦、奥地利、芬兰、法国、瑞典等国家的能源总量的比例为10%左右。德国在鼓励沼气发电上网的一系列优惠政德国沼气工程呈现快速发展趋势，沼气发电工程的数量已由1992年的139家发展到2004年底的2500多家，发电装机总量也由1999年的50MW猛增到2004年的300MW。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》,并制定实施了《可再生能源法》的配套政策，对备受关注的可再生能源发电价格与费用分摊、可再生能源发电管理等问题，做出了明确规定。毫无疑问，这些法规和政策的实施需要一部分企业参与到可再生能源开发这项活动中来，同时也给牧场建设沼气(3)公共卫生安全的需要畜禽粪便污水不仅污染水体和大气，而且也是人畜共患病的主要SARS的猖獗传播，促使人们充分意识到畜禽粪便污水治理的重要性和如：四川发生猪链球菌传染病时，凡是建设沼气池的猪场，都没有发生猪链球菌传染病；凡是有猪链球菌传染病的猪场，其粪污均未经过沼气发酵处理。通辽现代牧业的主产品正是和人民群众身体健康息息相关的乳制品，食品安全问题尤其重要。只有清洁、卫生的环境才能生产出安全、卫生、优质的牛奶。为了消除人畜共患病的危害，有必要采用厌氧消化技术对其进行无害化处理。(4)奶牛养殖规模化发展的需要规模化奶牛养殖可促进我国现阶段农业生产结构调整，增加农民收入，是奶牛养殖生产力进一步发展的客观要求，有利于加速奶牛养殖生产的专业化、商品化、现代化进程，是我国现代农业在市场竞争形势传统的奶牛养殖以分散饲养为主，由于规模小，无法容纳更多、更新的现代化奶牛养殖技术和实行现代化管理。而规模化奶牛养殖场则采用先进的养殖和管理技术，能大大提高奶牛养殖生产效率和饲料转换率，保证牛奶质量，降低生产成本，从而增加经济效益。但是，集约化的饲养方式也造成了牛粪、尿过度集中和冲洗水的大量增加，如果不对其进行妥善处理，就会给环境带来严重污染。目前，我国畜禽养殖粪便污水已经成为部分地区污染的主要来源，引起了各级政府的高度重视。因此，规模化畜禽养殖污染的治理已经刻不容缓。随着人类经济活动强度的增加和范围的扩大，草场退化和沙化情况日益严重，有资料表明以草原过度农垦为主造成的沙漠化土地面积为44700km²,占沙漠化土地总面积的25.4%;以草原过度放牧为主的49900km²,占总面积的28.3%;农牧交错地区，占北方沙漠化土地总面积的40.5%,特别是草原农垦区，如内蒙古后山的草原农垦区，沙漠化土地面积从50年代末期占农田面积的3%增加到70年代中期的13%,80年代后期的25%;半干旱地带波状沙质草原区，占36.5%,如科尔沁草原沙漠化土地的发展，从50年代末期占草原面积的20%,增加到70年代中期的53%,80年代后期的77.6%;如此严重的草原沙化问题，不仅严重的威胁到了草原当地人民的日常生活和身体健康，同时也影响了华北地区乃至全国的生态环境，近年来在北方各城市发生的沙尘暴现象已经给人们敲响了警钟，伴随着2008成功举办，保护草原及农业区域的生态环境、促进草原资源可持续利用已经得到了党和政府的高度重视。为了保护草原生态，有必要通过“草→牛→粪污→沼(有机肥)→草”的循环生态经济模式将植物营养物质和水分回用于牧草和青贮饲料的种植。同时，张家口是一个严重缺水的地区，将牧场产生的污水处理后循环利用也是十分必要的。2.3.2促进农业资源综合利用，提高经济和社会效益的需要我国面临着巨大的能源与环境压力，国内石油、煤炭资源日渐枯竭，每年的石油进口量达到9100万吨以上；同时，矿物能源的无节制使用，引起了日益严重的环境污染问题。我国天然气缺口很大，其中人均生活用气只是韩国的1/5,尤其是农村燃气供应缺口更大。要实现2020年国民经济翻两番的目标，保障可靠的燃气供应是必备条件，因地制宜的利用当地生物质能资源生产各种可再生能源成为当务之急。同时沼气发电适用于大中小型沼气工程和规模化生产，必将发展形成前景广阔的新兴产业，产生良好的经济效益和社会效益。生产过程中产生的沼液、沼渣又是优质肥料，为生态农业的种植业所必需，因此，在强调可持续发展的大背景下，大力推广沼气工程建设是十分必要的。2.3.3开发利用洁净可再生能源，实现可持续发展的需要沼气被人们开发利用已有几十年的历史了，沼气作为治理污染的府和人民都渴望着尽快用新能源来替代常规能源，改善用能环境，确保国民经济可持续发展，因此，沼气的开发利用已到了鼎盛时期。沼气发电使沼气由小型向大中型转变，使沼气利用转向专业化、规模化经营，使经营者投资少，收益高。沼气发电的投资主要包括沼气发酵间、沼气净化系统、沼气发电设备。如不考虑沼液和沼渣后处理总投资可相对减少一半，沼液后处理主要是为了环保，不建沼气工程，也得建污染物(指污水、垃圾、粪液等)处理工程，单一的污染物处理项目投资大，运行费用高。如果建一座沼气发电工程及后处理系统来处理污水或垃圾，一般4~5年可收回总投资，使用寿命可达15~20年。我国目前已建成沼气发电的工程很多，大到几千千瓦，小到几十千瓦，北京(高碑店污水厂)、山东(潍坊汇源化工、安丘生物化工等)、天津(挂月酒精厂)、浙江(天子岭)、江苏(太仓酒精厂、宜兴生物化工厂等)、上海、广东等地先后都相续建成了沼气发电工程，获得了很好的经济效益和社会效益(环保)。仅胜动机械厂2004年7-12月份就销出近50套沼气发电机组，总装机容量约2万kW。沼气发电，是解决有机物污染的好方法，它治理了环境，获得了多利，大有作为!能源是现代社会赖以生存和发展的基础，清洁燃料的供给能力密切关系着国民经济的可持续性发展，是国家战略安全保障的基础之一。我国是能源消耗大国，2000年一次能源消费量为7.5亿吨油当量，仅次于美国成为世界第二人能源消费国，到本世纪中叶我国全面达到小康水平时，一次能源的消费量将达到30多亿吨油当量。然而目前我国人均一次能源的消费量不到美国的1/18,仅为世界平均水平的1/3。与世界一次能源构成不同的是我国以煤为主，煤占一次能源的比例为63.6%,由于煤的高效、洁净利用难度大，使用过程中已对人类的生存环境带来严重的污染。另一方面我国人均能源资源严重不足，人均石油储量不到世界平均水平的1/10,人均煤炭储量仅为世界平均值的1/2。预计到2010年，我国石油供需缺口1亿吨，天然气缺口400亿立方米。因此，开发洁净可再生能源已成为紧迫的课题。2.3.4减少温室气体排放的需要近年来，日益严重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、发展可再生能源、保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。本项目的实施，对实现我国节能减排目标，推动我国可持续发展和构建和谐社会具2.2项目建设的可行性2.2.1技术保障现代牧业(通辽)有限公司大型沼气发电资源综合利用工程利用奶牛鲜粪、牛尿和冲洗水作为发酵原料，经厌氧消化生产沼气，沼气用于发电上网，发电余热加温实现中温发酵。这些技术在国内外已经很成熟，德国采用该技术已经建成2500多座农场粪污处理沼气发电工程。我国沼气发电技术的研发已有二十多年的历史，特别是在近十年期间有一批科研单位、院校和企业先后从事了沼气发电技术的研究及沼气发电设备的开发，现已研制出24～600kW纯燃沼气发电机组系列产品，如：江苏太仓酒精厂使用的国产600kW的纯燃沼气发电机组；四川绵竹酒精厂5台国产200kW的纯燃沼气发电机组和天津挂月酒精厂8间，经过农业部沼气科学研究所与有关单位的联合攻关，我国沼气发电单台机组功率已经达到600kW,主要性能指标已接近国际水平，完全能满足国内沼气工程沼气发电的需求。本工程的设计与建造是建立在：借鉴国内外沼气发电工程的研究、设计、建造和运行管理经验，使用国内的农场沼气工程的技术及设备，从而使该工程的设计、建造和运行管理的质量得到可靠保证。2.2.2政策扶持《国家中长期科学和技术发展规划纲要(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发展领域。根据《可再生能源中长期发展规划》,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，“国家鼓励和支持法》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。境、利用可再生能源的工程作为重点发展项目，在政策上将给与大力扶持。《可再生能源法》的实施，给我国沼气发电产业带来了千载难逢的大好机遇。本工程将以往对环境破坏严重的牲畜粪便污水，变成市场急需的电力资源和肥料资源，实现了生态良性循环，属于可再生能源建设和循环经济领域，是国家政策鼓励和扶持的项目。(3)环境保护本项目利用奶牛粪便发酵后产生的沼气燃烧发电，余热回收利用，对环境不排放有毒有害物质。(4)经济可行本项目投产后经济效益不佳，在生产经营期间，盈利能力较差，有一定的偿还固定资产能力，但同时也存在一定的运行风险。CDM(cleandevelopmentmechanism)项目即清洁发展机制项目，是基于《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC,1992)和《京都变化框架公约附件一所列的发达国家通过提供资金和转移技术帮助非附件一发展中国家实施温室气体(GHG)减排，并据此获得所产生的经核证的减排量(CERs),以便帮助其遵守他们在京都议定书中所承担的约束性GHG减排义务。同时CDM项目活动为项目东道主的发展中国家的可持续发展做出贡献。这样CDM被看成是基于项目的双赢合作机制，它一方面为发达国家提供更多履行承诺的灵活性，降低其遵约京都议定书的总成本，同时为CDM项目的东道方提供额外的资金和先进技支持来改善项目的财务生存能力。2.2.3企业经济技术保障1、具备建设示范性能源工程的现实条件现代牧业(通辽)有限公司地处通辽市经济技术开发区辽河镇西程提供了足够的粪源；养殖场管理规范、有雄厚的技术与资金实力，为足以消纳沼气工程产生的沼渣、沼液。综上所述通辽现代牧场具备建设沼气工程的现实条件，本工程建成后必将达到良好的运行效果和优良的2、有雄厚的经济实力和技术力量自开工建设以来，现已有10000头奶牛，全部按照国外先进水平规划设计建设，实行封闭式全进全出工厂化生产管理方式，该场现为畜禽良种工程重点单位，并与该县及周边地区养殖户建立长期稳定的产销合作关系。养殖场内配套设施齐全，有一支懂技术、善管理、会经营的科技队伍。因此，通辽现代牧场在沼气工程项目用地、资金筹措和技术管理等方面都有可靠保障。3、有充足的生产原料通辽现代牧场现有现已有10000头奶牛，日收集牛粪量350t,干物质63t/d,牛尿量200t,挤奶厅废水量120t,其他有机废弃物量(废水)30t,牛床垫料90t,共计790t,另外夏季牛舍喷淋用水250t,因此夏季共计1040t,全年平均的粪污处理量为1000t/天，该粪污BOD高，可生化性好，是厌氧发酵的良好原料。充足的牛粪与废水为项目建设提4、对沼渣、沼液消纳有较好的规划该沼气工程项目建成后，产生的沼气主要用来发电；沼液用于周围草场的灌溉施肥、沼渣用来生产有机肥。通辽现代牧场周围有大量草场，足以消化工程产生的沼渣、沼液。2.3市场供求分析2.3.1产品供求状况分析2005年我国供电市场呈现了用电负荷和用电量持续攀升，电力供需继续紧张的特点，同时由于煤炭价格以及供应能力的制约，电煤之间的矛盾进一步尖锐。随着未来我国宏观经济政策的调整和近两年来电源建设的加强，供电紧张的形势会在未来有所缓解，但是要做到电力发展和经济发展速度相适应仍然非常艰巨。在未来的5~6年内，煤与电的矛盾将是一个突出的问题，仍将是制约我国供电市场发展的重要因素。开发“绿色能源”已成为当今世界上工业化国家开源节流、化害为利和保护环境的重要手段。至少有14个工业化国家在开发“绿色能源”方面取得了良好成绩，其中有些国家通过实施“绿色能源”政策，在相当大程度上缓解了本国能源不足的矛盾，而且显著改善了环境。到2020年，西方工业国家15%的电力将来自生物能发电，而目前生物能发电只占整个电力生产的1%。届时，西方将有1亿个家庭使用的电力来自生物能。生物能资源的开发和利用还能为社会创造大约40万个就业岗位。我国拥有丰富的生物质能资源，我国理论生物质能资源50亿吨左右。目前可供利用开发的资源主要为生物质废弃物，包括农作物秸秆、薪柴、禽畜粪便、工业有机废弃物和城市固体有机垃圾等。我国政府及有关部门对生物质能源利用极为重视，己连续在四个国家五年计划将生物质能利用技术的研究与应用列为重点科技攻关项目，开展了生物质能利用技术的研究与开发，如户用沼气池、节柴炕灶、薪炭林、大中型沼气工程、生物质压块成型、气化与气化发电、生物质液体燃料等，取得2005年2月28日，第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议通过了《可再生能源法》,已于2006年1月1日起开始实施。这表明我国政府已在法律上明确了可再生能源包括生物质能在现代能源中的地位，并在政策上给予了巨大优惠支持。人类的文明进步和社会生产力的发展使得人类对能源的需求越来越大，而严峻的能源形势日益成为全世界关注的焦点。地球上亿万年积累的化石能源(石油、天然气、煤等),仅能支撑300年的大规模开采就将面临枯竭。人们终于认识到，化石能源的使用不是无限的。未雨绸人类对能源的依赖和获取正面临着重大转折。2.3.2我国沼气发电市场前景伴随可再生能源技术的进步，我国垃圾沼气发电市场前景日益看好。目前，南京、上海、北京、深圳、北海等大中城市正在或准备建立垃圾沼气发电厂。而在此之前，1998年10月，我国在杭州天子岭填埋场建成首家垃圾沼气发电厂。1999年6月，广州大田山沼气发电厂投入运行，日发电量2.3万千瓦时，日处理垃圾3000吨。用垃圾沼气发电的技术路线是：垃圾填埋一发酵一产生沼气一燃烧一发电一产生电能。这项技术的应用对保护和改善生态环境、实现可持续发展起到重要作用。一些外国也看好我国这项技术。去年，我国援建的突尼斯沼气发电站正式交付使用。近几年，伴随城市化的快速发展，我国城市垃圾量年均以我国90%以上的城市采取填埋的方式处理垃圾。许多城市垃圾填埋场日处理垃圾能力都在上千吨以上，总填埋库容达数千万立方米。这些被填埋的垃圾产生的沼气量是一个惊人的数字。据有关部门介绍，我国目前拥有1000多万座沼气池。但总体上沼气应用范围还不广，利用率仍比较低。作为能源消费大国，我国利用垃圾制造沼气发电的市场前景十分2.3.3可再生能源中长期发展规划根据国家拟订的《可再生能源中长期发展规划》,到2020年，力争可再生能源发电的比例占总发电量的30%以上，2030年后比例超过40%。沼气年利用量从50亿立方米增加到240亿立方米。当前，我国可再生能源利用量仅占全国一次能源总消费量的3%,市场空间非常巨该项目产生的沼气日发电量在目前《可再生能源法》实施及配套政策出台的情况下，发出的电完全可以通过上网进行出售。沼气发电技术在沼气工程中的引入，不但提升了沼气工程整体技术水平，而且可以通过出售电能带来较高的资金回报。该公司牛场自身生产用电量很大，利用沼气发电可大大减轻公司养殖场的用电压力，降沼液是沼气发酵的残余物，含有较全面的养分和丰富的有机质，是具有改良土壤功效的优质有机肥料，与沼渣同被称为沼肥。沼液含有丰富的氮磷钾等大量营养元素和多种微量营养元素，这些营养元素基本上是以速效养分形式存在的，因此，沼液的速效营养能力强，能迅速被作物吸收，养分可利用率高，是多元的速效复合液体肥料。可用做作物基肥、追肥、以及叶面肥等，另外，沼液中还富含多种氨基酸和维生素等，因此，沼液也是畜禽饲料的良好添加料。目前液态有机肥产品市场主要分三个层次(1)低端市场：主要用于沼气场周围的农田灌溉。根据资料，沼液在不经过氧化处理情况下，稀释5～10倍浇灌农作物，具有良好增产和改善品质的作用。在适当收费的情况下，就近卖给周围农民。只要价格低廉，有增产效果，农民会接受的，低端市场易于启动。在中端和高端产品的市场开发的前期，主要依靠开发低端市场；在中端和高端产品的销售淡季，也要依靠低端市场；在中端和高端产品的市场开发良好，产品供不应求时，可适当提高低端产品的价格。低端市场的开发需要大(2)中端市场：主要用于露地和设施果树、蔬菜的追肥。在山东很好。沼液肥料在北京和河北，能够开发和培育出很大的市场。(3)高端市场：主要用于设施蔬菜的无土栽培和滴灌栽培。无土在北京市及华北缺水地区，具有广阔的市场前景。本工程液态沼液产品立足当地实际，主要开发低端市场。项目年产沼液33.64万吨，牧场周围有大量的草场，按照每亩草地年消纳沼液10吨计算，项目产生的沼液全部被消纳需要3.36万亩草场，牧场周围约8.68万多亩草场及农户农田，可完全消纳产生的沼液，因此，不存在2.4产品市场分析2.4.1销售量预测项目达产后，沼渣做成的有机肥及沼液产品主要供周边农田，草场地作为固体和液体有机肥使用。每亩作物使用约沼液10吨/年，沼渣有机肥0.5吨/年。牧场周围约8.68万亩草场及农户农田。项目年生产沼渣有机肥1.03万吨，沼液33.64万吨。可全部供给周围农田及草场。2.4.2产品价格预测沼气工程产品的定价是由市场定价，沼气发电按当地牧场用电价格定，约0.75元/千瓦时，沼渣的价格基本按照有机肥的价格的20%定，约100元/吨；沼液经调节养分后参照水肥的价格，约8元/吨。2.4.3销售收入预测根据沼气工程所产生的电、有机肥、沼液所替代产品及产品预测的产品价格，年销售收入919.62万元，其中沼渣有机肥、沼液和电的年销售收入分别为：103万元、269.12万元、547.5万元。第三章建设规模与产品方案3.1建设规模(1)沼气池容积进入沼气池每天的粪污量为1000吨，TS浓度为9%,中温发酵，沼气池的水力滞留期为18天，沼气池外体积28000m³,有效容积18900m³,气室部分容积为2720m³。分为八组独立的沼气池，每组有效容积(2)产气量与发电量每天牛粪干物质的产量为63t(不计牛床垫料),按每kg干物质产沼气0.254m3的系数计算(来自于规模化畜禽养殖场沼气工程设计规范NY/T1222一2006),故本项目每天沼气产生量为Qmax=63t/d×0.254m³/沼气的主要成分是甲烷，约占所产生的各种气体的60%—80%。每立方米纯甲烷的发热最为34000千焦，每立方米沼气的发热量约为1.6~2.0度电。1m³沼气按照可发电1.6度，16000m³沼气每天可发电量为25600kWh/d。每台发电机组每天消耗沼气量8000m³(来自山东盛动厂家),沼气发电机每天工作24小时，因此，每天产16000m³沼气，需要配备三台发电机组，两用一备，可发电25600kW·h/d,装500KW沼气发电机组3台(两用一备),所以需新3.2产品方案本项目产品方案序号数量(年产)1沼气584万m³2发电912.5万度3沼液33.64万吨4沼渣肥1.03万吨第四章建厂条件与厂址方案4.1建厂条件4.1.1厂址地理位置本项目建设地点位于通辽市经济技术开发区辽河镇西乌兰花村，幸福道北侧，地势平坦。通辽市位于内蒙古自治区东部，地处北纬北长约418公里，东西宽约370公里。东靠吉林省、西接赤峰市、南依辽项目建设地点位于牧场南面围墙距主道路5米，距辽河镇15公里，距离最近村屯1.8公里，距111国道直线距离11公里，距辽查公路4南与辽宁省毗邻，西与赤峰市、锡林郭勒盟交界，北与兴安盟相连。4.1.2气候状况项目所在地属典型的半干旱大陆性季风气候，春季干旱多风，夏季炎热，雨热同季。年平均气温0-6℃,年平均日照时数3000小时左右，无霜期140-160天，年平均降水量350-400mm,蒸发量是降水量的5倍左右，年平均风速3-4.4m/s,全年8级以上大风日数20-30天。4.2厂址方案本项目在养殖场基础上建设，根据现有条件与基础，场址选择时(1)交通便利，便于原料及产品的运输；(2)地势干燥、通风良好，便于排水；(3)水、电、通讯等方面具备良好条件；(4)居民区与场址的距离符合沼气生产的安全要求；(5)所选场址面积的大小，应能满足生产要求，并有发展余地及项目建设地点紧邻通辽牧场现代化奶牛养殖示范场。发酵原料可以很方便的运送至沼气站，运送距离短，且交通方便。工程地质条件较好，较利于沼气站的施工与运行。同时，由于沼气站紧邻新建的现代化奶牛养殖示范场，供水、供电可直接引自养殖场，供热由紧邻沼气站新建的秸秆气化站提供，水、暖、电的供应情况很好。养殖场的职工宿舍与食堂就设置在养殖场内，所以与沼气站距离很近，便于沼气的输送与利用。与沼气站同时规划的颗粒肥加工厂紧邻沼气站，沼气站产生的沼渣、沼液可以通过管道直接输送到颗粒肥加工厂中，便于沼液沼渣的利第五章工程技术方案及设备选择5.1工艺选择与设计原则5.1.1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，把环境建设和资源循环利用有机的结合为一体，真正实现牛粪、污水的资源化利用，形成没有污染的可持续发展的农业生态循环经济体系。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。采用科学合理的先进的沼气工艺，使粪便、污水经过发酵后产生沼气，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。2、循环经济理念循环经济就是按照生态规律，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资源和能源利用效率的最大化和废物产量的最小化，从而根本解决长期以来环境与发展之间的尖锐冲突。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3、种植、养殖、加工的协调发展通过种植、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，可以促进当地种植业的发展，种植为养养殖、加工于一体的良性循环经济模式。5.1.2工艺选择原则工艺选择是大型沼气工程建设的关键。处理工艺是否合理直接关因此，必须结合实际情况，综合考虑各方面因素，慎重选择适宜的处理工艺，以达到最佳的处理效果和经济效益。5.2工艺技术方案比选大量工程实例和研究表明，国内外养殖场粪污处理利用主要模式有2种：能源生态模式和能源环保模式。要求周围有足够的农田消纳沼液、沼渣，或沼液沼渣可以进一步1、工艺流程沼气净化沼气净化鱼塘粪▼有机肥沼气利用畜舍沼渣 2、工艺适用条件养殖场周围应有较大规模的鱼塘、农田、果园和蔬菜地，可供沼沼气用户与养殖场距离较近。养殖场周围环境容量大，环境不太敏感和排水要求不高的地区。畜禽粪便、污水可全部进入处理系统，进水TS浓度可高达10%。厌氧工艺可采用全混合厌氧反应器(CSTR)、升流式固体反应器沼气利用方式：炊用或发电。沼液、沼渣进行综合利用，建立以沼气为纽带的良性循环的生态系统，提高沼气工程综合效益。优点：工程投资少，运行费用低，投资回收期短，沼气的获得量缺点：处理后的浓度仍很高，就地消化综合利用，配套所占用的5.2.2“能源环保模式”的牛场粪污处理工程技术简介该技术适用于周边没有足够土地面积和污水必须达标排放的各种沼气净化沼气净化贮气鳍沼气好氧处理达标排放城维污水达标排放或回用厌氧反应器因液分离调节池格糖产有机肥料，冲洗污水和尿进入处理系统，进水CODcr在5000~12000mg/L,氨氮在400～800mg/L。●污水必须先进行预处理，强化固液分离、沉淀，严格控制SS浓作为菌种出售。沼气利用方式：发电、烧锅炉或肥料烘干。●沼气回收与污水达标、环境治理结合得较好，适用范围广。发充分，资源得到综合利用。●工程投资较大，运行费用相对较高。管理、操作技术要求高。由于牛粪直接生产有机肥，沼气的获得量相对减少。本项目选用第一种工艺技术方案。5.3选择方案的工艺流程本项目选用第一种工艺技术方案：能源生态模式。具体工艺过程如 (粪污上清液与沼液上清液)将粪污冲入调节池，调节池内有一个搅拌机和一个自动搅匀潜污泵。在调节池前的主粪道内设有转耙式格栅除污机，去除较大的杂物，分离的杂物人工定期清运走。调节池内的粪污泵入集水沉淀池，上清液自流入调节池4,沉淀的污泥经转子泵泵入发酵池，由电磁流量计控制泵入量，由电动阀门和电脑控制进入的发酵池单元，控制粪污TS浓度为9%左右。粪污在发酵池内进行厌氧发酵，生产沼气。采用中温厌氧发酵，发酵池内的温度控制在35℃左右，采用盘管换热方式，加温热源为发电机组余热。发酵池设有温度传感器。发酵池发酵池的进料端设计如下，布料器的污泥先进入进料端的沉淀区(可以除去一部分泥砂),然后通过溢流的方式进入发酵池的发酵区，保证物产生的电能全部上网销售，产生的热能主要用于厌氧发酵池的增温、保温，多余的热能可用于挤奶厅等。发酵池内采用连续厌氧发酵工艺(PlugFlowReactor,简称PFR)为主艺，发酵温度为中温发酵。厌氧发酵后沼液泵入固液分离机，固液分离后的固态物质(沼渣)进一步干化，用于制作有机肥或者作为牛舍垫料。分离后的沼液含固率不能大于1%。沼液进入沼液贮存池，作为周边地区无公害蔬菜、果园和饲料地的优质有机液肥使用，沉淀的污泥进入厢式压滤机脱水，分离的污泥后续主粪道4泵集水沉淀池回用冲粪沟调节池4上网₂泵调节池泵泵固液分离机火炬系统厌氧发酵池余热回收挤奶厅等沼渣肥沼液池5.3.1工艺流程说明(1)粪污收集：牛舍粪污由刮板刮到舍主粪道，主粪道设沼液回冲阀，用沼液(或浓度调节部分和上清液)回冲主粪沟。(2)厌氧消化工艺比选废水厌氧发酵生物处理技术发展到今天已经取得很大的进展，已开发出的各种厌氧反应器种类很多，综合考虑运行稳定性和沼气产率，本工程适宜选择PFR连续厌氧发酵工艺。(1)塞流式反应器(PlugFlowReactor,简称PFR)--连续厌氧发酵工艺塞流式反应器也称推流式反应器，是一种长方形的非完全混合式反应器。高浓度悬浮固体发酵原料从一端进入，从另一端排出。发酵池内采用连续厌氧发酵工艺(PlugFlowReactor,简称PFR)为主艺，发酵温度为中温发酵。厌氧发酵后沼液泵入固液分离机，固液分离后的固态物质(沼渣)进一步干化，用于制作有机肥或者作为牛舍垫料。分离后的沼液含固率不能大于1%。优点：1、发酵池结构简单，能耗低；2、适用于高SS废水的处理，尤其适用于牛粪的厌氧消化，用于农场有较好的经济效益；3、运行方(2)升流式固体反应器(UpflowSolidsReactor,简称USR)升流式固体反应器是一种结构简单、适用于高悬浮固体原料的反应器。原料从底部进入消化器内，与消化器里的活性污泥接触，使原料得到快速消化。未消化的生物质固体颗粒和沼气发酵微生物靠自然沉降滞留于消化器内，上清液从消化器上部溢出，这样可以得到比水力滞留期高得多的固体滞留期(SRT)和微生物滞留期(MRT),从而提高了固体有机世界上发展最快的消化器。由于该消化器结构简单，运行费用低，处理效率高而引起人们的普遍兴趣。该消化器适用于处理可溶性废水，要求较低的悬浮固体含量。北京环境科学院于1983年首先开展了利用UASB的生活污水，1000～2000mg/1啤酒废水，3000～5000mg/1的屠宰8000～10000mg/1的豆制品废水及30000～40000mg/1的酒醪滤液等进行了研究工作，并且多数已投产应用。该工艺将污泥的沉降与回流置于一个装置内，降低了造价。该工艺的优点为：1、除三相分离器外，消化器结构简单，没有搅负荷率；3、颗粒污泥的形成，使微生物天然固定化，改善了微生物的环境条件，增加了工艺的稳定性；4、出水的悬浮固体含量低。缺点：1、需要安装三相分离器；2、进水中只能含有低浓度的悬浮固体；3、需要有效的布水器使其进料能均匀分布于消化器的底部；4、当冲击负荷或进料中悬浮固体含量升高，以及遇到过量有毒物质时，会(4)污泥床滤器(UBF)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，结合以上分析，综合考虑运行稳定性、沼气产率、投资与运行成本(3)沼气利用沼气是一种生物能，它的主要成分是甲烷，其次是二氧化碳，其余硫化氢、氮、氢和一氧化碳等气体约占总体积的5%左右。甲烷的发热值很高，达5500～5800kcal/m³。甲烷完全燃烧时仅生成二氧化碳和水，并释放热能，是一种清洁能源。甲烷中因含有二氧化碳等不可燃气体，其抗爆性能好，辛烷值较高，是一种良好的动力燃料。沼气主要成分见表5-1。表5-1沼气主要成分表其他在水中的溶解度很低。甲烷在一个大气压的着火点为537.2℃。液化甲烷的临界温度是-82.5℃,临界压力是4.49Mpa;所以在常温压下，甲烷不能液化，只能以气体存在。甲烷也是一种优质的气体燃料，当它与空气混合完全燃烧时呈蓝色火焰，变成二氧化碳和水汽，燃烧时最高温度可达1400℃。1m³沼气完全燃烧时放出17911.3～25075.8千焦的热量。分子量为16.043,比重为0.716g/L,比空气轻一半，一般沼气对空气的比重为0.85,沼气略比空气轻。沼气本身是一种无色、有小毒、略带臭味的混合气体，其主要原因是沼气中含有少量的一氧化碳(CO)和氨(4)有机肥生产沼渣菌种入库发酵粉碎图5-4固体有机肥料生产工艺流程图本项目所用原料为牧场进行沼气发电产生的沼渣和沼液，沼气发电是采用厌氧发酵工艺，经过此工艺产生的沼渣和沼液的臭味浓度极小。将沼渣、菌种及辅料混合后进行高温好氧发酵(高温堆肥)后，辅料采用菌种以及腐殖酸，发酵完成后形成无害化发酵料，然后根据植物需肥规律，结合土壤养分状况，科学复配植物营养生长发育必须的营养元素，营养调配采用硫酸铵及磷酸一铵，经过干燥、粉碎后，包装、入过滤过滤沉降灌装沼液入库图5-5液态有机肥料生产工艺流程图沼液经过滤后进行好氧发酵，形成无臭味液体，在经过沉降、过滤后，根据植物营养理论，进行科学配比植物生长发育必须的营养元素，形成液体有机肥料。5.3.2沼气发电工艺流程国内畜禽养殖场的沼气工程多数采用常温厌氧消化(主要是进料浓度低，水量大),冬季很难保证正常产气和处理效果。若要提高产气效率需外加其它能源以维持中温或近厌氧消化。不但能耗大、污染环境，而且操作烦琐。本工程将产生的沼气用于发电，发电余热通过废热锅炉产生蒸汽加热料液和保温厌氧消化罐，从而保证了沼气工程常年高效率的稳定运行。实施热电联用，可显现出可再生能源的优势和价值。沼气发电系统包括室外部分沼气输送、净化和储存过程，室内部分脱硫塔脱硫处理后送入储气罐储存。净化的沼气经送配气系统送沼气发电机组做燃料，项目采用的3台沼气发电机组。该机组采用了机械式单缸可控缸内沼气喷射的内混方式，与高能量智能化点火系统和高压缩比燃烧系统相结合，单台机组功率达500kW,平均有效压力达740kPa,气耗率≤0.573Nm3/kW.h。由于沼气经过脱硫处理，发电机尾气直接通过15m高排气筒排放。产生的电能通过送配电系统作为项目自备电使用。通过湿式厌氧产生的沼气中含有一定量的硫化氢和水汽，硫化氢是一种酸性气体，对管道、仪表和发电机等设备有腐蚀性，其燃烧后产生二氧化硫对环境造成污染；水汽对燃气发电机的正常运行有一定危害。为保证正常供气、发电，减轻对大气环境的影响，在输气管路中必须安装脱硫器和气水分离器。沼气通过脱硫系统除去H₂S,再进入稳压系统调节稳定沼气的流量与压力，再进入发电机组发电。沼气发电的基本流程为：沼气气水分离器脱硫系统稳压系统发电机组电力输出图5-6沼气发电工艺流程本项目沼气脱硫采用干法脱硫工艺，使用FJC型脱硫系统对沼气进行净化，该脱硫系统是以氧化铁为主要活性组份，可再生。在使用过程中具有操作方便、净化度高、床层阻力小、适应性强等特点。脱硫剂再生过程中产生硫磺，析出硫磺作为产品出售。目前马鞍山蒙牛牧场大型沼气工程已投入运转，采用此种脱硫工艺不会对环境造成二次污染，经处理后沼气中HS含量≤1000ppm,满足发电机组要求。本项目气水分离器原理为：发酵池产的沼气由气水分离器进口管，进入管体后，因器体截面积远远大于进口管截面积，致使沼气流速突然水下沉到器底，沼气上升从出口管输出。该分离器除湿效果高，可以满足纯沼气发电机对沼气的气质要求，沼气湿度≤80%。气水分离器应安装在输气管线最低处。每天牛粪干物质的产量为63t(不计牛床垫料),按每kg干物质产沼CH₄体积含量为60%左右，沼气的热值为2.16万kJ/m³。1m³沼气可发电1.6度，16000m²沼气每天可发电量为25600kWh/d。每台发电机组每天消耗沼气量8000m²,因此，需要配备三台发电机组，选用胜利油田胜利动力机械集团有限公司生产的500KW沼气发电机组三台(二用一备)5.4工艺单元设计及设备选型5.4.1格栅机在集水池前的沟道安装1台格栅机，格栅机型号HF1000型，栅条宽5m,栅条间距5mm,流量200—300m²/h,转速2m/min,功率2kw。5.4.2集水池设计集水池总容积512m²,有效容积490m²,水力停留(HRT)2.0h。在集水池中设2台污水提升泵，型号AS30-2CB,泵流量42m³/h,扬程沼渣、沼液的分离设备选用螺旋挤压固液分离机，夏季的进料量为1040m³/d,双班工作，小时流量65m³。5.4.4调节池设计调节池总容积576m²,有效容积500m,水力停留(HRT)9.5h。 大型沼气发电资源综合利用工程项目可行性研究报告在调节池中设2台厌氧进料泵，型号WQ30-16-3,泵流量30m²/h,扬程厌氧消化池设计参数为：进入沼气发酵池每天的粪污量为1040吨，除去夏季牛舍喷淋水，所以厌氧消化池的粪污量为1040-250=790t/d。沼气池的水力滞留期为18天，沼气池外体积28000m³,有效容积18900m³,表5-2牛场产生粪便及污水量表类别排污量(t/d)TS含量TS量(t/d)含水量(t/d)粪便量牛尿量 挤奶厅废水量其他有机废弃物量(废水) 夏季牛舍喷淋水 牛床垫料合计注：粪便量为350t/d(ts=18%),干物质63t/d。牛床垫料：干物质量0.009Nm³/(天头),90Nm³/d(约90t/d),含水率为65%,干物质31.5t/d。牛尿和挤奶厅的废水等含有一定的干物质，根据经验，挤奶厅的废水的左右，由于粪便的计算量比较充足，故计算中暂不列入这部分干物质量。由于垫料与牛粪便的消化率不一样，固液分离的效果也不一样，故分开计算。牛舍每天产生的粪污量为1040吨，其中干物质94.5吨，各牛舍内的粪污通过粪道内的刮粪板刮入冲洗主粪道，再由冲洗水(粪污上清液与沼液上清液)将粪污冲入调节池，调节池内的粪污泵入集水沉淀池，经转子泵泵入发酵池，由电磁流量计控制泵入量，由电动阀门和电脑控全年平均每天进料量为1040t,经过发酵和固液分离后，每天产生沼液921.75吨，TS含量约为1.87%;每天产生沼渣81吨，TS含量35%。5.4.6沼液储存池设计养殖场内沼液储存池有效容积40000m³,另外在用肥饲料地、农田旁设田间储存池3500m²,总水力停留(HRT)60天。在沼液储存池内设沼液提升泵1台，型号WQ20-25-4,泵流量20m³/h,扬程25m,功率5.4.7热电联产方案本工程设计粪污量为1040m/d,含固率9%,经中温厌氧消化可日产沼气16000m3。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，冬季用于厌氧进配置3台500Kw沼气发电机组(三用一备),1m3沼气可发电1.6度，16000m3沼气每天可发电量为25600kW·h/d。由牛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℃,101.325kPa),每立方米沼气可产生热量约目前，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%左右可以以余热的形式回收，对沼气的能源利用效率为70%。如采用进口发电机组，发电机效率可达到38%,热效率42%,总效率可达80%。余热可以用于厌氧发酵罐的增温及沼渣干燥。本工程采本工程采用全封闭内燃式沼气火炬，型号：YSHJB-160,机械通风1、火炬塔体采用机械鼓风助燃式燃烧。3、采用温控系统以达到合理的尾气和沼气充分燃烧和其他有害气体氧化处理的理论条件(800-1000℃)。防止燃烧系统高温产生NOx。4、系统采用全自动控制燃烧。强制鼓风，微电脑程序化控制，自动点火，火焰自动跟踪检测，熄火自动保护，燃烧塔内环境燃烧温度自动控制鼓风量与燃料燃烧量自动配置。5、沼气压力三点采样自动控制火炬燃烧启动和停止。得安装有3套德国进口压力检测器，它在工作时发出不同的压力检测信号，能达到无人看守的情况下自动压力检测，自动运行点火)。2、火炬运行特点：火炬全自动控制，自动点火(可实现手动和自动控制)。3、沼气燃烧器采用双阻火技术，保证沼气燃烧在任何情况下不回4、外燃式沼气燃烧火焰短，不冒黑烟，燃烧效率高。5、内燃式沼气火炬，无一点火焰，黑烟为0。7、因为考虑到户外运行外，系统防风、防雨结构。序号名称规格型号数量(台)功率(KW)1上清液泵22进料泵23补液泵24调节池搅拌机35搅拌器6出料泵27污泥泵28固液分离机49脱硫塔2套水封罐1套干式阻火器管道式4套增压风机2套压力传感器2套流量计2台固液分离机2套气柜1套潜水搅拌机2台出料泵2台有机肥加工设备(五辊分离机)4套沼气发电机3套500kw/台余热回收装置2套沼气火炬系统1套表5-4主要设备的生产厂家和使用寿命序号工程名称设备规格或参数设备厂家1换热器非标设备哈尔滨玖阳环保设备有限公司(10年)2搅拌器哈尔滨玖阳环保设备有限公司(10年)3粪污进料电动阀门天津市津塘阀门厂(8年)4粪污进料逆止阀天津市津塘阀门厂(8年)5箱式压滤机(10年)6固液分离机(每年一换)7温度传感器-20至100℃香港弘润(6年)8沼气系统压力传感器香港弘润(6年)9沼气发电机组山东盛动(10-15年)沼气火炬系统湖北十堰元晟(6年)5.5发电系统5.5.1设计依据a.有关设计的法令、法规、标准及专业设计技术规程等。c.沼气发电综合利用工程的委托书。5.5.2工程概述本工程为沼气发电综合利用工程，新建3台500kW专用沼气发电机组(两用一备)及配套废热锅炉。为了满足发电机组安全稳定运行，电厂需与系统并列运行，因此本期在厂内新建升压站一座，一回10kV联1.设计内容本工程电气部分的设计范围主要包括电气主接线、设备选择、厂用电接线及布置、电气设备布置、过电压保护及接地、照明及检修网络、厂内通信、电缆设施及相应的保护控制系统。本工程为二台500kW专用沼气发电机组，机端出口电压为0.4KV。机组采用发电机一变压器组接入10kV配电装置。主变压器0.4kV在本期工程中10kV接线为单母线接线，10kV备用电源由地区10kV供电系统取得，电厂起动时由主变倒送电提供起动电源。当10kV系统出现满足全厂消防及稳定运行的的要求。这种接线可使10kV厂用电系统满足可靠性和灵活性的要求，同时使得厂用电系统的保护及自动化装置配置更加简单标准。本工程配置废热锅炉2台，配有5.5kW水泵3台、11kW水泵1台等设备。各种沼气三相四线星型额定电压：工程装机容量为1000kW。考虑本工程装机容量和附近接入点的情况，发电机组以10kV的电压等级接入系统。一回10kV联络线与系统并网运行，供电可靠性较高。电厂内建设一座10kV升压站，设置一台主变，容量为1500KVA。10kV接线为单母接线，发电机组第一解列点为10kV联络开关，设微机型低周低压解列及10kV线路保护，后备解列点设置在发电机出口开关。第一并列点设在发电机出口开关处，第二并列点设在主变10kV侧开关，主变采用有载调压变压器。远动通信介并网线路的有功、无功、电流、电压、电量、沼气量、10kV开关位置信息、发电机开关的位置信息及保护动作信息均需送至当地电网调度部0.4kV发电机出口及厂用分支断路器采用塑壳式断路器。配电屏采5、厂用电接线及布置(1)厂用电电压采用10kV和380/220V两种电压等级。高压用电源引自主变高压侧，10kV开关设备采用中置式手车开关柜，断路器选用(2)低压厂用电系统中性点采用直接接地方式。低压负荷由现代牧业变压器供给。380V开关柜选择GCS型低压抽屉式开关柜。6、不停电电源系统电气主控室设一套在线式不停电电源装置，向微机监控系统、计费系统供电；输出电压220V,容量15kVA,单相50Hz。不停电电源装置布置于电气主控室。不停电电源采用静态逆变装置，主要由整流器、逆变器、静态开关、旁路系统及配电盘组成。正常运行时由低压厂用段供电给整流器，再经逆变器变为单相220V向配电盘供电。当交流电源消失或整流器故障时则由蓄电池经逆变器向配电盘供电。在逆变器故障时，静态开关自动切换至旁路系统，由另一低压厂用电源向配电盘供电。设置手动旁路开关，在逆变器和静态开关维修时保持不间断供电。本工程变配电室布置在沼气发电机房一侧，发电机房为280平方米，变配电室80平方米。发电机出线采用封闭式共箱母线引出至主变低压(1)控制系统发变组，高低压厂用电源，升压站的断路器的控制采用主控室计算机控制方式。厂用电系统装设微机型备用电源自投(快切)装置，实现厂用与备用电源的正常/事故切换，厂用电源事故切换时采用快速切换为发电机变压器组、厂用电系统、UPS系统的测量按照《电气测量仪表装置设计技术规程》配置送入计算机监控系统。(3)保护发变组、升压变及低压厂用变压器保护采用微机型保护装置，集中组屏，布置于电气主控室。电动机的保护采用微机型综合保护，布置于(4)同期系统本期设置微机型自动准同期装置，微机型自动准同期装置由计算机当同期条件满足时自动发出合闸令。同期方式为单相同期，同期装置布置于电气主控室公用设备继电器屏上。(5)机组启/停机发电机启动时，必要的人工准备完成后计算机监控系统将把所有必要的系统投入。发电机达到额定转速时，由计算机监控系统发出允许指电压、频率，满足同期条件时由自动准同期装置发令合主变低压侧断路器。机组并网后计算机监控系统操作厂用电由启动/备和电源快速切换机组正常停机时，计算机监控系统发令将厂用电切换到启动/备用电源上，然后由DCS计算机监控系统发出指令跳开汽轮机，跳开主变低跳开厂用电进线开关，将厂用电切换到启动/备用电源上，实现机组的9、过电压保护及接地电气设备的过电压保护按《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》及有关规定进行设计；电气设备按《交流电气装置的接地》的要求高大厂房和办公楼层面敷设避雷带防直击雷。发电机尾部中性点装设避雷器。(1)照明按《火力发电厂和变电所照明设计技术规定》进行设计。主厂房内的工作照明由380V动力中心供电；事故照明采用自带蓄电池灯具。控制室照明采用发光带形式，并加装两盏或以上的长明灯，道路照明采用高杆灯照明，供电回路装有光电控制开关。(2)主厂房高度设有专用的检修网络，引自380V动力中心。其它辅助车间的检修箱从就近的电电缆及电缆设施按《电力工程电缆设计规范》进行设计；低压电力电缆采用聚氯乙烯绝缘电缆；本着“先进、成熟、适用”的原则，尽可能吸收已投产的同类型机组设其控制策略应参照国外同类发电机的控制方式。本工程拟采用机、电集中控制的方式，机、电控制设控制室，负责发电设备的控制，辅助系统DCS系统考虑为五种功能即：模拟量控制(MCS)和数据采集系统为与外界联系，本工程需引外线电话2部。厂区线路采用PVV22表5-5发电设备一览表序号单位数量备注1沼气发电机组套3发电机控制屏设备自带套1表5-6国产用电设备一览表序号单位备注1高压开关柜台62升压变压器台13低压配电屏台44照明配电箱台2计算机控制系统套15.5.3余热回收系统及能量平衡计算本工程将发电余热用于沼气发酵工序的加热料液和保温厌氧消化罐，从而保证了沼气工程常年高效率的稳定运行。实施热电联用，可显现出可再生能源的优势和价值，在国内的畜禽场沼气工程中尚属首例。发电机烟气(尾气)温度可达500多度本工程利用废热锅炉回收其余热，锅炉产生蒸汽送到发酵工序。热电联供发电机能量转换计算由牛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℃,101.325kPa),每立方米沼气可产生热量约目前，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%左右可以以余热的形式回收，对沼气的能源利用效率为70%。如采用进口发电机组，发电机效率可达到38%,热效率42%,总效率可达80%(如图所示)。余热可以用于厌氧发酵罐的增温及沼渣干本工程日产沼气16000m³。采用热电联供沼气发电机组，进行热电(1)电能转换计算该系统每天产沼气16000m³。按实际运行发电转换率计算，每m³(2)热能转换计算发电机组每天可利用热能总量为：25600×30%/40%×3.6=68120(3)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35℃条件下正常运行，需要对物料进行升温。每天有1000t混合粪污。根据当地冬季最冷月气温情况，混合粪污温度取5℃。假设粪水比热容和清水相当，上述物料需增温至35℃,热平衡计算表如下：表5-7余热平衡计算表基本条件每天需增温物料量混合粪污：1000t/d;目标温度设冬季物料温度每天增温至目标温度所需热量可利用热能可利用的总热量热水形式的热量设换热效率表5-8余热回收设备一览表序号设备名称规格及型号单位数量备注1板式换热器台62废热锅炉台33热水箱台14水泵台36.1土建工程方案6.1.1设计原则本项目为通辽现代牧业的沼气发电项目的设计，主要依据为工艺及各专业提供的条件及相关资料，依据国家现行的有关规范和规程，执行国家提倡的“技术先进、经济合理、安全适用”的设计原则。建构筑物的设计满足生产的要求和建筑防火设计规范的要求，做到安全运行，经济合理，操作、检修、安装方便。6.1.2设计基础资料6.1.3依据的主要规范《砼结构设计规范》GB50010-2002《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002《建筑结构荷载规范》GB50009-2001《建筑结构设计统一标准》GB50068-20016.1.4地质条件根据甲方提供的地质条件为第一层杂填土，层厚度为0.5～0.9m,以下皆为混砂层，此层做基础的持力层，承载力为180kpa。6.2建筑设计6.2.1建筑标准该项目以常规的材料和装修标准来达到工艺生产的要求，同时满足各有关部门制定的行业标准，改善工人的工作环境，提高工作效率等因6.2.2车间平面和空间布置车间平面主要以满足生产流程为主要目的。同时满足相应的规范要求来设置入口、窗口、伸缩缝、人行通道、消防通道、公共卫生辅助设施等。建筑空间主要以生产所需的高度确定，同时考虑了车间的通风、6.2.3主要建筑做法和立面处理本建筑立面装修以简单大方为标准，采用水泥砂浆抹面后涂中档建筑涂料，增加建筑物的整体效果，弥补建筑物体积小的不足。建筑做法6.2.4建筑材料的选用常规建材均以当地生产为主，但要选择较为正规的生产厂家，以保证质量。市场解决的装修材料如外墙砖塑铝型材要选择国家指定的、规模较大、产品信誉较好的企业的产品。6.2.5建筑防火措施在建筑设计中要严格按建筑防火的有关规定设计，其具体措施如下：承重墙体采用耐火极限不低于2.5小时的非燃烧体。并按规范规定6.2.6主要建筑做法(1)围护结构：承重结构采用粘土砖，非承重结构采用轻质砌块或(4)屋面：防水等级为III级，防水材料采用SBS卷材，保温材料本工程结构设计的原则是安全适用、经济合理、技术先进，在确保质量的前提下应方便施工，加快建设速度。因此，车间的结构方案选用结构体系受力明确，柱网均采用符合建筑统一模数，能够直接选用标准构件的尺寸。且施工进度快，经济技术指标较好。2、地基处理方案本工程虽未进行详细地质勘探报告，但根据当地实际情况推断，暂可采用天然地基作为持力层，也不考虑砂土液化问题。3、对施工单位的要求本工程采用标准预制构件较多，建议选用施工单位时考虑其吊装能力较强，施工技术较好的企业来承担本工程的施工任务，以确保工程的质量和进度，使其