大中型沼气工程建设要点分析.ppt

1、大中型沼气工程建设 主讲：赵玉东,目录 一、沼气工程必要性 二、可研申报及审批 三、初步设计内容施工设计内容 四、沼气工程设计规模确定 五、沼气工程常见工艺 六、沼气工程建设准备 七、沼气工程建设管理 八、工程验收 九、工程实例图片,一、沼气工程 必要性,建设沼气工程的意义,沼气作为能源利用已有很长的历史。随着人们生活水平的提高，沼气也进入千家万户。 沼气工程的建设不但解决了畜禽排放污水的难题而且还产生一种新能源和产品加以利用。而这种能源正是人们日常生活所必须的。沼气可用来发电或供农户使用，都比较经济实惠。而沼液沼渣则可深加工做肥料等等。 随着沼气技术的发展，在现代化养殖场中已经实现了以沼气为

2、纽带的循环经济产业链，即解决的养殖带来的污染问题，又实现了新能源的利用，一举两得！,养殖场循环产业链,有机 种植,养殖,深加工,沼气 工程,有 机 肥,能 源,粪便,能源,商品,能源,养殖,产品,无废弃物产生,产业链效果图,二、可研申报及审批,申报沼气工程的步骤,前期工作内容及程序：提出项目申请及编写建议书 现场考察 编写可行性研究报告 立项评审 编写初步设计及预算 立项审批。 审查要点：拟建项目的基本条件（项目承担单位情况，养殖规模、发酵原料、场址等），可研报告的基本内容及深度。,企业基本条件的审查要点,项目承担单位：企业营业执照、独立法人、地理位置、饲养品种和组织机构、资产负债及损益等。

3、发酵原料资源的评估：用于沼气发酵原料的种类、清粪工艺、粪污水总量，发酵原料供给量的稳定性及可持续性；同时还应当考虑企业扩大生产后的发酵原料的相关情况。 其他要求：建设场地、交通环境、周围土地承受和消纳能力，周边种植结构、品种、对沼液肥及有机肥的需求。,编写可研内容,编制内容：总论（项目摘要）、项目背景、市场供求与行业发展前景分析、地点选择与资源条件分析、工艺技术方案、建设方案与实施内容、投资估算与资金筹措、建设期限与实施计划、组织机构与项目定员、环境评价、效益与风险评估、招标方案、结论与建议，以及相关附件、附图。,附件1 项目申报单位的法人证件复印件（企 业营业执照、组织机构代码等）； 附件2

4、 申报单位上年度的资产负债及损益表； 附件3 企业及地方配套资金承诺涵； 附件4 土地使用的证明文件； 附件5 技术支撑单位的资质证明复印件； 附件6 有关合作协议书（与技术支撑单位、 土地租赁单位、或原料购买单位等）； 附件7 其他依据性的证明文件等。,附 件,附 图, 项目地理位置图 场区平面位置图 沼气工程设计总平面布置图 工艺流程示意图,三、初步设计及 施工设计内容,遵循的原则,初步设计文件应根据可研报告编制内容和立项审批意见（批文），以及有关技术标准、工程定额等进行编制。,初步设计文件,主要包括： a) 设计总说明； b) 初设图纸（沼气站位置图、平面布置图、 工艺流程图、主要建(构

5、)筑物平、剖 (立)图）； c) 主要建（构）筑物明细表及主材量； d) 主要设备材料明细表； e) 工程投资概算。,遵循原则,施工图设计应根据已批准的初步设计及有关技术标准进行设计。,施工图设计文件,a）设计总说明； b）沼气站位置图（区域位置）； c）沼气工程平面布置图； d）沼气工程工艺流程图； e）各建（构）筑物的平、剖面图和结构设计图； f）各项设备、电气及仪表安装图； g）各类管道平面、高程设计图； h）沼液的储存、输送及利用系统图； i）沼气的净化、储存及利用（集中供气或发电等）系统设计图； j）沼气站内给排水、雨排水及消防系统设计图。,四、沼气工程 设计规模确定,沼气工程设计规

6、模确定,以年存栏万头猪场为例：选择“预处理+USR”工艺，厌氧反应器有效容积为1000立方米（见后面物料计算），每天可产沼气700-1000立方米（见后面产气量计算）。 1、沼气发电：配置60千瓦发电机，额定功率为50千瓦，假定用电时间为连续10小时。则贮气柜必须储存14小时的气量。（未利用时间为14小时，选择长时间单位）。 发电机功率按发电用途及利用时间选定。 2、沼气供农户：供350-500户正常炊事用气，由于农户用气集中，贮气柜要储存供农户12小时用气，贮气柜有效容积400-500立方米（按每户每天用2立方米沼气计算）。考虑到户用沼气用气比较集中，沼气户用的贮气柜要比沼气发电的稍大些。,

7、基本概念,投配率 常见反应罐的启动，其接种量均按沼气池内料液体积来投加的。如采用老沼气池内的沼液作菌种，接种量应占总发酵液的30以上，如采用池底污泥作菌种接种量占发酵液的1O。而实际工作中，由于所取污泥菌种浓度不一，含菌量也不同，因此投加后往往会造成酸化现象，PH低，启动时间长，甚至失败。为了避免上述情况发生，接种量(或投配率)应以接种污泥的量来按比例投加新料，一般投加新料量应为接种污泥的51O，这样启动时间短，把握大。,物料的计算,己知沼气池有效容积为500立方米,投配率为5 %,进料浓度8,试计算所需发酵原料多少kg?(以猪粪为例) 按投配率计算每天需混合原料5005 =25m 按进料浓度

8、计算每天需鲜猪粪量。查附表得：一头猪一昼夜平均排泄粪便量按2kg 计算： (25000 x8)20%2=5000(头)（鲜粪含水率20%） 每天需混合粪料25立方米，也就是说平均5000头猪一昼夜排出的粪便。,产气量计算,严格产气量的计算要求为：按物料中所含COD的多少进行计算。 计：每公斤COD的产气量0.30-0.35立方米。 经验数据：每头猪（商品猪）的产气量约为： 0.1立方米 粪污当量： 1头猪=30只蛋鸡 ；1头猪=60只肉鸡；1头猪=3只羊；1头奶牛 = 10头猪；1头肉牛= 5头猪,畜禽粪污量化关系表,设计依据与标准,(1)沼气工程技术规范（NY/T 1220-2006） (2

9、)规模化畜禽养殖场沼气工程设计规范 (NY/T1222-2006)； (3)室外排水设计规范（GB50014-2006） (4)给水排水设计手册 (5)环境工程设计手册（水污染防治卷） (6)建筑设计防火规范（GB50016-2006） (7)中小型集约化养牛场建设的国家标准 （GBT17824.1-1999）,(8)有机认证标准-畜牧生产 (9)畜禽养殖业污染物排放标准 （GB18596-2001） (10)建筑结构荷载规范（GB50009-2001） (11)钢结构设计规范（GB50017-2003） (12)混凝土结构设计规范 （GB50010-2002） (13)建筑抗震设计规范（GB

10、50011-2001） (14)建筑地基基础设计规范 （GB50007-2002） (15)工业与民用建筑供配电系统设计规范 （GB50052-19）,(16)砌体结构设计规范（GB50003-2001） (17)金属焊接结构湿式气柜施工及验收规范 （HGJ212-83） (18)城镇燃气输配工程施工及验收规范 （CJJ33-89） (19)有机肥料标准（NY525-2002）,沼气站如何设计是规范的,沼气站尽量靠近发酵原料的产地、沼气利用场地远离居住区等公共建筑的地区还应在场区主导风向的下风侧（流径长易沉淀，运输长耗人力）。 沼气站的平面布置在规范基础上，应占地少规划合理还能满足工艺需要。

11、沼气站内应设置消防通道和小型干粉灭火器或其他简单消防器材（消防要求）。 厌氧反应器和贮气柜要有防雷设计，防雷接地装置的冲击接地电阻应小于4欧姆。 沼气站远离铁路等厌氧反应器与相邻建筑的防火间距不应小于10m，贮气柜（低压湿式）与相邻建筑物的防火间距不应小于25m（贮气柜容积小于1000立方米）。,沼气管道埋地敷设时，遵循“短而直、防止堵塞和便于清通”的原则，埋深应在冻土层以下，同时管顶的覆土厚度应符合要求。 沼气站内必须设置给排水系统，雨污分离。 要对反应器、贮气柜、管道等钢构件防腐及保温处理，应符合国家现行的国家标准。 阀门管件实行双阀控制，便于维修。 设计应遵循减少运行成本，降低能量消耗的

12、原则。如：减少进料及搅拌能耗，增加物理动力及预热利用。 设计抽样检测口及温度控制，PH检测及H2S检测仪,沼气站平面布置图,进出料,堆粪区,人行道,消 防 通 道,消 防 通 道,反应器,贮气柜,预处理及净化区,锅炉房、办公区,沼液沼渣处理区,发电机及预热利用,消防沙堆及灭火器,特殊粪源的设计注意事项： 主要针对鸡粪、牛粪设计，因其粪污中毛、纤维及氨氮等特殊性，需在设计中周密考虑。 粪源特性 a鸡粪中因蛋鸡和肉鸡的饲料及饲养方式的不同，也存巨大差异。但难点主要是鸡粪中鸡毛、含沙、贝壳粉，部分含有稻壳。 b牛粪主要是纤维含量高，因养殖方式的不同，有些含沙量高，奶牛粪便中甚至带有橡胶手套 通性：均

13、含沙(贝壳粉)易沉淀，纤维稻壳可采用相 同的处理方式,针对措施： 根据各设计单位的经验及水平，沙及贝壳粉可采用沉淀的方式处理，但纤维等物质就各施各法，这里介绍预处理方式处理. 理由：尽可能在反应器外处理完毕，避免进入罐体后影响工艺。,水力破碎器 在预处理段将粗纤维及稻壳打碎，并过滤出大颗粒物、鸡毛，橡胶手套等，即去除了有害物，又增加了有机物质,粗渣分离器 原料通过真空作用通过过滤器，后经过水泵，即保护了设备，有去除了有害物质,预处理方式,经验提示： 平面布置设计时，规范要求贮气柜距铁路中心 线规范25米，国务院颁发铁路安全运行条例为200米，选址时注意 设计初期，业主应从实际情况充分考虑沼气、

14、沼渣、沼液的用途，工程运行中，多数因为沼气不能充分利用造成浪费，因此不能得到很好的重视，无法产出效益，最终导致工程废弃！,如何读懂施工图,图纸是一个整体，沼气站内所有的构筑物及设备都应体现在平面布置图中，根据沼气工程的工艺流程先后排列各单体图及平、剖面图（或根据图纸目录或图号先总图后土建后工艺再电气的顺序）。排列好顺序后顺着沼气工程的工艺流程查阅各管道详图、单体详图及构件大样图。,读图口诀,查目录后排序 先总图后工艺 先整体后单体 先平面后剖面 从上到下 从左到右 前后衔接,图 示,休息一会！,五、沼气工程 常见工艺,常见工艺,能源生态型 能源环保型 工艺流程图,能源生态型工艺流程,能源环保型

15、工艺流程,工艺流程图,工艺流程直观图,常见反应器优缺点,常见厌氧反应器的分类： 升流式固体反应器（USR） 完全混合反应器 （CSTR） 塞流式反应器 （PFR） 升流式厌氧污泥床（UASB） 内循环厌氧反应器（IC）,升流式固体反应器 （USR）：,优点： a适用TS5-8%畜禽粪污；b设置布水系统,通过水力搅拌及气体搅拌达到物料与菌种的充分混合；c运行费用低，管理简单 缺点： a对进料均布性要求高b对长纤维及悬浮较高的物料需做好预处理进料浓度c同容积产气率偏低,完全混合反应器（CSTR）,优点： a高浓度发酵原料：TS 8-12%；b机械搅拌；c发酵原料和微生物混合完全；d不易节壳，产气率

16、高。 缺点： a停留时间短，物料利用率低；b大型消化器难完全混合；c高浓度搅拌导致物料流失；d机械搅拌耗能高，增加运行及维护费用。,一体化完全混合反应器 （CSTR）,优点： a高浓度发酵原料：TS 8-12%；b机械搅拌；c发酵原料和微生物混合完全；d不易节壳，产气率高。f节省占地和投资 缺点： a停留时间短，物料利用率低；b大型消化器难完全混合；c高浓度搅拌导致物料流失；d机械搅拌耗能高，增加运行及维护费用。e容积1000m3; f:柔性气柜的相应缺点,塞流式反应器 （PFR）,优点：a适用于高浓度畜禽粪水，TS可12%，尤其适用于牛粪、秸秆的消化处理； b有机械搅拌装置，增强物料搅拌。

17、缺点：a反应器容积小30天；c物料呈活塞式推流状态，菌种流失严重； d机械搅拌功率大，耗能高,升流式厌氧污泥床（UASB） 内循环厌氧反应器（IC）,适用于环保型达标排放，要求低悬浮物！,常用贮气柜单体详解,低压湿式贮气柜 膜结构贮气柜,低压湿式贮气柜,优点： a结构简单、施工容易；b密封可靠，结构稳定 ； c物理加压，压力稳定，无耗能； d材料可回收； 缺点： a存在水封装置，柜体易锈蚀，维护费用较高 ；b寒冷地区，水槽要采取防冻措施； c钟罩、导轨等部件常年与水接触，须定期进行防腐处理；,膜结构贮气柜,优点：a不受严寒季节、地域气候影响 ； b耐腐蚀专用柔性膜，不需要防腐处理；c基础建设要

18、求低，建设成本低 。 缺点：a鼓风机加压，压力稳定性差，增加运行费用；b膜抗老化性差；c需不间断加压，耗能； d结构稳定性差，尤其在压力不足时； e国产膜抗老化性能差，需从国外进口,两种气柜实体图,主体工程常用材料选择,主体工程常用材料的分类： 钢筋混凝土材料 碳钢板防腐 搪瓷钢板拼装罐 电泳喷涂拼装罐,钢筋钢筋混凝土材料,优点： a保温性能好；b使用寿命长；c抗腐周期长； 缺点： A施工周期长，难度大；b抗渗性能差，易渗漏；c造价偏高；d材料不可回收,碳钢防腐材料,优点： a施工速度快、周期短；b造价相对较低；c焊接工艺，不易渗漏；d可回收 缺点： a防腐性能差，需选好防腐材料；b需做外部保

19、温；c使用寿命为15-20年左右；,搪瓷钢板材料,优点： a施工速度快、周期短；b防腐性能好； c使用寿命相对较长； 缺点： a造价相对较高；b拼装罐，整体性能差；c运输安装过程中怕磕碰；d需做外部保温,电泳钢板材料,优点：a施工速度快、周期短；b防腐性能好； c使用寿命相对较长； 缺点：a造价相对较高；b拼装罐，整体性能差；c电泳漆容易刮擦脱落；d需做外部保温,脱硫方式,干法脱硫 湿法脱硫 生物脱硫,干法脱硫,干法脱除沼气中硫化氢（H2S）的基本原理是以O2使H2S 氧化成硫或硫氧化物的一种方法。 设备的构成是，在一个容器内放入填料，填料层有活性炭、氧化铁等。气体以低流速从一端经过容器内填料

20、层，硫化氢（H2S）氧化成硫或硫氧化物后，余留在填料层中，净化后气体从容器另一端排出。,湿法脱硫,湿法脱硫分为物理吸收法、化学吸收法和氧化法三种。物理和化学方法存在硫化氢再处理问题，氧化法是以碱性溶液为吸收剂，加入氧气为催化剂，吸收H2S，并将其氧化成单质硫，湿法氧化法是把脱硫剂溶解在水中，液体进入设备，与沼气混合，沼气中的硫化氢（H2S）与液体产生氧化反应，生成单质硫，吸收硫化氢的液体有氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠、硫酸亚铁等。工程中，一般采用先用湿法进行粗脱硫，再通过干法进行精脱硫。,生物脱硫,生物脱硫包括生物过滤法、生物吸附法和生物滴滤法，其微生物菌种随环境改变而变化。在生物脱硫过程中，氧

21、化态的含硫污染物必须先经生物还原作用生成硫化物或H2S然后再经生物氧化过程生成单质硫，才能去除。大多数生物反应器中，微生物以细菌为主。常用的细菌是硫杆菌属的氧化亚铁硫杆菌，脱氮硫杆菌及排硫杆菌。最成功的代表是氧化亚铁硫杆菌。目前国内生物脱硫技术还未形成一定规模的工业应用。,三种脱硫的优缺点,1.干法脱硫的特点 a结构简单，使用方便；b工作过程中无需人员值守，定期换料，一用一备，交替运行；c脱硫率新原料时较高，后期有所降低；e运行费用较低； 2.湿法脱硫的特点a设备可长期不停的运行，连续进行脱硫；b用PH值来保持脱硫效率，运行费用低；c工艺复杂需要专人值守；d设备需保养；e与干式相比，需要定期换

22、料； 3.生物脱硫的特点a不需催化剂和氧化剂(空气除外)；b不需处理化学污泥；c产生很少生物污染，低能耗，回收硫，效率高，无臭味；d缺点是过程不易控制，条件要求苛刻等。,六、沼气工程 建设准备,开工前准备,业主单位准备工作 1、有经施工图审查机构同意的工程设计 施工图 2、工程经招标投标，选定施工、监理企业。 3、有资质的施工企业取得中标通知 4、办理工程质量安全监督登记手续 5、委托有资质的监理企业承担工程监理 6、工程场地完成三通一平（路通、水通、 电通、场地平整） 7、组织图纸会审,施工单位准备工作 沼气工程施工前应由设计单位进行技术交底，发现错误应及时更正。 施工前，施工单位应充分调查

23、现场，获取下列资料：工程现场地形和现有构、建筑物情况；工程地质、水文及气象资料；施工供水、供电及交通运输条件；建筑材料、施工机具的供应条件；结合工程特点和现场情况的其他资料。 施工前，施工单位应编制施工组织计划。主要内容应包括工程概况、施工部署、施工方法、材料、主要机械设备供应、质量保证、安全、工期、降低成本和提高效益的技术组织措施：施工计划、施工总平面图及保护周围环境的措施，并为主要的施工方法编制施工设计。,七、沼气工程 建设管理,项目施工管理,施工管理控制要点：,资质准入,规范管理,规范建设,执行标准,施工管理 控制,工程建设管理,大中型沼气工程建设应执行工程施工招投标、施工监理及竣工验收

24、等制度。 项目承担单位必须严格执行审批文件，不得擅自变更建设地点、建设性质、建设内容、建设规模、建设标准等。确因客观原因需变更的项目，按程序向原项目审批单位申请办理变更. 建设好首先了解沼气工程建设与其他工程的区别,施工方案的审查要点 a) 总进度目标和分段目标任务，并附有施工进度表； b）主材和设备的采购方案，以及质量监控措施； c）重要结构部位与隐蔽工程的质量保证措施（单项测试报告和竣工验收报告）； d）施工的安全管理体系，安全保障措施和突发事故排除措施； e）施工的环境保护措施； f）组织架构及主要管理体制人员。 监控施工进度、质量和资金使用情况,招标工作,建设工程招标是指招标人在发包建

25、设项目之前，依据法定程序，以公开招标或邀请招标方式，鼓励潜在的投标人依据招标文件参与竞争，通过评定以便从中择优选定得标人的一种经济活动。 资质准入 从事大中型沼气工程的技术咨询、设计、建造和监理的单位必须具有与沼气工程建设内容相适应的资质及相关工程经验。,做好招标工作步骤,1、聘请有资质的代理机构全面代理工程招标工作 2、确定评标方法 ： 目前最常见评标方法有两种：经评审的最低投标价中标法和综合评估法 3、慎重选择合同的价格形式 ： 常见的合同价格形式包括：总价合同（又分固定总价合同和可调总价合同）、单价合同（又分固定单价合同和可调单价合同）、成本加酬金合同等三种 4、明确合同主要条款 如工程

26、款支付条件、设计变更结算方式、隐蔽工程确认签证要求、工程竣工结算方式以及工程竣工资料移交等都应予以明确 可通过监理协助业主完成上述工作,监理单位的选择,选择一个好的监理单位，将对项目管理起到积极作用。因此业主对选择一个较好监理单位至关重要。业主在选择监理单位一般应考虑以下因素： （1）必须选择依法成立的监理单位，即选择取有监理单位资质证书，具有法人资格专业对口的监理单位。 （2）被选择的监理单位应具有较为广泛监理人员，具有足够可以胜任建设项目监理工作的技术，经济、法律、管理的各类人员。 （3）被选择的监理单位应具有良好的工程建设监理业务的技能和工程建设监理的实施经验。,（4）被选择的监理单位应

27、具有较高的工程建设管理水平和监理同类工程的经历。 （5）被选择的监理单位应具有良好的社会信誉及较好的监理业绩。 根据以上因素业主可通过公开招标的方式或直接委托的方式选定监理单位。沼气工程监理单位一般要通过公开招标的方式，经过严格选择程序来选择监理单位。,工程监理的特征,工程监理有建设单位委托，即通过招投标等程序选聘并有偿委托符合工程现状的有资质的监理单位对工程建设活动进行监督 工程监理的范围有监理合同，法律法规技术标准以及承发包合同限定 工程监理不仅对工程质量存在监督义务，且可以对造价、进度的进行全面控制和管理 工程监理在建设工程施工中地位是独立的，维护建设单位和施工单位的合法权益 工程监理是

28、建设方和施工方的联系纽带，各施工方的意见通过监理进行传达 服务性 独立性 公正性 科学性,规范施工管理,施工质量的控制要点： 审查施工单位提交的施工组织设计或施工方案；是否有保证工程质量的可靠技术、组织措施；是否制定了重点部位、关键工序施工方法文件；是否制定了针对工程质量通病的技术措施；是否制定了保证工程质量的预控措施； 工序交接检查：坚持“上道工序不经检查验收合格，不准进行下道工序施工”的原则，检验合格后签署书面认可，方可进行下道工序施工。 “质量控制 进度控制 成本控制”,对施工人员的要求： 1、施工人员进入场地必须戴好安全帽； 2、材料堆放要有条理； 3、施工现场的垃圾要做到天天清扫；

29、4、安全防护设置要符合规定，外接电线要架空， 用电箱体要有锁； 5、工地污水要畅通，场地四周要干净； 6、要有具体的防火措施； 7、运输材料时要注意安全； 8、工地宿舍保持环境整洁，且有文明卫生公约。,设备安装的要求： 标准设备安装前，基础设施应符合各种设备安装的要求； 非标设备安装，基础应符合下列要求： a基础砼强度达到设计要求的80%以上； b基础周围回填夯实平整； c基础的轴线标志和标高基准点应准确、齐全； d基础上预埋件位置的允许偏差应符合设计技术文件的规定； e基础表面与地脚螺栓的允许偏差应规定。,管道阀门安装的要求： 必须具有制造厂的质量合格证明书； 材料、规格和型号应符合设计文件规定； 无裂纹、缩孔、夹渣、重皮等缺陷； 不得有超过壁厚负偏差1/2的锈蚀或凹陷； 螺纹密封良好