产业沼气工程平台建设项目沼气工程初步设计说明书.docx

产业沼气工程平台建设项目沼气工程初步设计说明书.docx

《产业沼气工程平台建设项目沼气工程初步设计说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《产业沼气工程平台建设项目沼气工程初步设计说明书.docx（39页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

产业沼气工程平台建设项目沼气工程初步设计说明书

产业沼气工程平台建设项目沼气工程

初步设计说明书

编制单位：

北京某某某某建筑设计有限公司

证书编号：

日期：

2011年12月

第一章设计总说明

一、沼气工程设计依据

1、农计函[2010]124号《农业部关于中国农业大学产业沼气工程平台建设项目可行性研究报告的批复》

2、《中国农业大学产业沼气工程平台建设项目可行性研究报告》

3、中国农业大学产业沼气工程平台建设项目的有关设计要求和平面图

4、中国农业大学产业沼气工程平台建设项目设计合同

5、甲方提供的地质资料、总平面图等资料

二、项目背景

1、项目提出背景

产业沼气是国际新发展起来的一种沼气产业形态。

“产业沼气”是指用工业化模式大规模地生产、纯化和高值利用沼气，使之能像天然气和液化气那样，由管道或气罐（瓶）输送和装运，方便地应用，并形成以沼气为主体的完整产业链条。

产业沼气也称“净化提纯沼气”，或称作“生物天然气”（Bio-NaturalGas）。

它可以完全替代天然气和类似的石化燃气如液化石油气。

天然气是一种优质清洁能源，大多数发达国家都把提高天然气的使用比例作为能源清洁化的重要举措，我国也规划大幅提高天然气在一次能源中的使用比例。

在全球化石能源油气紧张的大形势下，产业沼气补充和替代天然气是一条重要道路。

近年来，在以德国、瑞典、荷兰等为代表的欧洲国家，产业沼气已得到快速发展，形成了完善的产业链。

根据国家中长期科技发展规划和国家可再生能源中长期发展规划，沼气产业及其科技是重要的发展战略方向。

到2010年，沼气年利用量达到440亿立方米，建成大型畜禽养殖场沼气工程10000座、工业有机废水沼气工程6000座，年产沼气约140亿立方米，沼气发电达到300万千瓦，实现农业有机废弃物资源的充分有效利用，农村能源显著的清洁化。

发展产业沼气可以有效缓解天然气的紧张形势，并为清洁燃气提供长期保障。

据测算，我国5大传统沼气资源如畜禽粪便、生活有机垃圾、农产品加工废水等可支持年产产业沼气1500亿方，可替代900亿方天然气（2008年实际消耗的天然气量700亿方）。

如果能大力发展以青贮农作物（秸、叶部分）为原料的产业沼气，仅利用我国秸秆资源15-20%，就可每年再生产可替代900亿方天然气的沼气。

以德国、瑞典为代表的欧盟国家以及美国、日本等国，近年来不断地加大沼气研究投入力度，产业沼气研究已经走向批量试验、精确控制、标准化工艺和自动化管理，同时其沼气产业也正飞速发展。

总体上我国沼气研究仍处于比较落后的状态，迫切需要建设先进平台，提高研究水平。

一方面，要建设先进的沼气研究实验室，支撑一流科研成果的产出；另一方面，也要集中建设一批中试基地，促进科技成果向生产力的快速转化。

2、产业沼气工程平台的总体说明

本项目主要着眼于未来我国产业沼气大规模发展的需求，突破目前我国大中型沼气原料利用单一、沼气发酵技术粗放、缺乏高质利用技术的局限，集成多样化原料利用技术、高效沼气发酵技术、沼气提纯净化技术以及沼气高质利用技术，建设符合中国国情且具完整产业链的产业沼气工程示范基地，为我国高效产业化沼气工程的发展提供强有力的科技支撑和示范样板，为农村沼气事业上新台阶提供技术服务和技术储备。

产业沼气工程平台包括实验研究、工程示范和推广培训三个方面的功能，以提高沼气高效产生和高值利用的科技创新和科技支撑能力。

本项目建设包括产业沼气专题实验室和产业沼气工程中试基地。

其中产业沼气专题实验室以科技创新功能为主，工程中试基地则以产业示范和培训功能为主，二者相互配合，组成完整的产业沼气工程平台。

（1）产业沼气工程中试基地

产业沼气工程中试基地以批量中试发酵罐群、规模高效产沼气和先进净化压缩设备建设为主，通过沼气快速、高效发生，沼气净化和净化后的沼气（生物天然气）用于驱动汽车等系统，集中示范沼气的高效产生和高值利用，建设内容包括如下内容及配套设施：

1）680m3高效发酵罐系统1套；

2）每天2000m3沼气生产及净化装置1套；

3）每小时80-100m3纯化沼气压缩机及储气装置1套；

4）每年1500吨青贮原料池1个；

5）自动化沼气发酵监控系统1个；

中试工程利用所在实验场的每年2500吨（干重）农作物秸秆和动物粪便为原料，按照含固率25%计，每年所处理原料10000吨，每天处理原料27.4吨，日均产沼气2000m3，每年合73万m3。

经净化，平均每天得到生物燃气（含甲烷97%以上）1200m3，合每年产43.8万m3生物天然气。

同时该工程还建成一条批式发酵中试线。

（2）产业沼气专题实验室

中国农业大学生物质工程中心实验室受“985”和“211”工程重点支持，近年已经购置和装备了中小型发酵罐系统、微生物和分子生物分析设备等，产业沼气专题实验室在中心实验室已有沼气实验设备的基础上，购置国际先进的沼气专业化试验设备，组建国内一流、国际先进的沼气试验和测试实验室。

（3）项目产品和推广计划

本项目建成产业沼气中试基地1个，产业沼气专题试验室1个，年产43.8万m3压缩纯化生物天然气，沼渣和沼液利用实验场现有设备制作有机肥用于改良实验场土壤。

压缩纯化生物天然气将用于驱动涿州300辆油气双动力新能源汽车。

按照国内一般规律，燃气驱动汽车每公里油耗费用仅占燃油的60%，具有很强的市场推广能力。

建成产业沼气工程零排放和沼渣沼液综合利用示范系统后，全部产业沼气工程平台向国内同行开放，同时利用该平台开展技术推广和培训。

5年内每年进行高级人才培训30人次以上，通过培训、推介会议、合作伙伴、行业主管单位等途径将产业沼气技术体系推广到10家以上养殖业企业和10家以上淀粉/酒精企业，直接推动形成1亿方产业沼气生产。

生物质工程中心拟成立产业服务部，组织相关专家重点对合作与推广企业给予技术支持和服务。

（4）利用平台开展的研究工作

着眼于未来我国产业沼气大规模发展的需求，突破目前我国大中型沼气原料利用单一、沼气发酵技术粗放、缺乏高质利用技术的局限，集成多样化原料利用技术、高效沼气发酵技术、沼气提纯净化技术以及沼气高质利用技术，建设符合中国国情且具完整产业链的产业沼气工程示范基地，为我国高效产业化沼气工程的发展提供强有力的科技支撑和示范样板，为农村沼气事业上新台阶提供技术服务和技术储备。

今后重点研究开发的方向为：

1）扩展沼气的原料，由传统的畜禽粪便扩大到包括专用沼气能源作物和农副产品加工废弃物/液等，并研究相适应的特定发酵技术及设备；

2）大幅度提高规模化沼气工程产气率（容积产气率提高2-3倍）和降低成本的技术和设备。

3）沼气提纯、商品化利用的技术和途径。

4）沼气高值利用的产业链建设，提纯沼气价格通常可提高2-4倍，能极大地增强沼气产业的生命力。

5）沼气工程零排放和沼渣沼液综合利用。

3、项目建设地点

项目建设地址：

位于中国农业大学涿州实验场内。

站内道路、供电、供水、通讯、雨水管网，污水管网等条件都十分完善。

实验场距北京市核心区70km，距学校本部80km，临近京广公路、京广铁路、京珠高速、京石高速和已经开工修建的京石高铁，交通十分便利。

（1）原辅材料

本示范工程生产所需原料供应充足，原料来自涿州实验场试验田的农作物秸秆和实验场邻近村民养殖的动物粪便。

未经处理的动物粪便是污染源，大量的秸秆需要及时合理利用。

由于当前这两种资源都存在较大的环保处理压力，当地农户和实验场都急于为这些废弃物找到出路，非常愿意供应给中试基地用作沼气发酵原料。

实验场每年有农作物新鲜秸秆在30000吨以上，本场鸡场存栏5万只，可收集干鸡粪700吨/年以上（1600方~2000方）；猪场存栏1300头，可收集干粪200吨/年以上。

邻近村庄猪存栏2000多头，牛存栏300多头，每年可收集干粪600吨以上。

这些原料完全可以满足示范工程每年2500吨（干重）原料的需求。

（2）供水条件

项目年需水1500吨，拟建在实验场内，沼液进入实验场农灌系统用作有机肥，排水不需要增加建设额外设施，仅有少量（每天几百升）含机物废水可直接排入污水口。

（3）供电条件

项目年耗电量10万kwh，电器总功率75kw。

本项目所需的电力，由实验场供给，不需要另设变电所。

低压电缆由核心区变电站引入，距离400m。

（4）建设地点

本项目建设地点位于河北省涿州市东城坊镇中国农业大学涿州实验场内。

现种植区内，距核心区（管理生活区）300m。

中国农业大学涿州实验场位于东城坊镇南，总占地面积21600亩，交通非常便捷，京广公路、京广铁路、京珠高速、京石高速和已经开工修建的京石高铁贯穿而过，建成后12.5分钟直通北京西站，917公交开通后，40分钟直通北京六里桥。

本工程在园区内建设，不需征用土地。

三、设计范围

1、本初步设计包括沼气工程平台工艺设计、建筑设计、水电和设备的初步设计以及概算。

四、设计的指导思想

1、本设计执行国家现行的法令、法规和各项规范。

规定及甲方提供的设计要求。

2、沼气工程设计符合区域的特点，工艺先进、经济、实用。

同时与周边建筑和谐、统一。

五、关于初设建设内容变动情况的说明

初设建设内容与可研批复建设内容无变动。

六、初设概算编制结果

1、工程总概算为：

1153.470万元，壹仟壹佰伍拾叁万肆仟柒佰元整。

其中：

建筑安装工程费用：

83.04万元；

工艺装置设备安装工程：

244.63万元；

项目设备安装工程：

646.00万元；

实验室仪器安装工程：

69.80万元；

工程建设其他费用：

52.00万元；

基本预备费：

58.00万元

2、资金来源

中央预算内投资：

1150.0000万元

其余3.470万元学校自筹

第二章工艺设计

一、沼气工程工艺设计原则

根据《国家可再生能源中长期发展规划》和《农业生物质能产业发展规划（2007-2015）》，依据国家和地方有关沼气工程设计的规定，确定如下的沼气工程工艺技术指导原则。

1、“资源化、减量化、无害化、生态化”的原则。

2、综合考虑投资和效益的关系，力求沼气工程处理工艺新颖，技术先进，操作方便，运行费用较低。

3、适应新工艺、新设备中试需求，设备更加便捷。

4、实现沼气工程的综合效益，利用青绿秸秆和部分猪粪为原料进行新型原料利用技术、高效产沼气技术、生物天然气高质化技术和无害化处理技术的研究，建设一个产业化沼气工程平台。

沼渣用作有机肥，沼液供附近大田作物以及果园温棚施用。

二、工艺方案

1、产业沼气工程平台建设项目实验设计方案

A、研究内容

1）玉米青贮的沼气产生潜能研究

2）玉米青贮与畜禽场粪污混合的制沼研究

3）沼气净化实验

4）采样分析

PHTSVSVSremoval温度VFA氨氮

B、中试实验方案

1）利用Batch（细菌驯化）方法测试沼气发酵潜能

实验方法：

以发酵牛粪为接种物，进行连续培养

实验目的：

培养菌种、测玉米青贮产沼气潜能

实验日期：

2-3个月

a90%inoculam+10%玉米青贮测CH4含量

100%inoculam+0%玉米青贮测CH4含量

b继续以90%inoculam+10%玉米青贮测CH4含量

100%inoculam+0%玉米青贮测CH4含量

c继续以90%inoculam+10%玉米青贮测CH4含量

100%inoculam+0%玉米青贮测CH4含量

2）玉米青贮与畜禽场粪污混合发酵实验方案

第一组：

¤60m3发酵罐体+¤60m3发酵罐体

进料条件：

不加粪便只加玉米青贮TS8%-10%VS6%-8%HRT10-20daysTem38-42℃

第二组：

¤60m3发酵罐体+¤60m3发酵罐体

进料条件：

80%玉米青贮+20%粪便TS8%-10%VS