畜禽养殖场大型沼气工程初步设计.docx
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畜禽养殖场大型沼气工程初步设计
畜禽养殖场大型沼气工程初步设计
XX县XX畜禽养殖场
大型沼气工程
初步设计说明书
项目名称：
XX县XX畜禽养殖场大型沼气工程项目
承担单位：
XX县XX畜禽养殖场
建设地点：
XX市XX县XX镇XX村
设计单位：
XX工程科技股份有限公司
编写时间：
2012年09月
第一部分初步设计说明书1
第一章设计总说明2
一、项目概况2
二、项目背景3
三、设计依据3
四、设计思想5
五、设计范围5
六、综合技术经济指标7
七、项目变更情况8
第二章工艺设计9
一、工艺设计依据9
二、工艺设计主要原则9
三、工艺设计内容9
四、工艺流程11
五、流程简介11
第三章建筑结构工程设计15
一、建筑、结构设计的技术规范和标准15
二、建筑结构设计原则15
三、建筑结构设计内容16
四、主要建筑材料16
五、安全等级及设计使用年限17
六、自然条件17
七、地基基础17
八、单项工程的工艺设计说明17
九、设备选型说明23
第四章电气设计26
一、设计依据26
二、设计范围26
三、设计内容26
第五章给排水、消防及暖通空调设计28
一、设计依据：
28
二、设计范围28
三、场区给排水、消防及暖通空调系统设计28
四、值班室、锅炉房及净化房给排水、消防及采暖30
五、施工说明31
第六章节水、节能设计34
一、概述34
二、节能措施34
第七章投资概算35
一、概况35
二、编制依据35
三、投资概算36
四、建设资金筹措36
五、资金使用情况说明36
第八章经济效益分析37
第九章项目组织管理和运行38
一、项目管理38
二、项目运行38
三、工程建设中的主要问题39
四、项目建设过程中对环境的影响及治理对策39
五、项目运行后对环境的影响及治理对策40
六、环境监测制度的建议41
七、劳动保护与安全卫生41
八、安全生产41
九、项目实施计划43
十、组织管理措施43
十一、施工顺序43
十二、技术管理措施44
十三、运行维护措施44
十四、安全保证措施44
第十章招投标管理45
一、招投标原则45
二、招标组织45
三、招投标管理45
四、招标范围45
五、招标工作的申报45
第二部分初步设计图纸47
第三部分初步设计概算书48
第一部分初步设计说明书
第一章设计总说明
一、项目概况
1、项目名称
XX县XX畜禽养殖场大型沼气工程项目
2、建设单位
XX县XX畜禽养殖场
3、项目性质
新建
4、建设地点
XX市XX县XX镇XX村
5、项目申报单位
XX市环保局
6、建设年限
本项目建设期为12个月，2011年11月—2012年10月
7、产品方案
沼气：
生产的沼气为高效清洁能源，用于生产和生活。
沼气用于发电。
沼渣沼液：
沼液、沼渣作为有机肥用于场区种植及周围农田使用。
工程模式：
能源生态型
8、项目建设内容及规模
本项目建设沼气池池容1000立方米，贮气柜容积150立方米，沼液储池容积3000立方米，日处理粪便10吨，处理污水45吨，处理尿液15吨，同时配套建设沼气、沼渣等综合利用设施。
项目建成后，日产沼气1000m3，年处理粪便量为3650t，年产沼气36.5万m3，主要用于发电，年发电量为54.75万度电，年产沼渣1095吨，年产沼液量为21900吨,年产有机肥量为2555吨。
9、投资估算
该项目由沼气生产、发电及附属设施等分项组成。
项目建设总投资735.00万元，其中土建工程投资514.00万元，设备及仪器购置投资203.00万元，工程建设其他投资18.00万元。
10、资金筹措
总投资735.00万元，其中申请国家补助资金350.00万元，地方配套资金100.00万元，公司自筹285.00万元。
二、项目背景
XX县XX畜禽养殖场位于XX县XX镇XX村，是独立法人单位，该单位于2008年开始兴建，占地6000平方米，建筑面积2400平方米的标准化养殖场，存栏生猪1500头，可繁育母猪180头，后备母猪90头，年出栏生猪3600头。
2010年XX县XX养殖场新增用地20000平方米，新建猪舍6000平方米。
截止到2011年初，XX县XX畜禽养，殖场共占地26000平方米，建筑面积8400平方米，年出栏育肥猪12000头。
三、设计依据
1.依据可研、批复及企业提供的基本情况
2.有关技术标准和规程
《沼气工程技术规范》（NY/T1220.1-2006）
《室外排水设计规范》（GB50014—2006）
《给水排水设计手册》
《环境工程设计手册》（水污染防治卷）
《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）
《中、小型集约化养殖场建设的国家标准》（GBT17824.1-1999）
《有机认证标准-畜牧生产》
《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）
《建筑结构荷载规范》（GB50019-2001）
《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002）
《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）
《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）
《工业与民用建筑供配电系统设计规范》（GB50052—1992）
《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）
《城镇燃气输配工程施工及验收规范》（CJJ33-89）
《有机肥料标准》（NY525-2002）
《大中型畜禽养殖基地沼气工程建设规划》农业部
《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》
（NY/T1221-2006）
《农田灌溉水质标准》（GB5084-1992）
《污水综合排放标准》（GB8978-1996）
《工业与民用电力装置接地设计规范》（GBJ65-1983）
《建筑物防雷设计规范》（GB50057-1994）
《沼气工程规模分类》（NY/T667-2003）
3.相关的法律、法规等
《中华人民共和国环境保护法》
《中华人民共和国水污染防治法》
《中华人民共和国水污染防治法实施细则》
《中华人民共和国可再生能源法》
《中华人民共和国畜牧法》
《畜禽养殖污染物防治管理办法》
《中华人民共和国农业技术推广法》
《中华人民共和国电力法》
《中华人民共和国节约能源法》
《中华人民共和国循环经济法》
《资源综合利用条例》
《畜牧业“十五”计划和2015年远景目标规划》
四、设计思想
1）设计严格遵循中央项目批复的建设规模、内容、成效指标。
2）设计切实做到技术先进、安全可靠、保证质量、经济实用。
3）设计符合适用、经济、环保、卫生、美观。
4）执行国家关于环境保护的政策，符合国家的有关法规规范及标准。
5）节约用地、用水、节能环保、综合利用自然资源的主要措施；
五、设计范围
1.建设规模
1.1土建工程
本项目建设沼气池池容1000立方米，膜式贮气柜容积150立方米，沼液储池容积3000立方米，日处理粪污约40吨，同时配套建设沼气、沼渣等综合利用设施。
1.2仪器设备购置
序号
设备名称
产品型号
单位
数量
备注
1
进料泵
Q=30m3/h，H=20m
台
2
3.0kw
2
沼液泵
WQ20-22-3.0
台
1
3.0kw
3
增压泵
2BH1400-7AH16
台
1
0.85kw
4
热喷涂钢板拼装反应器
1000m3
套
1
5
加热池立式搅拌装置
JBJ-3.0
套
2
3.0kw
6
反应器搅拌装置
JBJ-15
套
1
15kw
7
反应器内工艺管线
套
1
8
反应器保温
套
1
9
罐体防雷系统
套
1
10
膜式贮气柜
350m3
套
1
11
气水分离器
STS-10
台
1
12
脱硫器
STL-10
台
1
13
发电机组
80GF-NK
台
1
14
余热回收装置
台
1
15
生物质锅炉
CLSC-0.35
套
1
0.35MW，4kw
16
阻火器
PLMW-1
台
1
DN100
17
深水泵系统
套
1
18
工艺管道系统
套
1
19
余热回收管道系统
套
1
20
站内供电及照明
套
1
21
通风设备
套
1
22
沼气在线监测系统
套
1
23
水封器
SSF-10
台
1
24
格栅
SGS-20
台
1
25
固液分离机
LJF-III-B
台
1
4.0kw
26
沼气流量计
LUGB-21-32
台
1
27
提升泵
WQ20-22-3.0
台
2
3.0kw
2.建设期限
本项目建设期12个月，2011年11月至2012年10月
3.设计单位
本初步设计由XX工程科技股份有限公司设计。
资质编号为：
工程甲21420070010
4.涉及范围
本设计包括沼气工程工艺设计、建筑设计、水电设计和设备的初步设计。
设计范围包括：
发酵原料预处理部分、沼气发酵部分、沼气净化、沼气储存、沼气输送、沼气综合利用、后处理系统部分、站内绿化美化及其它附属基础设施建设等。
六、综合技术经济指标
1.建设内容
本项目建设厌氧反应器1000m3，双膜干式贮气柜容积150m3，沼液储池容积3000m3，同时配套建设沼气净化、沼肥等综合利用设施，配套建设锅炉房、办公室、净化间、发电机房等。
2.经济效益指标
项目建成后，日产沼气1000m3，年处理粪便量为3650t，年产沼气36.5万m3，主要用于发电，年发电量为54.75万度电，年产沼渣1095吨，年产沼液量为21900吨,年产有机肥量为2555吨。
3.社会效益指标
新建沼气工程，年产沼气36.5万m3，年发电量为54.75万度电，按照1度电为0.51元算，每年发电收入为27.92万元。
七、项目变更情况
本项目对土建工程上增加了沼液储池，工艺变更为CSTR。
第二章工艺设计
一、工艺设计依据
1.《畜禽养殖业污染物防止技术规范》（HJ/T81—2001）
2.《沼气工程技术规范》（NY/T1220.1～5—2006）
3.《规模化畜禽养殖场沼气工程运行、维护及安全技术规范》
（NY/T1221—2006）
4.《规模化畜禽养殖场沼气工程设计规范》（NY/1222—2006）
二、工艺设计主要原则
1.减量化、无害化、资源化、综合利用。
2.工艺简单合理，操作方便可靠，控制工程投资。
3.执行相关标准，采购合格产品，保证材料质量。
4.提高发酵浓度，降低沼液量，降低加温和运行费用。
5.完善沼渣沼液利用，避免二次污染，发展循环农业。
6.采用新技术、新材料、新设备和新结构；
7.节约用地、用水、节能环保、综合利用自然资源的主要措施；
三、工艺设计内容
XX县XX畜禽养殖场建设的沼气项目主要以沼气为纽带，将沼气、沼肥生产、养殖和种植技术进行优化组合，做到能量多级利用、物质良性循环，形成没有污染的可持续发展的农业生态系统。
由于禽畜养殖场沼气工程的发酵原料以粪便为主，而粪便悬浮物多，固形物浓度较高，生态模式可使用的沼气池有：
卧式推流式沼气池、升流式固体床反应器、全混合厌氧发酵器等。
考虑到项目规模、运行的稳定性、节省投资和运行费用等，本工程选用CSTR工艺。
完全混合厌氧反应器（CSTR反应器）是在常规反应器内安装搅拌装置，使发酵料和微生物处于完全混合状态，与常规反应器相比其活性区域遍布整个反应器，其效率比常规反应器有明显提高。
该反应器采用恒温连续投料或半连续投料运行，适用于高浓度及含有大量悬浮固体原料的处理。
该消化器常采用恒温连续投料或半连续投料运行，适用于高浓度及含有大量悬浮固体原料的处理，例如污水处理厂好氧活性污泥的厌氧消化过去多采用该工艺。
优点：
CSTR工艺可以处理高悬浮固体含量的原料。
消化器内物料均匀分布，避免了分层状态，增加了物料和微生物接触的机会。
本公司国家专利技术《内循环浮渣破碎搅拌系统》，使得液面上的有机悬浮物循环到反应器的下部，逐渐完全反应，避免了反应器液面上的“结盖现象”。
利用产生沼气发电余热对反应器外部的保温加热系统进行保温，大大提高了产气率和投资利用率，同时使得反应器一年四季均可正常工作。
该工艺占地少、成本低，是目前世界上最先进的厌氧反应器之一。
应用于屠宰废水，牛、猪、鸡等养殖场中畜禽粪便的处理和沼气生产、发电工程；城市生活污泥等SS较多的高浓度有机废水处理工程。
四、工艺流程
根据建设地点实际情况，以生产沼气为核心，沼渣、沼液的综合利用制定了一套切实可行的工艺方案，具体工艺流程见下图:
用电
余热系统
热水净化系统贮气柜发电
锅炉
提升泵进料泵
粪污预处理池计量加热池CSTR反应器中间水池
沼液泵
有机肥沼渣固液分离机
液体肥沼液储池
五、流程简介
说明：
粪便及场区污水定时定量加入预处理池内，除去一部分沉砂，然后用提升泵提升到计量加热池内，进料液浓度搅拌均匀、温度加热到35℃左右后，定时定量地用提升泵输送到厌氧反应器内，粪污进行厌氧发酵，产生沼气储存到贮气柜，经脱水、脱硫等设备净化后用增压泵增压后，到发电机组发电。
沼渣、沼液排出后，用泵将料液抽至压固液分离机进行固液分离，分离的沼渣（含水率60%）作为固体有机肥出售；沼液流入沼液储池，通过运输车直接施用于蔬菜种植基地灌溉。
1.预处理工程
粪废水的预处理：
经进预处理池后的鹿粪、污水用提升泵提升到计量加热池内，粪污废水水解酸化，进一步降解部分悬浮物质，将复杂的有机物转化为简单的有机物质，提高粪污废水的生化性能，有利于厌氧消化。
浓度调节到8%，并加热到35℃左右后，由进料泵打入厌氧发酵罐发酵。
2.厌氧发酵工程
厌氧反应器是该工程的核心，采用CSTR反应器，建设厌氧反应器容积为1000m3的沼气池，采用中温发酵。
每天可生产沼气1000m3，沼气池的滞留期限为25天，进料浓度控制在8%左右。
由于项目所在地冬季温度较低，为了保证厌氧反应器冬季的正常运转，需对厌氧反应器增温保温，并利用锅炉对料液加温。
2.1厌氧发酵罐简介
本工程采用热喷拼装罐体，安装方式为现场拼装。
热喷涂是一种表面强化技术，是表面工程技术的重要组成部分，一直是我国重点推广的新技术项目。
热喷涂技术可以使工件表面获得不同硬度、耐磨、耐腐、耐热、抗氧化、隔热、绝缘、导电、密封、消毒、放微波辐射以及其他各种特殊物理化学性能。
化工行业各种容器，反应器的防腐处理，各种搪瓷罐，专用容器的现场修复技术及各类钢结构30年以上长效防腐工程均采用此项技术。
2.2热喷涂拼装罐的优点
1、设备轻便，可现场施工。
2、工艺灵活、操作程序少。
可快捷修复，减少加工时间。
3、适应性强，一般不受工件尺寸大小及场地所限。
4、涂层厚度可以控制。
5、除喷焊外，对基材加热温度较低，工件变形小，金相组织及性能变化也较小。
6、适用各种基体材料的零部件、几乎可在所有的固体材料表面上制备各种防护性涂层和导布辊功能性涂层。
2.3热喷涂拼装罐的缺点
热喷涂钢板有固定尺寸，不能随意加工。
3.沼气净化工程
由于发酵产生出来的沼气中含有水分和H2S，直接使用会腐蚀设备，所以必须经过处理。
经过净化系统处理后的沼气质量指标，应符合下列要求：
a）甲烷含量55%以上；
b）硫化氢含量小于20mg/m3。
沼气脱水处理采用重力法气水分离器，脱硫采用干式脱硫。
4.沼气利用工程
从膜式贮气柜出来的沼气经气水分离器、脱硫净化、计量后，用增压泵增压后到发电机组供发电。
5.沼气池增温保温工程
厌氧消化反应过程受温度影响很大，本项目厌氧处理单元设计为近中温，其温度范围为35±3℃。
为了保证厌氧反应在冬季仍可正常运行，必须对系统实施增温和整体保温措施。
本工程增温主要采用锅炉和发电产生的余热供热，锅炉确保在恶劣自然条件下（如长期阴雨天）以及冬季对整个反应系统的供热，以保证系统温度的恒定。
在沼气站正常运行后，利用发电产生的余热对罐体起到保温做。
为了保证系统温度的恒定，各管道及阀门等均采用聚氨酯发泡保温，保证隔热保温效果。
6.设计基本参数
1）沼气量：
1000m3/d；
2）需TS量为3.2吨/天，料液浓度8%，进料量为40吨/天
3）猪粪便量固含量为20%，所需粪便量为16吨/天。
4）沼肥量：
每天产生的沼肥量为40吨，减去回流沼液10吨，则剩余的沼渣产量为3.2吨/天，沼液产量为26.8吨/天
5）发酵温度：
本工程设计发酵为中温发酵，控制温度在35±3℃；
6）厌氧发酵容积为1000m3，厌氧反应器池容产气率为1.0m3/（m3·d）
7）沼液储池：
沼液按储存112天设计，则沼液储池总容积设计为3000m3。
第三章建筑结构工程设计
一、建筑、结构设计的技术规范和标准
《工业企业厂界噪声标准》（GB12348-90）
《钢结构设计规范》（GB50017-2001）
《室外给水设计规范》（GB50013-2006）
《室外排水设计规范》（GB50014-2006）
《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001）
《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）
《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）
《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
《砌体结构设计规范》（GB50001-2001）
二、建筑结构设计原则
沼气站的建筑组成包括生产性处理构筑物、辅助建筑物和连接各构筑物的灌渠。
对其进行平面规划布置时，考虑了如下的几条原则。
（1）布置尽量紧凑、以减少沼气站占地面积和连接管线的长度。
（2）生产性处理构筑物作为沼气站的主体建筑物，在作平面布
置时，考虑各构筑物的功能要求和水力要求，结合地形和地质条件，合理布局，以减少投资并使运行方便。
（3）对于辅助建筑物，应根据安全、方便等原则布置。
泵房、
应尽量靠近处理构筑物；建筑物均应与处理构筑物保持一定距离，并处于它们的上风，以保证良好的工作条件；贮气柜、反应器等易燃易爆建筑的布置应符合防爆、防火规程；沼气站内的道路应方便运输等等。
（4）污水管渠的布置应尽量短，避免曲折和交叉。
站内给水管、
沼气管以及输电线路的布置，应避免互相干扰，既要便于施工和维护管理，又要占地紧凑。
应当注意，在工艺设计计算时就应考虑到平面布置，相应的，平面布置时，如发现不妥，也可根据情况重新调整工艺设计。
总之，在工艺设计计算时，除应满足工艺设计上的要求外，还必须符合施工、运行上的要求。
三、建筑结构设计内容
土建工程范围：
预处理池、计量加热池、中间水池、泵坑、办公室、锅炉房、净化间、发电机房、预处理间、沼液储池等各种建筑、构筑物。
以上建筑物的耐火等级均为一、二级，根据功能进行初级装修。
建筑物地上部分外墙均采用外墙涂料装饰，涂料颜色应与整个养殖场建筑相协调。
沼气工程总占地面积4650m2，辅助用房为砖混结构，包括办公室、锅炉房、净化间、发电机房、预处理间等共239m2；预处理池、计量加热池、中间水池为钢筋混凝土结构。
四、主要建筑材料
1）混凝土强度等级：
基础C30
素混凝土及垫层C15
2）钢筋：
ф12以下用HPB235级钢筋，
ф12及ф12以上用HRB335级。
钢板（预埋件）为Q235B.F
3）焊条：
E43焊接Q235钢或HPB235级钢筋
E50焊接Q235钢或HPB235级钢筋
4）砌体、砂浆：
±0.000以下用砖MU10
水泥砂浆M7.5
±0.000以上外墙用页岩砖MU10（容重不得大于6.0KN/m2）
混合砂浆M7.5
6）门：
阻燃塑钢平开门
窗：
阻燃塑钢推拉窗，净高1500
五、安全等级及设计使用年限
1）建筑结构安全等级：
二级
2）结构设计使用年限：
50年
3）建筑抗震设防类别：
丙类4级
4）地基基础设计等级：
乙级
5）框架抗震等级：
三级
六、自然条件
1）基本风压：
0.30KN/m2
地面粗糙度类别：
B类
2）抗震设防烈度：
八度设计地震分组第一组
七、地基基础
因为没有XX县XX畜禽养殖场提供的该建设场地地质勘测数据，本工程按地基承载力特征值为160KPa设计，采用100厚C15素混凝土。
八、单项工程的工艺设计说明
1.预处理池
进料池前设置格栅，除去杂草、纤维等大颗粒物，防止泵堵塞，进料池起到缓冲作用。
总容积：
52.8m3
有效容积：
45m3
结构尺寸：
4m×4m×3.3m
结构形式：
地下钢混
数量：
1座
配套设备：
格栅
型号：
SGS-20
栅距：
20mm、10mm
材质：
碳钢
数量：
1套
搅拌机
型号：
JBJ-3.0
功率：
3.0KW
数量：
一套
2.计量加热池
加热池调节控制进料浓度，对进料进行加温。
总容积：
52.8m3
有效容积：
45m3
结构尺寸：
4m×4m×3.3m
结构形式：
地下钢混
数量：
1座
配套设备：
搅拌机
型号：
JBJ-3.0
功率：
3.0KW
数量：
一套
3.泵坑
总容积：
30m3
结构尺寸：
3m×4m×2.5m
结构形式：
地下钢混
数量：
1座
配套设备：
切碎机：
型号：
M-Ovas
流量：
30m3/h
功率：
2.2kw
数量：
1台
进料泵
流量：
30m3/h
扬程：
20m
功率：
3.0
数量：
2台（一用一备）
4.厌氧反应器
采用CSTR反应器，采用中温发酵。
总容积：
1000m3
结构尺寸：
Φ12.22×8.4m
材质：
柔性热喷涂钢板
形式：
拼装
保温：
100mm玻璃丝棉
数量：
1座
配套设备：
搅拌机
型号：
JBJ-15
功率：
15KW
数量：
一套
5.中间水池
总容积：
52.8m3
有效容积：
45m3
结构尺寸：
4m×3m×3.3m
结构形式：
地下钢混
数量：
1座
配套设备：
沼液泵
型号：
WQ20-22-3.0
流量：
20m3/h
扬程：
22m
功率：
3.0KW
数量：
1台
固液分离机
型号：
LJF-III-B
处理量：
20m3/h
功率：
4.0KW
数量：
1台
6.沼液储池
沼液储池四周设计护栏。
有效容积：
3000m3
结构尺寸：
50m×26m×3.5m
结构形式：
防渗膜
数量：
1座
7.膜式双层贮气柜
贮气柜主要用于收集沼气池生产的沼气，保证压力稳定。
总容积：
350m3
结构尺寸：
Φ11.00×5.5m
结构形式：
双层膜式
数量：
1座
8.锅炉房
主要保证场
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