【正文】 距離符合沼氣生產的安全要求；（5）所選場址面積的大小，應能滿足生產要求，并有發(fā)展余地及預留空間。同時，由于沼氣站緊鄰新建的現代化奶牛養(yǎng)殖示范場，供水、供電可直接引自養(yǎng)殖場，供熱由緊鄰沼氣站新建的秸稈氣化站提供，水、暖、電的供應情況很好。項目將以沼氣工程為紐帶，把環(huán)境建設和資源循環(huán)利用有機的結合為一體，真正實現牛糞、污水的資源化利用，形成沒有污染的可持續(xù)發(fā)展的農業(yè)生態(tài)循環(huán)經濟體系。循環(huán)經濟理念循環(huán)經濟就是按照生態(tài)規(guī)律，利用自然資源和環(huán)境容量，實現經濟活動的生態(tài)化轉向。沼氣是優(yōu)質的可再生能源，沼氣發(fā)電、供熱聯產又為各項產業(yè)提供高品位的能源與動力保障，而沼渣和沼液直接作肥，可以促進當地種植業(yè)的發(fā)展，種植為養(yǎng)殖提供飼料，養(yǎng)殖為種植提供肥料，形成一個以生物燃氣為紐帶的種植、養(yǎng)殖、加工于一體的良性循環(huán)經濟模式。 工藝技術方案比選大量工程實例和研究表明，國內外養(yǎng)殖場糞污處理利用主要模式有2種：能源生態(tài)模式和能源環(huán)保模式。養(yǎng)殖場周圍環(huán)境容量大，環(huán)境不太敏感和排水要求不高的地區(qū)。沼液、沼渣進行綜合利用，建立以沼氣為紐帶的良性循環(huán)的生態(tài)系統，提高沼氣工程綜合效益。 工藝流程圖52 “能源環(huán)保模式”工藝流程圖工藝適用條件l 養(yǎng)殖場周圍沒有足夠的農田消納污水。l 厭氧、好氧產生的污泥經干化場濃縮脫水后可用于制作有機肥或作為菌種出售。l 工藝處理單元的效率高，工程規(guī)范化，管理、操作自動化水平高。缺點：l 工程投資較大，運行費用相對較高。本項目選用第一種工藝技術方案：能源生態(tài)模式。糞污在發(fā)酵池內進行厭氧發(fā)酵，生產沼氣。發(fā)酵池的出料間采用空氣攪拌，出料間亦設計成溢液方式。發(fā)酵池內采用連續(xù)厭氧發(fā)酵工藝（Plug Flow Reactor，簡稱PFR）為主藝，發(fā)酵溫度為中溫發(fā)酵。 工藝流程說明 (1) 糞污收集：牛舍糞污由刮板刮到舍主糞道，主糞道設沼液回沖閥，用沼液（或濃度調節(jié)部分和上清液）回沖主糞溝。發(fā)酵池內采用連續(xù)厭氧發(fā)酵工藝（Plug Flow Reactor，簡稱PFR）為主藝，發(fā)酵溫度為中溫發(fā)酵。 （2）升流式固體反應器(Upflow Solids Reactor，簡稱USR)升流式固體反應器是一種結構簡單、適用于高懸浮固體原料的反應器。由于該消化器結構簡單，運行費用低，處理效率高而引起人們的普遍興趣。該工藝的優(yōu)點為：除三相分離器外，消化器結構簡單，沒有攪拌裝置及供微生物附著的填料；長的SRT和MRT使其達到了很高的負荷率；顆粒污泥的形成，使微生物天然固定化，改善了微生物的環(huán)境條件，增加了工藝的穩(wěn)定性；出水的懸浮固體含量低。由于附著于纖維填料上的生物膜補充了污泥床上部微生物的不足，所以效益較高。甲烷的發(fā)熱值很高，達5500～5800kcal/m3。表51 沼氣主要成分表成 分CH4CO2N2O2H2S其他含量（%）5839甲烷化學性質：甲烷是一種簡單的碳氫化合物，化學性質極為穩(wěn)定，在水中的溶解度很低?！?。本項目所用原料為牧場進行沼氣發(fā)電產生的沼渣和沼液，沼氣發(fā)電是采用厭氧發(fā)酵工藝，經過此工藝產生的沼渣和沼液的臭味濃度極小。若要提高產氣效率需外加其它能源以維持中溫或近厭氧消化。沼氣發(fā)電系統包括室外部分沼氣輸送、凈化和儲存過程，室內部分燃氣發(fā)電機組、循環(huán)冷卻系統、送配電系統和尾氣處理等。由于沼氣經過脫硫處理，發(fā)電機尾氣直接通過15m高排氣筒排放。沼氣通過脫硫系統除去H2S，再進入穩(wěn)壓系統調節(jié)穩(wěn)定沼氣的流量與壓力，再進入發(fā)電機組發(fā)電。沼氣脫硫及再生原理為：Fe2O3該分離器除濕效果高，可以滿足純沼氣發(fā)電機對沼氣的氣質要求，沼氣濕度≤80%。，16000 m3沼氣每天可發(fā)電量為25600kW在集水池中設2臺污水提升泵，型號AS302CB，泵流量42 m3/h，揚程11m，功率3 KW。 厭氧消化池厭氧消化池設計參數為：進入沼氣發(fā)酵池每天的糞污量為1040噸，除去夏季牛舍噴淋水，所以厭氧消化池的糞污量為1040250=790 t/d。牛床墊料：(天頭)，90 Nm3/d(約90t/d)，含水率為65%。按進料濃度9%計算，全年平均每天進料量為1040t，經過發(fā)酵和固液分離后，%；每天產生沼渣81噸，TS含量35%。采用熱電聯供沼氣發(fā)電機組，進行熱電聯產。配置3臺500Kw沼氣發(fā)電機組（三用一備），16000 m3沼氣每天可發(fā)電量為25600kW目前，國產沼氣發(fā)電機可把沼氣中總含能量的30%左右的能量轉化成電能，40%左右可以以余熱的形式回收，對沼氣的能源利用效率為70%。 火炬系統本工程采用全封閉內燃式沼氣火炬，型號：YSHJB160，機械通風助燃半內燃式沼氣火炬。防止燃燒系統高溫產生NOx?；鹁鏋閼敉馐皆O計，全天候運行。沼氣燃燒器采用雙阻火技術，保證沼氣燃燒在任何情況下不回火，點火放散安全。因為考慮到戶外運行外，系統防風、防雨結構。b.《火力發(fā)電廠初步設計文件內容深度規(guī)定》。本工程電氣部分的設計范圍主要包括電氣主接線、設備選擇、廠用電接線及布置、電氣設備布置、過電壓保護及接地、照明及檢修網絡、廠內通信、電纜設施及相應的保護控制系統。機組采用發(fā)電機一變壓器組接入10kV配電裝置。這種接線可使10kV廠用電系統滿足可靠性和靈活性的要求，同時使得廠用電系統的保護及自動化裝置配置更加簡單標準。一回10 kV聯絡線與系統并網運行，供電可靠性較高。遠動通信介質采用光纖，一主一備兩個通道接入地區(qū)電力通信系統。主變壓器：雙卷強油風冷變壓器：SFP91500/10。（2） 低壓廠用電系統中性點采用直接接地方式。不停電電源裝置布置于電氣主控室。在逆變器故障時，靜態(tài)開關自動切換至旁路系統，由另一低壓廠用電源向配電盤供電。二次線、繼電保護裝置（1）控制系統采用電氣主控室的控制方式。（3）保 護發(fā)變組、升壓變及低壓廠用變壓器保護采用微機型保護裝置，集中組屏，布置于電氣主控室。（5）機組啟/停機發(fā)電機啟動時，必要的人工準備完成后計算機監(jiān)控系統將把所有必要的系統投入。事故停機時，保護裝置動作，關閉主汽門、跳開主變低壓側斷路器、跳開廠用電進線開關，將廠用電切換到啟動/備用電源上，實現機組的安全停機。照明及檢修網絡（1）照明按《火力發(fā)電廠和變電所照明設計技術規(guī)定》進行設計。（2）主廠房高度設有專用的檢修網絡，引自380V動力中心。DCS系統以CRT和鍵盤操作作為主要監(jiān)視操作手段。1設備選型表55 發(fā)電設備一覽表 序 號設 備 名 稱型 號 及 規(guī) 格單 位數 量備注1沼氣發(fā)電機組500GFNK1500kW套32用1備發(fā)電機控制屏設備自帶套1表56 國產用電設備一覽表 序 號設 備 名 稱型 號 及 規(guī) 格單 位數 量備 注1高壓開關柜KYN12臺62升壓變壓器SFP9500/10 500KVA臺13低壓配電屏GCS臺44照明配電箱XRM102臺25計算機控制系統DCS套1 余熱回收系統及能量平衡計算本工程將發(fā)電余熱用于沼氣發(fā)酵工序的加熱料液和保溫厭氧消化罐，從而保證了沼氣工程常年高效率的穩(wěn)定運行。在標準狀態(tài)下（0℃， kPa）， MJ。本工程采用國產發(fā)電機組。（1）電能轉換計算該系統每天產沼氣16000 m3。 （3）熱能供需平衡計算物料增溫是中溫厭氧消化的重要條件，為保證消化池在35℃條件下正常運行，需要對物料進行升溫。建構筑物的設計滿足生產的要求和建筑防火設計規(guī)范的要求，做到安全運行，經濟合理，操作、檢修、安裝方便。根據當地冬季最冷月氣溫情況，混合糞污溫度取5℃。h，則每天可發(fā)電總量為：16000 = 25600 kW采用熱電聯供沼氣發(fā)電機組，進行熱電聯產。如采用進口發(fā)電機組，發(fā)電機效率可達到38%，熱效率42%，總效率可達80%（如圖所示）。發(fā)電機煙氣（尾氣）溫度可達500多度本工程利用廢熱鍋爐回收其余熱，鍋爐產生蒸汽送到發(fā)酵工序。1通訊 為與外界聯系，本工程需引外線電話2部。本工程擬采用機、電集中控制的方式，機、電控制設控制室，負責發(fā)電設備的控制,輔助系統在各自車間設就地控制室?？刂剖艺彰鞑捎冒l(fā)光帶形式，并加裝兩盞或以上的長明燈，由UPS供電。 高大廠房和辦公樓層面敷設避雷帶防直擊雷。機組并網后計算機監(jiān)控系統操作廠用電由啟動/備和電源快速切換到廠用電源上。（4）同期系統本期設置微機型自動準同期裝置，微機型自動準同期裝置由計算機監(jiān)控系統發(fā)出同期命令，自動準同期裝置自動調節(jié)發(fā)電機的電壓、頻率，當同期條件滿足時自動發(fā)出合閘令。廠用電系統裝設微機型備用電源自投(快切)裝置，實現廠用與備用電源的正常/事故切換，廠用電源事故切換時采用快速切換為主、慢速切換為備用的方式。電氣設備布置本工程變配電室布置在沼氣發(fā)電機房一側，發(fā)電機房為280平方米，變配電室80平方米。正常運行時由低壓廠用段供電給整流器，再經逆變器變?yōu)閱蜗?20V向配電盤供電。380V開關柜選擇GCS型低壓抽屜式開關柜。廠用電接線及布置（1）廠用電電壓采用10kV和380/220V兩種電壓等級。設備選擇主要設備選型如下：。10kV接線為單母接線，發(fā)電機組第一解列點為10kV聯絡開關，設微機型低周低壓解列及10kV線路保護，后備解列點設置在發(fā)電機出口開關。沼氣發(fā)電機組性能如下：適用燃汽： 各種沼氣發(fā)電機型號: IFC54566TA42相數與接法: 三相四線 星型額定功率: 500kW額定電壓: 400V額定頻率: 50HZ額定轉速: 1000r/min功率因數: 后冷器進水溫度： 32攝氏度煙氣溫度： 小于550攝氏度發(fā)電效率： 使用年限： 10年與電網的聯接工程裝機容量為1000kW。在本期工程中10kV接線為單母線接線，10kV備用電源由地區(qū)10kV供電系統取得，電廠起動時由主變倒送電提供起動電源。根據系統專業(yè)資料，電氣主接線為10kW單母線接線。本工程為沼氣發(fā)電綜合利用工程，新建3臺500kW專用沼氣發(fā)電機組（兩用一備）及配套廢熱鍋爐。外型美觀大方、燃燒充分。內燃式沼氣火炬，無一點火焰，黑煙為0。（注：供氣管道上得安裝有3套德國進口壓力檢測器,它在工作時發(fā)出不同的壓力檢測信號，能達到無人看守的情況下自動壓力檢測，自動運行點火）。強制鼓風，微電腦程序化控制，自動點火，火焰自動跟蹤檢測，熄火自動保護，燃燒塔內環(huán)境燃燒溫度自動控制鼓風量與燃料燃燒量自動配置。采用多孔燃氣噴頭，杯式穩(wěn)焰，一，二次配風方式。余熱可以用于厭氧發(fā)酵罐的增溫及沼渣干燥。由牛糞污水厭氧消化處理后所產生的沼氣是一種優(yōu)質的生物氣體能源。機組產生的余熱作為熱源，冬季用于厭氧進料的增溫、厭氧罐體的保溫。在沼液儲存池內設沼液提升泵1臺，型號WQ20254，泵流量20 m3/h，揚程25m，功率40kW。由于墊料與牛糞便的消化率不一樣，固液分離的效果也不一樣，故分開計算。分為八組獨立的沼氣池，每組有效容積2363 m3。 調節(jié)池設計調節(jié)池總容積576 m3,有效容積500 m3,水力停留(HRT) 。每臺發(fā)電機組每天消耗沼氣量8000 m3，因此，需要配備三臺發(fā)電機組，選用勝利油田勝利動力機械集團有限公司生產的500KW沼氣發(fā)電機組三臺（二用一備）在集水池前的溝道安裝1臺格柵機，格柵機型號HF1000型，柵條寬5m，柵條間距5mm，流量200—300m3/ h，轉速2m/min，功率2kw。每天牛糞干物質的產量為63t(不計牛床墊料)， m3的系數計算，結合當地氣候條件每天可產沼氣量為：16000 m3。目前馬鞍山蒙牛牧場大型沼氣工程已投入運轉，采用此種脫硫工藝不會對環(huán)境造成二次污染，經處理后沼氣中H2S含量≤1000ppm，滿足發(fā)電機組要求。本項目沼氣脫硫采用干法脫硫工藝，使用FJC型脫硫系統對沼氣進行凈化，該脫硫系統是以氧化鐵為主要活性組份，可再生。通過濕式厭氧產生的沼氣中含有一定量的硫化氫和水汽，硫化氫是一種酸性氣體，對管道、儀表和發(fā)電機等設備有腐蝕性，其燃燒后產生二氧化硫對環(huán)境造成污染；水汽對燃氣發(fā)電機的正常運行有一定危害。凈化的沼氣經送配氣系統送沼氣發(fā)電機組做燃料，項目采用的3臺沼氣發(fā)電機組。本工程將產生的沼氣用于發(fā)電，發(fā)電余熱通過廢熱鍋爐產生蒸汽加熱料液和保溫厭氧消化罐，從而保證了沼氣工程常年高效率的穩(wěn)定運行。液體有機肥生產流程如下：G2沼液過濾發(fā)酵沉降過濾配料入庫灌裝檢驗圖55 液態(tài)有機肥料生產工藝流程圖注：廢氣：G2——惡臭；沼液經過濾后進行好氧發(fā)酵，形成無臭味液體，在經過沉降、過濾后，根據植物營養(yǎng)理論，進行科學配比植物生長發(fā)育必須的營養(yǎng)元素，形成液體有機肥料。沼氣本身是一種無色、有小毒、略帶臭味的混合氣體，其主要原因是沼氣中含有少量的一氧化碳（CO）和氨（NH3）所造成的?！?，；所以在常溫壓下，甲烷不能液化，只能以氣體存在。甲烷中因含有二氧化碳等不可燃氣體，其抗爆性能好，辛烷值較高，是一種良好的動力燃料。結合以上分析，綜合考慮運行穩(wěn)定性、沼氣產率、投資與運行成本等多種因素，本工程適宜PFR連續(xù)厭氧發(fā)酵工藝。 （4）污泥床濾器(UBF) 它是將UASB和厭氧濾器結合