秸秆沼气集中供气工程初步设计Word文档格式.docx
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3、工艺方案采用经过实践证明行之有效的新技术、新工艺、新材料和新设备。
要充分考虑邻近区域内的污泥处置及污水综合利用系统，充分利用附近的农田，同时要与邻近区域的给水、排水和雨水收集、排放系统及供电、供气系统相协调。
4、在经济合理的原则下，对经常操作且稳定性要求较高的设备、管道及监控系统，应尽可能采用机械化、自动化控制，以方便运行管理，降低劳动强度。
二、设计依据
K省科技厅“关于省市区秸秆沼气集中供气科技示范工程建设项目的批复”；
2、《中华人民共和国环境保护法》（1989年12月）；
3、国家发改委、农业部《关于抓紧申报秸秆沼气储备项目的通
知》；
4、农业标准《沼气工程技术规范》第1部分：
工艺设计（NY/T1220.1-2006）；
5、农业标准《沼气工程技术规范》第2部分：
供气设计
（NY/T1220.2-2006）；
6、农业标准《沼气工程技术规范》第3部分：
施工及验收
（NY/T1220.3-2006）；
7、农业标准《沼气工程技术规范》第4部分：
运行管理
（NY/T1220.4-2006）；
8、农业标准《沼气工程技术规范》第5部分：
质量评价（NY/T1220.5-2006）；
9、《城镇燃气设计规范》（GB50028-1993）；
10、《燃气输配工程施工及验收规范》（CJJ33-1989）；
1K《燃气室内工程设计施工验收技术规定》（DB11/T301-2005）o
12、省市科技局提供的《省市区秸秆沼气集中供气工程项目可行性研究报告》。
第三节建设目标与建设内容
一、建设目标
本工程通过分二批次建设沼气工程总池容4000m'
。
其中，一期工程建设2X1000m3,根据工程实际运行情况，二期工程建设2X1000m'
实现集中供气农户共2X1000户左右，达到秸秆资源综合利用及发展生态农业的目的。
工程全部完工后，将达到年稳定产生沼气72万n?
以上,可实现年处理秸秆约60001（水分含量25%）,人畜粪便约26001
（水分含量80%）,产生高浓度（水分含量V40%）有机肥料8000t以上的能力。
二、建设规模与内容
省市区秸秆沼气集中供气科技示范工程建设项目建设内容主要分为土建工程和仪器设备两大部分。
仁土建工程
一期建设：
秸秆原料临时存储及粉碎加工场地100m2；
人畜粪污暂存池50m‘；
秸秆原料青贮槽3X500m3；
秸秆预处理池10X10m3；
调节匀浆池50m3；
沼气工程卧式反应器2X1000m3；
太阳能温室960m2；
太阳能集中供热工程500m2；
沼渣、沼液沉淀池50m3；
沼渣存储池500m3；
人畜粪污暂存池简易用房30m2；
调节匀浆工艺简易用房30m2；
沉淀池简易用房30£
沼气净化间10卅；
沼气调压站简易用房沼气发电机房10m2；
沼气锅炉房10m2；
配电房及控制室15m2；
沼渣存储简易用房300m2；
办公用房20m2o
二期工程：
主要建设秸秆原料青贮槽3X500m3；
调节匀浆池50m3；
沼气工程卧式反应器2X1000m3；
太阳能集中供热工程500仏沼渣、沼液沉淀池50亿沼渣存储池500m3；
调节匀浆工艺简易用房30m2；
沉淀池简易用房30卅；
沼气净化间10m2；
沼渣存储简易用房300m2o
2、仪器设备
一期工程购置仪器设备41台（套）（不包括集中供气管道工程）;
二期工程购置仪器设备35台（套）（不包括集中供气管道工程）。
第四节总指标
一、总建设用地面积：
20亩；
二、总概算：
1170.95万元。
其中，一期工程599.25万元，二期工程507.7万元，划拨土地费用64万元。
三、总用电量：
约31000kw・h/年；
四、总用水量：
约10000立方米/年。
第五节投资规模与资金来源
工程总投资1170.95万元，其中一期工程投资599.25万元，二期工程投资507.7万元，划拨土地费用64万元；
工程建设资金由省科技厅、建设及管理企业和受益农户共同承担。
第六节效益评价
仁经济效益评价
本项目沼气工程建成后年产沼气72万n?
以上，年产高浓度（水分含量V40%）沼气发酵残留物8000多t。
沼气比照城市天然气热值及价格按照1.2元计算，每年（按10个月以上稳定产气计算）沼气收益约86.4万元；
沼气发酵残留物作为优质有机肥料，价格按照200元/吨计算，每年沼气发酵残留物收益约160万元。
共计该工程年收益约246.4万元，经济效益显著。
若结合CDM项目，其进一步提高工程经济效益。
由此可见项目的实施不仅有较大的直接经济效益，潜在的间接效益更是不可估量的。
2、社会效益评价
本项目建成后，产生的沼气为清洁、可再生能源，为周边农场居民提供炊事燃料，有助于提高农民生活水平，很大程度上减少了对外部（化石）能源的依赖性；
沼液、沼渣可作为农场及周边农田提供优质有机肥料，既可改良土壤，节约化肥和农药的使用量，又能增产增收，提高种植作物的质量，形成“种植业-沼气-沼肥-种植业”的良性物质与能量循环系统；
通过沼气建设还有助于促进当地精神文明发展；
另外，工程建设实施将对省秸秆沼气集中供气工程实践及科研的发展均可起到积极的示范作用。
3、生态效益评价
项目建成后，将每年消纳秸秆4600多t,人畜粪便2000多t。
实现了秸秆等废弃物资源化、无害化、减量化处理利用，为秸秆焚烧、秸秆还田等突出问题提供了良好的处理途径;
解决了项目实施镇点人畜粪便污染及处置问题，有助于当地环境卫生状况改善及居民健康保障；
沼气作为清洁、可再生能源集中供气，可有效提高当地空气质量;
沼气发酵残留物的综合利用，对于改良土壤、减少化肥农药使用、开展生态农业，以及当地整体农业生态环境的恢复。
第二章工艺设计
一、工艺设计原则
（1）减量化：
治理好畜禽粪污染，必须从污染的源头抓起，必须有效地削减污染总量，从而减少治理经费，达到将污染源控制在最低限度的目的。
该工程建设在场区内推行清洁生产，将秸秆在收获后的短时间内进行粉碎青贮，减少占地面积，减少秸秆日晒雨淋带来的污染及组分损失。
同时也大幅度降低了对场区的污染，确保生产的安全和人身的健康；
沼气工程采用高浓度（TS：
20-25%）发酵工艺，符合循环经济“减量化”要求。
（2）无害化：
沼气工程采用全封闭生产工艺，整个过程产生有害气体、液体及固体排放，不会对周围环境带来危害；
产生沼气全封闭存储，并配置高灵敏检测设备，制定严格安保措施，确保沼气不泄露，不对空气造成污染；
经过沼气厌氧发酵过程，可杀灭96%以上的病毒和虫卵，从而切断寄生虫生长周期，对场区和周围农村生活环境都是有益无害的。
沼渣、沼液专门设置存储池进行存储，且满足40-45天存储要求，同时周边拥有大面积农业耕地，将沼渣、沼液做高效有机肥料可完全消纳，因此不会产生二次污染。
（3）资源化：
该项目沼气工程全部完工后，可实现年处理秸秆约6000t（水分含量25%）,人畜粪便约2600t（水分含量80%）,产生高浓度（水分含量V40%）有机肥料8000t以上。
经过沼气工程处理，农业有机废弃物秸秆、人畜粪便在产生沼气的同时，转变为高效有机肥料，达到变废为宝的目的。
沼渣、沼液除含有大量活性N、P、K等常量元素外，还含有钙、铜、铁、¥
孟等多种微量元素，以及多种水解酶、氨基酸、有机酸、腐殖酸、生长素、赤霉素、B族维生素、细胞分裂素及某些抗菌素等，这些生物活性物质不但可用作绿色、无公害果蔬生产，还具有改良土壤、提高作物抗逆性等多种优点。
是高效的有机肥料资源，为生态农业、农民增产增收及农业可持续发展奠定了良好的基础。
整个工程是变废为宝，良性循环，资源全面综合利用的科技示范工程。
（4）因地制宜、突出特色：
该设计必须突出区域性特点，突出地方性特色。
在设计时必须从当地的实际出发，在充分调查研究的基础上，正确识别影响当地经济社会环境可持续发展的有利条件和制约因素。
建设要切合实际，既具有前瞻性和科学性，又具有现实性和可操作性。
项目在设计初期就将秸秆沼气工程集中供气中潜在的原料供给与预处理问题、工程节能保温问题、集中供气选址问题、沼渣综合利用问题、工程运行及集中供气连续稳定性问题给予充分考虑，并结合项目实施地特色，分别采取与国营大中型农场合作、多种方法联合预处理、充分利用太阳能并与富余沼气加热相结合、选址在农场廉租住房与新农村建设小区、与农业综合发展公司合作、引进燃气公司作为气源补充等具有地方特色及创新性的途径解决。
二、沼气工程原料及沼气发酵残留物处理
仁焦岗湖农场秸秆及粪污资源
工程建设点位于省市区，区内及周边分布有农场、农场、农场、农场等几处国营大中型农场。
以工程合作单位农场为例，耕地6900亩,年播种面积1.38万亩，复种指数200%,2008年小麦产量3600t,大豆产量1200to产生小麦秸秆3600t,大豆秸秆1800to同时，该农场养殖业有年出栏生猪1500头的规模养猪场一座、年出栏肉鸡10万只和20万只规模养鸡场各一座。
这些农作物秸秆及畜禽粪污等农业有机废弃物目前仅部分进行粗放利用，均没有进行合理、高效的处置，很大程度上造成了资源的浪费及当地农业生态环境污染。
然而对于本项目实施来说，却是充足、稳定的原料供应来源。
而且国营农场种植、养殖机械化程度高，组织管理有序，因此能够很好的保证项目建成后秸秆及人畜粪便资源的充足、稳定供应。
2、沼气发酵残留物处理
秸秆及粪污混合原料经沼气工程发酵后沼液和沼渣称为沼气发酵残留物。
该工程将沼液、沼渣经固液分离后大部分沼液回用，沼渣经沉淀后即可作为农场生产高效有机肥料，经估算每年可产生高浓度（水分含量V40%）有机肥料8000t以上。
按每亩地每年施用高浓度沼气发酵残留物1.5t计算，该项目最少
需耕地5300亩。
而仅农场一处即有耕地6900亩，完全可满足项目沼渣、
沼液综合利用（消纳）要求。
同时项目计划合作农业综合发展企业业务涉及种植、养殖、农产品加工等领域，也可利用工程所产沼气发酵
残留物开展综合利用,提高综合效益。
因而该项目建成后不产生沼渣、
沼液二次污染问题，更不会对周围环境产生负面影响。
三、生产工艺的选择
养殖场粪污治理的模式由于养殖场所处地区不同，对粪污治理工程具体内容的要求也有所不同。
其基本上可分为两种模式：
能源生态模式和能源环保模式。
1.能源生态模式
能源生态模式适合于一些周边有适当的农田、鱼塘或水生植物塘的家禽养殖场，它是以生态农业的观点统一筹划系统安排，使周边的农田、鱼塘或水生植物塘完全消纳经厌氧消化处理后的废水。
2.能源坏保模式
所谓能源环保模式主要是针对一些周边既无一定规模的农田，又无闲暇空地可供建造鱼塘和水生植物塘的家禽养殖场的废水处理。
这两种模式的不同之处在于：
一是两种模式追求的排放标准不同；
二是适用的规模和条件不同，大型规模化养殖场和没有土地利用的场合适用于环保能源模式；
三是两种模式的工艺流程不同，主要是后处理不同。
结合工程生产实际情况，选择能源生态模式。
秸秆沼气集中供气工程发酵技术方面，目前我国主推的秸秆沼气集中供气工艺主要包括：
竖向推流式厌氧消化工艺、自载体生物膜秸秆沼气工艺、覆膜槽秸秆沼气技术、一体化/分离式两相厌氧消化技术、全混式厌氧发酵技术、车库式干发酵工艺、秸秆沼气高温发酵工艺、间歇式干法沼气发酵工艺等。
综合比较各种工艺技术，在原料预处理、进出料、消化传质、系统保温、产气效率、建设成本等方面,很难达到良好的平衡。
同时在集中供气工程运营管理方面，也存在供气价格、管理模式、农户接受程度等许多实际的问题。
这些在今后我国秸秆沼气集中工程实践中，都应立足我国发展条件，借鉴国外先进经验，不断探索与创新。
本工程设计主体厌氧反应器采用卧式反应器，利用螺旋绞龙进行工程进料和出料，沼气临时存储采用柔性覆膜密封材料，提高沼气工程密封剂发酵效率，减少工程投资；
高浓度（TS20-25%）干发酵的方式满足污染物减量化原则，产气效率高；
连续发酵工艺设备相对简单,无需大出料，过程稳定且容易调控；
添加人畜粪污发酵一方面调节发酵原料C/N比例，另一方面处理周边养殖业及镇点居民生活污染；
采用太阳能温室、太阳能集中供热与富余沼气加热相结合的方式，充分利用太阳能。
一方面将沼气工程主体建设在太阳能温室之内，另一方面采用太阳能集中供热及富余沼气加热的方式，保证沼气工程的中温、高效运行。
四、生产工艺流程
K工艺流程图
农场生产有机肥料
2、工艺流程说明
本工程分二期建设完成，一期建设沼气工程池容2X1000m3,根据工程实际运行情况，建设二期工程池容2X1000m3o根据工艺流程可依次分为：
原料收集与临时存储单元、原料青贮及预处理单元、沼气工程主体、沼气工程辅助加热单元、沼气净化存储与集中供气单元、沼气发酵残留物综合利用单元。
现分别予以说明：
一期工程：
1原料收集与临时存储单元：
与国营农场签订秸秆及人畜粪便原料收购协议，建立原料收集体系，保证发酵原料连续、稳定供应；
建设原料临时存储场100m2,10cm混凝土硬化处理，用作收集到秸秆原料的临时存储及粉碎加工场地，需配备青贮粉碎机1台，功率15kW,稻草处理能力3t/h；
建设人畜粪污暂存池50m3,规格为长5mX宽5mX深2m,钢碇结构，内壁做玻璃钢防腐及密封防水处理，以免料液腐蚀、污染地下水源及地下水回灌，满足5-7天左右粪污存储要求；
2原料青贮及预处理单元：
采用青贮的方法储存秸秆原料，解决秸秆密度小、体积大带来的占地问题，保证原料存储安全性，同时对秸秆中纤维素类物质能起到一定分解作用，有利于后续发酵；
根据一期工程原料量及当地“一麦一豆”的种植习惯，需建设地下式青贮槽3X500m3,单体规格为长50mX宽4mX深2.5m,钢碇结构，内壁做玻璃钢防腐及密封防水处理，以免料液腐蚀、污染地下水源及地下水回灌，保证6个月的原料持续供应要求；
为使秸秆中纤维素类原料快速发酵，采用人畜粪污混合堆派的方法对其进行预处理。
为保证预处理后的原料稳定供给，建设地下分级式预处理池10X10m3,联排设置，为方便机械出料，单体规格设计为长3.7mX宽深1.5m,钢磴结构，侧面及底部做15cm保温，内壁做玻璃钢防腐及密封防水处理，以免料液腐蚀、污染地下水源及地下水回灌。
将青贮后秸秆原料与人畜粪污隔层配比，加入循环沼液及堆泯菌剂接入菌种并调整水分，堆泯时间可根据季节温度及工程运行在5-10天进行调整；
建设地下式调节匀浆池50m3,规格为长5mX宽5mX深2m,钢碇结构，侧面及底部做15cm保温，内壁做玻璃钢防腐及密封防水处理,以免料液腐蚀、污染地下水源及地下水回灌，配备5kW搅拌设备1套。
主要用于经预处理后原料的浓度调节剂匀浆；
为方便整个工程中物料操作，配备60kW小型挖掘机1台；
3沼气工程主体：
是厌氧发酵产生沼气的主要场所，工程的核心。
采用连续运行方式，进料TS浓度根据季节温度、工程发酵状况及供气量选择20-25%之间，每天进料量约35t,建设卧式厌氧反应器2X1000m3，地下式方式建设，有利于保温，单体规格为长66.7mX宽5mX深3叫均为钢磴结构，侧面及底部做15cm保温，内壁做玻璃钢防腐及密封防水处理，以免料液腐蚀、池体漏气、污染地下水源及地下水回灌；
内置盘管加热系统2套，采用PVC热水管材料，直径2cm；
配置绞龙式螺旋进出料设备4台（套），方便高浓度、易漂浮秸秆原料进出料，单体沼气工程一进一出；
密封搅拌设备4台（套），单体各设置2套；
沼气工程池体采用柔性覆膜密封材料（红泥塑料）建设，其密封性能良好、强度高、使用年限可达20年、方便工程维修、保温性能好、具有沼气存储功能可减少工程投资。
单体约需500m2,共需约1000m2；
4辅助加热单元：
将沼气工程主体反应器建设在太阳能温室内，面积960m2,规格为长68.7rnX宽14m,采用钢体框架结构中空太阳板覆盖；
充分利用太阳能热能资源，建设真空管式太阳能集中供热工程500m2,自动化控制运行；
利用沼气工程所产富余沼气进行工程辅助加热及发电自用，配备350KW常压燃气（沼气）热水锅炉1台及30KW沼气发电机组1台（套）；
通过以上措施的综合运用实现沼气工程的近中温、低成本运行；
5沼气净化、存储与集中供气单元：
主要涉及沼气脱水、脱硫，高压存储及集中供气管网与户用配套灶具等。
建设沼气脱水、脱硫设备4套，化学法脱硫，每单体工程配置1套，一备一用；
卧式钢体沼气高压储罐100m3,规格为直径2.25mX长20m；
沼气集中供气调压设备1台（套）；
集中供气管网及户用配套灶具等设备1000户左右，其中管网按照城市燃气标准建设，配套灶具采用沼气专用灶具；
6沼气工程发酵残留物综合利用单元：
建设沼液、沼渣沉淀池50m3,规格为长5mX宽5mX深2叫钢磴结构，内壁做玻璃钢防腐及密封防水处理，以免料液腐蚀、污染地下水源及地下水回灌。
用于沼气工程消化后沼液、沼渣的固液分离，液体回流至发酵原料青贮、预处理及调节匀浆坏节回用，固体用作有机肥料，需配备沼渣、沼液输送泵2台；
建设地下式沼渣存储池500m3,规格为长25mX宽10mX深2m,钢磴结构，内壁做玻璃钢防腐及密封防水处理，以免料液腐蚀、污染地下水源及地下水回灌。
满足40-45天的沼渣存储要求。
建设沼液存储池1处。
二期工程建设根据一期工程实际运行情况建设，建设工程池容2X1000m3,不需建设原料收集与临时存储单元及其他共用设备，其余建安工程及设备与一期基本一致。
3、工艺设计参数
（1）产气量：
约为2400m3/天；
（2）供气居民：
2000户；
（3）发酵温度：
20-35°
C；
（4）进料TS浓度：
20-25%；
（5）工程运行方式：
连续式；
（6）池容产气率：
0.6m3/m3-天；
（7）沼气CH。
含量：
55%以上；
（8）物料停留时间（HRT）：
40-45天;
（9）工程年稳定运行（产气量大于日产气量70%）时间：
10个月
以上。
4、沼气主要特性参数
CH。
含量>
55%；
热值：
约20000-22000KJ/m3,约合5000大卡左右；
H2S含量W20mg/m'
五、主要仪器设备选型
设备选购依据：
省科技厅“关于省市区秸秆沼气集中供气科技示范工程建设项目的批复”相关要求，配备相关的仪器设备。
2、新增仪器规格及用途。
一期新增仪器设备41台（套），二期新增仪器设备35台（套），均不包括集中供气管道工程，其技术指标详见下页“仪器设备清单表”。
表1一期工程仪器设备清单表
序号
名称
数・
单位
单价（元）
投资（万元）
技术參数
备注
1
秸秆粉碎机
台
50000
5
15kW,处理能力3t/h
小麦秸秆，豆杆
2
小型挖掘机
150000
15
60kW
3
农用三轮车
15000
1.5
—
小规模原料运送
4
沼气工程盘管加热系统
套
40000
8
柔性覆膜密封材料
1000
m2
150
拉伸强度＞150kg/cm2,断裂伸长率＞150%,适应温度-40-80°
C,使用寿命＞20年
红泥塑料
6
密封搅拌设备
8000
3.2
厌氧条件
7
绞龙进出料设备
16
污水提升泵
5000
2.5
扬程75m
离心泵
9
污泥泵
1.6
吸程9m,排出压力6-9kg,每小时80m3
软管泵
10
沼气压缩机
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