蒙牛澳亚示范牧场3.docx

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蒙牛澳亚示范牧场3

蒙牛澳亚示范牧场

大型沼气发电综合利用工程

可行性研究报告

农业部沼气科学研究所

北京愿景宏机械设备有限公司

2006年3月

编制单位项目负责人：

邓良伟、高玉平

技术管理：

颜丽、张治中

农业部沼气科学研究所法定代表人：

邓光联

北京愿景宏机械设备有限公司法定代表人：

张治中

编制人员：

沼气生产工艺：

邓良伟

有机肥工艺：

高玉平，刘越男

沼气发电：

颜丽

建筑与结构：

施国中，王育江，王静

沼气输配及热工：

梅自力

电气与自控：

何捍东

技术经济：

周亚丽

校核施国中

审核颜丽、张治中

审定徐洁泉

目录

1项目摘要1

1.1项目名称1

1.2建设单位1

1.3建设地点1

1.4项目性质1

1.5建设目标1

1.6建设规模1

1.7建设内容1

1.8产品方案2

1.9项目总投资2

1.10资金筹措2

1.11投资使用计划2

1.12项目效益2

1.13结论及建议2

2项目背景分析3

2.1编制范围与依据3

2.1.1编制范围3

2.1.2编制依据3

2.2编制原则、规范与标准4

2.2.1编制原则4

2.2.2规范与标准4

2.3项目建设的必要性和可行性5

2.3.1项目建设的必要性5

2.3.2项目建设的可行性8

2.4项目所在地基本情况10

2.4.1地理位置10

2.4.2社会经济概况10

2.4.3土地资源10

2.4.4气象气候10

2.4.5地形地貌11

2.4.6工程与水文地质11

2.5建设单位情况11

2.6项目技术依托单位情况12

3市场供求分析及预测14

3.1电力市场供求分析14

3.2有机肥市场供求分析15

4项目地点选择及建设条件分析16

4.1项目选址16

4.2建设条件16

4.2.1原料16

4.2.2沼液消纳土地17

4.2.3其它条件17

5建设规模与产品方案17

5.1建设规模17

5.2产品方案17

6工艺技术方案与设备选型17

6.1工艺选择与设计原则17

6.2工艺技术方案的选择18

6.3选择方案工艺流程19

6.4工艺流程说明21

6.4.1清洁生产21

6.4.2粪尿收集22

6.4.3冲洗水沉淀、循环与收集22

6.4.4厌氧消化系统22

6.4.5沼液处理与利用23

6.4.6沼气净化与贮存系统23

6.4.7沼气发电23

6.4.8发电余热利用24

6.4.9有机肥生产系统26

6.4.10工程特点28

6.4.11创新点29

6.5工艺单元设计与设备选型29

6.5.1集水池29

6.5.2混合调配单元29

6.5.3中温厌氧消化罐30

6.5.4沼液暂存池30

6.5.5沼液储存池31

6.5.6沉淀净化池31

6.5.7沼气净化与贮存系统31

6.5.8沼气发电系统31

6.5.9发电余热利用及加热系统32

6.5.10有机肥生产系统32

7建设目标33

7.1生产、处理能力33

7.2工程技术水平34

8项目建设内容34

8.1项目建设内容34

8.1.1土建工程34

8.1.2设备及安装工程35

8.2主要建、构筑物内容及结构形式36

8.2.1集水池36

8.2.2混合调配单元36

8.2.3中温厌氧消化罐36

8.2.4沼液暂存池36

8.2.5贮气柜37

8.2.6沼气发电机房，配电房37

8.2.7有机肥加工车间37

8.3附属设施37

8.4建筑设计37

8.5结构设计38

8.5.1设计依据39

8.5.2工程地质及地基基础处理39

8.5.3抗震设计39

8.5.4抗浮设计39

8.5.5防渗及防腐措施40

9总平面设计40

9.1总平面布置40

9.2高程设计40

9.3围墙40

9.4道路40

9.5绿化41

10公用与辅助工程设计41

10.1给排水41

10.1.1给水41

10.1.2排水41

10.2通风及采暖41

10.3电气设计42

10.3.1负荷估计42

10.3.2电源42

10.3.3配电43

10.3.4弱电43

10.4自控设计43

10.4.1自动系统的控制点组成43

10.4.2控制系统的组成44

10.4.3控制系统的显示与报警方式44

11节能45

12环境保护45

12.1废水45

12.2气味45

12.3噪音46

12.4废渣46

13安全、卫生与消防46

13.1总则46

13.2防雷接地46

13.3沼气安全47

13.3.1安全设计47

13.3.2运行管理措施47

13.4卫生47

13.5消防47

14组织、运营管理与人力资源配置48

14.1管理机构48

14.1.1项目管理机构48

14.1.2生产管理机构48

14.2人员编制48

14.3人员培训49

15项目实施计划49

15.1建设工期49

15.2建设进度安排49

15.3项目实施进度表49

16投资估算及资金筹措50

16.1投资估算50

16.1.1投资估算编制依据50

16.1.2建设投资估算51

16.2资金筹措52

17财务分析52

17.1编制原则52

17.2基础数据与参数选取53

17.2.1计算期54

17.2.2生产能力54

17.2.3财务基准收益率54

17.3投资计划及资金来源55

17.4无形资产、递延资产估算及摊销55

17.5固定资产折旧估算55

17.6收入和税金及其附加估算56

17.7总成本估算56

17.8利润总额及分配57

17.9现金流量57

17.10清偿能力分析57

17.11财务赢利能力分析57

17.11.1所得税前57

17.11.2所得税后58

17.12不确定性分析59

17.12.1盈亏平衡分析59

17.12.2敏感性分析59

17.13财务评价结论60

18工程效益60

18.1能源效益60

18.2环境效益61

18.3经济效益61

18.4社会效益61

19结论与建议62

19.1结论62

19.2建议62

20附件及有关证明材料

1项目摘要

1.1项目名称

蒙牛澳亚示范牧场大型沼气发电综合利用工程

1.2建设单位

内蒙古蒙牛乳业（集团）股份有限公司

1.3建设地点

内蒙古自治区呼和浩特市和林格尔县盛乐经济园区

1.4项目性质

新建

1.5建设目标

遵循废弃物减量化、资源化、无害化与生态化的原则，建设蒙牛澳亚示范牧场大型沼气发电综合利用工程，使牧场全部粪便污水得到有效处理，生产沼气、沼气发电上网，回收有机肥资源，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理起到示范带动作用。

1.6建设规模

日处理全群存栏奶牛10000头的鲜牛粪280t，牛尿54t和冲洗水360t。

1.7建设内容

沼气生产系统：

集水池1000m3，混合调配池300m3，中温厌氧消化罐10000m3，沼液暂存池250m3，贮气柜1000m3。

沼气净化与发电系统：

沼气发电装机容量1MW，沼气净化系统2套。

有机肥料生产加工系统：

太阳能发酵系统、有机肥加工生产线各1套。

1.8产品方案

年产沼气365万m3，发电621万kWh，年产固体有机肥约12800t，液态有机肥170500t。

1.9项目总投资

项目总投资3786万元，其中固定资产投资3712.8万元,流动资金73.2万元。

固定资产投资中，静态部分3639.7万元，动态部分73.1万元。

1.10资金筹措

项目投资资金拟从两个渠道筹措：

企业自筹2536万元，中长期借款1250万元。

1.11投资使用计划

项目建设期一年，使用投资3786万元。

1.12项目效益

能源效益：

年产沼气365万m3，发电621万kWh，折合标煤3650t。

经济效益：

营运期内，项目总收入23600万元，年均收入1573万元，年均销售税金及附加104万元，年均所得税后利润333万元，共为国家纳税3434万元。

项目实施后，大型沼气发电综合利用工程财务净现值（FNPV）646.83万元，内部收益率（FIRR）9.90%，经济可行。

环境效益：

减排COD9125t/年，TN487t/年，TP96t/年，减排温室气体约15000tCO2当量/年。

社会效益：

项目实施后充分回收粪污生物质能，显著减轻水环境污染，减少疫病传染,有效遏制公共卫生事件的发生，提高人、畜生活环境质量，实现植物营养物质生态良性循环及资源利用最大化。

1.13结论及建议

在高寒地区实施高固体料液高效厌氧消化生产沼气必须解决好维持厌氧消化所需的最佳温度、料液高效传质和能源多层次转换与利用的关键技术问题。

该项目通过利用发电余热，解决发酵原料的增温、保温，维持无污染、节约型沼气生产系统的高效运行；通过引进德国的进料、搅拌等关键设备，以保障厌氧消化过程的高效传质与转化；通过沼气发电获得更高品位、便于输送的绿色能源。

同时该项目还将沼渣、沼液用作有机肥回归土壤，减少牧草、青贮饲料种植对化学肥料的依赖，促进农牧生态系统物质和能量的良性循环，真正实现污水零排放。

该项目集中体现了国内外沼气工程的先进技术与装备，因地制宜应用实施，充分显现出高寒地区沼气发电工程的能源效益、生态效益和社会效益。

建议有关部门立项并给予资金支持；蒙牛澳亚示范牧场对冲洗污水取样送往有关专业机构对其水质进行检测，为设计提供可靠依据；抓紧进行清洁生产机制（CDM）项目的申报。

2项目背景分析

2.1编制范围与依据

2.1.1编制范围

本可行性研究报告的编制范围包括蒙牛澳亚示范牧场粪尿污水处理，沼气生产、净化、贮存，沼气发电，太阳能回收与利用，有机肥生产系统。

不包括牛粪和冲洗水的收集系统，沼液储存池至牧场草地的沼液输送管道。

2.1.2编制依据

（1）可行性研究报告编制依据

蒙牛澳亚示范牧场大型沼气发电综合利用工程可行性研究报告委托协议书（内蒙古蒙牛乳业（集团）股份有限公司）；

内蒙古蒙牛澳亚示范牧场有限责任公司奶牛养殖示范基地项目可行性研究报告（内蒙古轻化工设计院有限责任公司）；

内蒙古蒙牛澳亚示范牧场有限责任公司奶牛养殖示范基地项目环境影响报告书（呼和浩特市环境科学研究所）；

蒙牛澳亚示范牧场粪污处理综合利用系统项目论证会会议纪要（2006年1月5日—6日）；

内蒙古蒙牛澳亚示范牧场有限责任公司提供的数据与资料；

《投资项目可行性研究指南》（中国电力出版社出版）

（2）项目建设应遵循和执行的国家和政府有关法律、法规

《中华人民共和国环境保护法》（1989年12月）

《中华人民共和国水污染防治法》（2000年3月）

《中华人民共和国水污染防治实施细则》（2000年3月）

《中华人民共和国可再生能源法》（2005年2月）

《中华人民共和国畜牧法》（2006年7月）

《建设项目环境保护管理法》（1986年3月）

《污染处理设施环境保护监督管理办法》（1989年5月）

《畜禽养殖污染防治管理办法》（2001年3月）

《内蒙古自治区环境保护条例》（1991年3月）

《内蒙古自治区农业环境保护条例》（1995年1月）

《内蒙古自治区生态环境建设项目管理办法》（2001年7月）

2.2编制原则、规范与标准

2.2.1编制原则

（1）满足环境保护的要求；

（2）采用国内外成熟先进的工艺技术及配套设备，工程整体水平达到国际先进水平，关键设备及相关技术从德国等国家引进，普通设备立足国内；

（3）自动化程度高，设有计算机集中监控管理系统，使用维修方便；

（4）具有很好的示范效应和可参观性；

（5）投资合理，运行成本低，综合效益显著。

2.2.2规范与标准

（1）《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）

（2）《畜禽养殖业污染防治技术规范》（HJ／T81—2001）

（3）《给排水设计手册》及有关研究文献

（4）《室外排水设计规范》GBJ14—1987（1997年版）

（5）《建筑结构荷载规范》GBJ9—1987

（6）《混凝土结构设计规范》GBJIO—1989

（7）《建筑地基基础设计规范》GBJ7—1989

（8）《建筑结构设计统一标准》GB68—1984

（9）《工业与民用建筑供配电系统设计规范》GB50052—1992

（10）《工业企业厂界噪声标准》GB12348—1990

（11）《10kV以下变电所设计规范》GB50053—1992

（12）《工业企业设计卫生标准》TJ36—1979

（13）《建筑设计防火规范》GBJI6—1987

（14）《建筑抗震设计规范》GBJ11—1989

（15）《有机肥料标准》NY525—2002

（16）国家现行的其它有关设计标准及规范

2.3项目建设的必要性和可行性

2.3.1项目建设的必要性

（1）蒙牛澳亚示范牧场解决自身环境问题的需要

目前，蒙牛澳亚示范牧场每天产生大量粪便，这些粪便不经任何处理露天堆放，天长日久会自然发酵释放出大量有害气体，污染空气；成为细菌繁殖和传播疾病的传染源，并对周边环境造成污染。

同时每天该牧场还排放出大量的牛尿及牛舍的冲洗废水，这些污水也未经有效处理而排放到蓄水池内，多次循环使用冲洗牛舍后出现了污染物大量积累，水质恶化、臭气熏天，亦成为细菌繁殖和传播疾病的传染源，并对周边环境造成污染。

据2005年秋季监测，牧场污水严重超标，COD超标80～120倍，BOD超标110～150倍，SS超标21～25倍。

由于牧场的生产规模不断扩大，污水越来越多，牧场只能不断修建污水储蓄池储存这些污水。

这种情况如果持续下去，几年以后，牧场周边到处布满污水储蓄池，污水充斥着整个牧场，严重影响牧场自身环境，同时也给地下水带来严重污染。

因此，迫切需要建设奶牛粪便污水处理设施。

（2）国家能源结构调整的需要

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加，人类将面临两个突出问题：

一是带来的环境污染日益严重，二是地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策法规（1990年《电力并网法》、2000年《可再生能源优先法》）出台后，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工程带来了巨大的机遇。

（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载体。

畜禽粪便中不仅含有大量病原微生物、寄生虫卵，并且孽生蚊蝇,造成人、畜传染病的蔓延。

近年来由于人畜共患病，如疯牛病、禽流感、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必要性。

而厌氧消化（沼气）技术则是防治人畜共患病的重要手段和措施，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。

蒙牛集团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下的必然趋势。

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。

随着《畜禽养殖污染防治管理办法》、《畜禽养殖业污染物排放标准》以及《中华人民共和国畜牧法》的颁布，国家对规模化畜禽养殖污染防治提出严格要求。

因此，规模化畜禽养殖污染的治理已经刻不容缓。

（5）是保护内蒙古草原生态环境的需要

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，随着2008年北京“绿色奥运”的临近，保护内蒙古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，呼和浩特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项目建设的可行性

（1）技术有保障

蒙牛澳亚示范牧场大型沼气发电综合利用工程利用奶牛鲜粪、牛尿和冲洗水作为发酵原料，经中温厌氧消化生产沼气，沼气用于发电上网，产生的沼渣用于生产有机复合肥，沼液作为液态有机肥灌溉牧草种植地。

本建设项目的厌氧消化采用完全混合式消化器工艺（CSTR），以发电余热加温实现中温发酵。

这些技术在国外已经很成熟，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。

国内采用牛粪作为发酵原料生产沼气已有大量试验研究，并在一定数量的工程上应用。

早在1982年，农业部沼气科学研究所就设计建造了成都凤凰山畜牧园艺场奶牛粪中温发酵沼气工程，厌氧发酵装置容积4300m3,生产的沼气用于发电，发电余热用于厌氧发酵池加温。

1993年，上海星火农场建造了处理2900头奶牛粪便近中温发酵沼气工程，厌氧发酵装置容积6450m3，产生的沼气用于职工炊事用气。

其后，国内建设了奶牛粪便处理沼气工程约100多座，这些工程建设为牛粪处理沼气工程的设计、建造、管理积累了丰富的经验。

本项目的建设地点位于内蒙古呼和浩特市和林格尔县，属于高寒地区，给沼气工程建设带来较大难度。

但是农业部沼气科学研究所在高寒地区沼气工程的冬季保温技术上积累了丰富的经验，由该所设计的沈阳马三家机械化养猪场的猪粪水处理沼气工程（厌氧装置1000m32）在极限温度零下30℃的状况下仍能正常运行，并已成功运行了十多年，被誉为中国沼气领域高寒地区偏低温沼气发酵示范工程。

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台国产180kw的纯燃沼气发电机组已成功运行多年。

特别是“十五”期间，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。

在沼气发酵装置建造方面，我国先后建有钢筋混凝土厌氧消化池，钢结构以及搪瓷拼装结构厌氧消化罐。

特别是，Lipp制罐技术的引进，使我国沼气工程的建造质量、施工周期以及美观程度都有大幅度提高。

目前国内已建有Lipp结构的沼气工程二十多座，施工建造技术都很成熟。

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，引进德国农场沼气工程的关键技术及设备，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）政策扶持

为保护生态环境，国家先后出台了《畜禽养殖污染防治管理办法》、《畜禽养殖业污染物排放标准》、《清洁生产法》和《中华人民共和国畜牧法》这些法律法规的颁布，对畜牧养殖生产企业制订了严格的操作规范并强制实施。

在“十一五”的发展规划中，明确提出要将有利于改善生态环境、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，将会得到国家有关部门的政策和资金支持。

（3）环境友好

本建设项目无论在投资建设还是在运行期间均不会向环境排放有毒有害物质。

在整个工艺流程中，粪水采用管沟收集方式以免进入环境，废水经预处理后进入密闭的厌氧发酵装置中，产生的沼气通入贮气柜用于燃烧发电，厌氧发酵产生的沼渣用作有机肥料。

沼液作为液态肥料用于灌溉牧场内7000多亩牧草种植地和草场。

通过本项目的建设，牧场内可达到真正意义上的“零排放”。

（4）经济可行

无论从清偿能力、财务赢利能力等方面，还是从敏感性、盈亏平衡等不确定性方面所进行的静态、动态分析，以及沼气工程在经济、能源、卫生、环保等方面呈现出的巨大综合效益，都表明了本项目的财务可行性。

详见“1713财务评价结论”。

2.4项目所在