1、沼气工程工程设计方案目 录第一章 工程概况- 1 -1.1项目概况- 1 -1.2项目内容及规模- 1 -1.3设计目标- 1 -1.4工程投资- 1 -1.5占地面积- 2 -1.6建设工期- 2 -第2章 编制依据- 3 -2.1相关国家法律、法规和政策- 3 -2.2相关规范与标准- 3 -2.3其他依据- 4 -第3章 编制原则- 5 -3.1技术先进性、可靠性和适应性原则- 5 -3.2经济效益最大化原则- 5 -3.3环境和社会效益最大化原则- 5 -第4章 工艺技术方案- 6 -4.1工艺设计方案- 6 -4.1.1工艺流程- 6 -4.1.2工艺流程说明- 6 -4.1.3沼气2、利用- 7 -4.1.4沼渣沼液的处理和利用- 7 -4.2 工艺设计计算- 7 -4.2.1 沼气发酵系统设计计算- 7 -4.2.2 沼气产量计算- 7 -第5章 站址选择- 8 -5.1选址原则- 8 -5.1.1 符合卫生防疫要求- 8 -5.1.2 符合城镇建设规划要求- 8 -5.1.3节约投资降低成本、提高经济效益- 8 -5.2选址方案- 8 -第6章 总图设计- 9 -6.1平面布置- 9 -6.2总体设计- 9 -第7章 工艺设计- 11 -7.1预处理单元- 11 -7.2沼气单元- 12 -7.3后处理单元- 13 -7.4配套设施- 14 -第8章 投资概算及效益分析3、- 16 -8.1工程投资估算- 16 -13.2运行成本- 17 -第一章 工程概况1.1项目概况略1.2项目内容及规模容积600m3的USR厌氧反应器一座及其相关的配套设施；沼气站内（包括预处理、反应罐、净化系统），站外设施不属于本方案范畴。1.3设计目标（1）日处理粪污：36m3；（2）发酵料液TS浓度：6%；（3）发酵罐投料体积比：90%；（4）水力滞留期：15 d；（5）发酵温度：352；（6）有效容积产气率：不小于0.8 m3/m3d（7）产气量：432 m3/d（8）设计压力：4kpa（9）地基构筑物荷载标准值：2.5kN/m2 （10）工程执行规模化畜禽养殖场沼气工程设计规范（4、NY T1222 -2006）标准1.4工程投资工程投资概算总计：59.1万元，其中：土建工程：12.1万元；设备采购：36万元；工程安装：8万元；其他费用：3万元。1.5占地面积总工程占地面积2000m2，约3亩。1.6建设工期6个月第2章 编制依据2.1相关国家法律、法规和政策（1）中华人民共和国环境保护法（2）中华人民共和国可再生能源法（3）畜禽养殖污染物防治管理办法（4）中华人民共和国农业技术推广法（5）中华人民共和国电力法（6）中华人民共和国节约能源法（7）中华人民共和国循环经济法（8）资源综合利用条例（9）中共中央国务院关于积极开展现代农业扎实推进社会主义新农村建设的若干意见（105、）关于发展生物能源和生物化工财税扶持政策的实施意见（11）“十二五”资源综合利用指导意见2.2相关规范与标准（1）沼气工程技术规范（NY/T1220-2006）（2）畜禽养殖业污染物排放标准（GB18596-2001）（3）污水综合排放标准（GB8978-1996）（4）建筑设计防火规范（GB50016-2006）（5）中、小型集约化养殖场建设的国家标准（GBT17824.1-1999）（6）畜禽养殖业污染物排放标准（GB18596-2001）（7）建筑结构荷载规范（GB50009-2001）（8）钢结构设计规范（GB50017-2003）（9）混凝土结构设计规范（GB50010-2002）（6、10）建筑抗震设计规范（GB50011-2001）（11）工业与民用建筑供配电系统设计规范（GB50052-1995）（12）砌体结构设计规范（GB50003-2001）2.3其他依据（1）业主提供的资料及其要求；（2）在沼气工程领域的部分应用案例；第3章 编制原则3.1技术先进性、可靠性和适应性原则（1）根据场区实际情况，选择最先进的工艺方案。（2）根据当地的实际情况，选择有成功案例的工程方案，确保工程可以长期稳定运行。（3）根据业主经济条件和操作人员技能水平，选择最适宜的方案，便于实际运行和维护。3.2经济效益最大化原则（1）在保证技术先进性的基础上，优化工艺和各个单元设计，降低一次性投资7、，确保最佳性价比和最短的投资回收期。（2）遵循循环经济指导思想，对整个场区进行能流物流分析和设计，确保沼气工程为企业带来整体最大效益。3.3环境和社会效益最大化原则（1）对产品（沼气、沼渣、沼液）进行充分利用，并注重外观设计和绿化美化，使站区与场区总体环境协调统一。（2）设计和实施过程中遵守国家及地方有关法律法规和产业政策，保证工程符合地方环境、经济和社会发展规划，工程建成后可改善企业自身用电和周边农业用肥，并发挥示范作用，带动地方经济和社会发展。第4章 工艺技术方案4.1工艺设计方案4.1.1工艺流程众品种猪场属暖温带半湿润气候区，四季分明，春秋短促，冬夏两季较长。年平均气温9C，一月份最冷8、，平均气温为3.7C，七月最热，平均气温为25.2C，年平均降雨量400毫米。无霜期160天。考虑到节能和保证稳定供气（尤其是冬季供气）的要求，本项目采用中温发酵工艺（33-35）。结合以上所述，经综合比较，本工程拟选择技术成熟、运行稳定的USR工艺工艺流程如图4-1所示。沼液贮池USR一体化厌氧反应器热水锅炉格栅冲洗废水集污池调节池沼气沼渣贮池粪便供户4.1.2工艺流程说明猪场的粪便冲洗水经格栅去除较大杂物后和搜集后的粪便进入集污池，通过提升泵进入调节池，在此调节水质水量，调节池内设置搅拌机，使物料充分混合均匀，以防止粪污沉积。搅拌到一定程度的粪污，经过进料泵输送到USR一体化反应器，在反应9、器中，通过中温发酵，利用厌氧微生物新陈代谢作用，将大部分有机物去除，产生大量沼气、沼渣、沼液。利用热水锅炉来保证调节池及厌氧反应器罐体内物料的发酵温度。产生的沼气储存于贮气柜，经脱水脱硫并调节压力后经阻火器向外供气。4.1.3沼气利用1m3沼气的热值相当于0.714kg标煤，本工程产出的沼气沼气用处业主自行设计、施工。4.1.4沼渣沼液的处理和利用业主自行设计、施工。4.2 工艺设计计算4.2.1 沼气发酵系统设计计算养殖场日常粪污约36t。采用尿泡粪工艺，USR投料的干物质按6%计算，根据USR通常的水力停留时间，本方案的USR反应器有效容积为540m3，水力停留为15天。4.2.2 沼气产10、量计算该养殖场每天投入USR反应器粪污液为36m3，其中干物质量含量6%，容器产气率0.8 m3/m3d计算，每天可产沼气432m3。 第5章 站址选择5.1选址原则5.1.1 符合卫生防疫要求为防止畜禽粪便中的病原体传播疾病，项目选址应与居民区、食品类加工企业和畜禽养殖场有一定的距离，尽量选在下风向，并设置专用原料运输通道，防止病原体传播。5.1.2 符合城镇建设规划要求项目位置的选择应服从城镇建设规划、地区规划和行业规划，远离人口稠密区，远离环境敏感区，如水源区、河流上游地区、上风向区、自然保护区、风景旅游区等。同时考虑要选择有一定的坡度、排水良好的地方。5.1.3节约投资降低成本、提高经11、济效益 选择交通运输便利，各方面条件（如水、电、路等）较好的场地，以节约基本建设投资，降低工程造价，节约成本，提高经济效益。5.2选址方案略第6章 总图设计6.1平面布置（1）满足人流（生产和参观人员流动）、物流（物料、煤炭、灰渣和沼渣沼液的运输）和能流（沼气输配和发电）这“三流”的安全性、独立性和合理性；（2）要求满足沼气站同站外的养殖场整体环境风格和业主的企业文化理念等大环境的协调一致；（3）本着节省投资、布置紧凑、工艺流畅、便于建设实施的原则，按功能区分布布置，一次规划用地，充分考虑到业主远期发展的需要。6.2总体设计（1）沼气工程的总体布置应考虑到养殖场远期生产规模扩展的可能性，如必要12、，应依此作出分期建设方案。（2）总体布局应满足沼气工程工艺的要求，布置紧凑，便于施工、运行和管理。应结合地形、气象和地质条件等因素，经过技术经济分析确定。（3）竖向设计应充分利用原有地形坡度，并达到排水畅通，降低能耗、土方平衡的要求。（4）构筑物的间距应紧凑、合理，并应满足施工、设备安装与维护、安全的要求。（5）附属建筑物宜集中布置，并应与生产设备和处理构筑物保持一定距离。（6）厌氧消化器、储气柜、输气管道的设计及防火要求见建筑设计防火规范GB50016-2006中的相关规定。（7）平面布置应留有汽车进出通道，各建筑物间应留有连接通道，其设计应符合下列要求：主要车行道的宽度：单车道为3m，双车13、道为5m，并应有回车道。车行道转弯半径不小于6m；人行道的宽度为1m-1.5m；通向建筑物顶端的扶梯与水平面夹角不大于40，其宽度0.8-1.0m；绿地面积不宜小于总面积的30%。；（8）沼气工程应设置围墙（栏）。（9）主要畜禽污水处理设施应设置溢流口、排泥管、排空阀和检修人孔。厌氧消化器应设有人孔，确保装置正常运转。（10）应配置简单的化验设备和必要的仪器、仪表、自动控制设备和沼气流量计。（11）沼气工程应有保温防冻措施。（12）沼气工程的安全、防爆、防雷与接地参照生产过程安全卫生要求总则GB12801-91、城镇燃气设计规范GB50028-2006、建筑设计防火规范GB50016-200614、建构物防雷设计规范GB50057-2000、工业与民用电力装置的接地设计规范GBJ65-83等的相关规定执行。及时排出沼气站，保证沼气站内不积水。主要道路两侧设绿篱，距绿篱1米处种植乔木，其它空地铺草坪。此处由业主负责，不含在第7章 工艺设计7.1预处理单元（1）集污池结构形式：采用地上砖砼结构，采用C30钢筋混凝土、M7.5水泥砂浆，钢筋等级采用HPB235级、HRB335级、HRB400钢筋，砂浆采用M7.5的水泥砂浆，底板100mm垫层采用C15素混凝土。工艺尺寸：3.0m3.0m3.0m。数量：1座配套设备：潜污泵规格：Q15m3/h，H15m配自动耦合装置数量：1台（2）酸化调节池15、对水质水量进行调节。池体由混凝土浇筑和覆盖，内部做防水处理，池内设潜水搅拌机，并配水力搅拌，使调配均匀的粪污充分调节，以防止污泥沉积。工艺尺寸：3.0m3.0m3.0m，与沼液贮池并建，共有池壁。结构形式：采用地下砖混结构，采用C30钢筋混凝土、M7.5水泥砂浆，钢筋等级采用HPB235级、HRB335级、HRB400钢筋，砂浆采用M7.5的水泥砂浆，底板100mm垫层采用C15素混凝土。数量：1座配套设备：切割泵规格：Q15m3/h，H22m配自动耦合装置数量：1台搅拌机规格：非标件现场制作，电机2.2kW,转速4050转/分数量：1台7.2沼气单元（1）USR一体化厌氧反应器容积为600m16、3的USR厌氧反应罐一座，罐体罐体采用钢板焊接而成，圆柱形，罐内有换热系统、喷淋系统、循环系统，罐体进行强化保温。罐体基础10.6m，厚度0.6m，采用C30钢筋混凝土，钢筋等级采用HPB235级、HRB335级、HRB400钢筋，砂浆采用M7.5的水泥砂浆，底板100mm垫层采用C15素混凝土。工艺尺寸：9.68.25，容积：600m3数量：1座产气量：432m3/d进料浓度：6%发酵温度：352配套设备：水力回流搅拌、消沫系统，各1套污泥泵规格： Q15m3/h，H22m数量：1台加热盘管，1套布水器、排泥管，各1套爬梯、防雷系统增压风机型号：LSR-100-0.75功率：0.75kw数量17、：1台（2）水封井工艺尺寸：0.6m2.5m结构形式：采用钢结构防腐，便于维护和排污。数量：1个7.3后处理单元（1）贮气柜贮气柜采用新型双层耐腐塑胶气膜，与USR反应器为一体，安装与反应器上部，节省投资，节省占地面积。气膜有效容积为200m3，加上反应器上部空间，实际贮气可达300m3。（2）沼渣沼液池厌氧反应后的沼渣、沼液进入沼渣沼液池暂时储存。工艺尺寸：8 m3m3m结构形式：采用地下砖混结构，采用C30钢筋混凝土、M7.5水泥砂浆，钢筋等级采用HPB235级、HRB335级、HRB400钢筋，砂浆采用M7.5的水泥砂浆，底板100mm垫层采用C15素混凝土。数量：1座7.4配套设施（118、）锅炉房尺寸：LBH=4.0 m4.0m4.0 m结构：地上砖混结构，基础形式采用条形基础，屋顶为110mm厚现浇钢筋混凝土现浇板，墙体为240mm厚，墙体为M7.5混合砂浆砌筑MU10砖而成。标高4.5m处圈梁240mm*180mm、基础顶至女儿墙的构造柱尺寸为240*240，且圈梁和构造柱的相关点构造严格按02YG001-1执行。数量：1间配套设备：常压燃煤热水锅炉及配套阀门管件数量：1套（2）综合设备间尺寸：LBH=5m3 m3.5 m结构：地上砖混结构，基础形式采用条形基础，屋顶为110mm厚现浇钢筋混凝土现浇板，墙体为240mm厚，墙体为M7.5混合砂浆砌筑MU10砖而成。标高3.319、m处圈梁240mm*180mm、基础顶至女儿墙的构造柱尺寸为240*240，且圈梁和构造柱的相关点构造严格按02YG001-1执行。数量：3间气水分离器，型号：TRQF-600，数量：1台脱硫器，型号：TRTL-600，体积：600820数量：1套罐内装氧化铁脱硫剂，主要反应式为：Fe2O3H2O+3H2S=Fe2S3H2O+3H2O +63KJ2Fe2S3H2O+3O2=2Fe2O3H2O+6S +609KJ经过脱硫罐后，沼气中所含H2S量小于20mg/m3。膜式流量表，型号：YF108，数量：1套阻火器，数量：1台电控柜数量：1套数量：1间第8章 投资概算及效益分析8.1工程投资估算表8-20、1 工程投资估算表 单位：万元序号名称规格数量单价合价备注一、土建构筑物1集污池3.03.03.0m1座0.50.5地下砖混结构2调节池3.03.03.0m1座0.50.5地下砖混结构3USR基础10.60.5m1座5.15.1钢砼结构4沼液池8.03.03.0m1座1.51.5地下砖混结构5设备间15.03.53.0m52.5m23.23.2砖混结构6锅炉房4.04.04.0m16m21.31.3砖混结构合计12.1二、设备材料1平面格栅B=400，b=5mm1台0.20.2碳钢防腐2潜污泵Q15m3/h，H15m配自动耦合装置1台0.60.63切割泵Q15m3/h，H22m配自动耦合装置121、台1.11.14循环泵Q15m3/h，H22m配自动耦合装置1台0.80.85USR罐体9.68.25，配爬梯、避雷系统1套9.89.8钢制防腐6气模200m31套6.66.67保温1套4.14.18热水锅炉0.3t常压锅炉，泵1套2.12.19阻火器1套0.30.310脱水器1套0.50.511脱硫器1套0.60.6含脱硫剂12增压风机LSR100，0.75kw1套1.11.113电控柜带PLC 1台3.203.214管、阀、线缆5.0合计36三、工程投资1土建投资12.12设备材料363安装费85其他费用36合计59.1工程投资概算总计：59.1万元，其中：土建工程：12.1万元；设备采购：36万元；工程安装：8万元；其他费用：3万元。13.2运行成本日运行成本计算如下：（1）电费本工程运行功率为20.5千瓦，均为380/220低压设备，单机容量最大为5.5千瓦，日耗电量为90千瓦时，电费按0.6元/kW.h计。E1=900.6/432=0.125元/ m3d（沼气）（2）人工费E2=3人60元/432=0.416元/m3d（沼气）（3）总运行费用为：E=E1+E2 =0.541元/m3d（沼气）- 18 -