【正文】 目涉及的市場環(huán)境主要包括 沼氣發(fā)電 市場及沼渣肥料市場兩個方面。我國在國民經濟中 期發(fā)展規(guī)劃中，已提出在 2020 年將綠色電力的比例提高到10%以上的目標。日益高漲的有機農產品貿易和消費需求得益于人類 對生態(tài)環(huán)境和自身健康的關注。許多地區(qū)由于長大豐市 海豐奶牛場沼氣發(fā)電工程 可研報告 杭州能源環(huán)境工程有限公司 13 期施用單一化肥，有機肥施用量不足 10%，從而造成土壤板結、環(huán)境污染、作物品質下降。 據(jù)有關資料，我國 有機肥料 的用量 若能 達 到化肥使用量的 10％，其市場容量 便將達到 1400 萬 噸。 沼肥的銷售方案 用沼肥肥效長、果實品質好，是安全糧食和綠色食品生產的理想有機肥。其主要選址原則包括： （ 1） 符合國家政策和生態(tài)能源產業(yè)發(fā)展規(guī)劃； （ 2） 滿足項目對 發(fā)酵 原料、供熱 供 電的供應需求； （ 3） 交通方便，運輸條件優(yōu)越； （ 4） 充分利用地形地貌，地質條件符合要求； （ 5） 滿足養(yǎng)殖 場 的防疫要求，并遠離水源； （ 6） 基礎條件適合與沼氣工程的特定生產需要和排放要求； （ 7） 有可供利用的社會基礎設施和協(xié)作條件。冬季凍土深度，據(jù)統(tǒng)計歷年來凍土最大值 31cm（ 1963 年 1 月28 日）近二十年來最大凍土深度為 14cm（ 1999 年 12 月 23 日）。海岸線 112 公里，沿海灘涂面積 10 萬 公頃，是亞洲最大的一片灘涂濕地，被聯(lián)合國列入世界重要濕地目錄。西邊有沿海高速公路貫通南北，距上海約 250 公里路程。 大豐市 海豐奶牛場沼氣發(fā)電工程 可研報告 杭州能源環(huán)境工程有限公司 16 第 6 章 工藝技術方案分析 項目的指導原則 以 “ 整體、協(xié)調、循環(huán)、再生 ” 為 總的指導思想 ， 按照“減量化、無害化、資源化、生態(tài)化”的原則，建設 沼 氣發(fā)電 示范項目典型。 通過對 沼 氣的有效利用，減少溫室氣體排放，積極應對氣候變化。 種植、養(yǎng)殖、加工的協(xié)調發(fā)展 通過種植、養(yǎng)殖、加工業(yè)的有效結合，實現(xiàn)廢棄物的回收利用，每年可消化掉場 區(qū)所產生的所有 牛糞和 高濃度有機廢水 。d ，產尿 30 kg/頭 則本項目： 糞便量： 成年奶牛糞便量 ： 6969 頭 30 kg/頭 d ＝ t/d 合計牛尿量： 240 t/d 按照每頭泌乳牛每天擠奶時的沖洗水為 30 kg計算，則整個奶牛養(yǎng)殖場沖洗污水量為： 5575 頭 30 kg/頭 厭氧階段消耗量為 t，該部分 TS 消耗是生物質能轉化、沼氣生產的主體。沼渣含水率為70%左右，每天沼渣干物質產量為 t/d，則沼渣產量為 t/d。 沼液產量為 t/d，其中含水量為 579 t/d，含干物質量為 t/d，含固率為 %。 產生的沼氣經 生物脫硫、脫水凈化 后 進入 熱電聯(lián)產的沼氣發(fā)電機組 ，產生的 電 能上網(wǎng)，發(fā)電機余熱回收利用，用于厭氧罐增溫和沼渣干燥。 厭氧消化工藝 沼氣 發(fā)電上網(wǎng) 混合糞污 勻漿 水解池 厭氧反應器 CSTR 固液 分離機 固態(tài)有機肥 用作農作物、果園、 飼料地等液態(tài)有機肥 生物脫硫 貯氣柜 發(fā)電機 余熱利用 后發(fā)酵池 沼液池 氧化塘 大豐市 海豐奶牛場沼氣發(fā)電工程 可研報告 杭州能源環(huán)境工程有限公司 21 厭氧消化工藝包括進料單元、厭氧 消化單元 、沼氣貯存 等構成。它在 沼氣 發(fā)酵罐內采用攪拌和加溫技術，這是 沼氣 發(fā)酵工藝中的一項重要技術突破。一般適宜于以產沼氣為主，有使用液態(tài)有機肥（水肥）習慣的地區(qū)。而且，還可以破除浮渣，防止結殼。 為了保證厭氧反應在冬季仍可正常運行，必須對系統(tǒng)實施增溫和整體保溫措施 。 增溫的熱源來自熱電聯(lián)供發(fā)電機組產生的余熱；在罐體內設置加熱管，發(fā)電機余熱經交換管交換熱量，實現(xiàn)對罐體的增溫。固液分離出水（沼液）溢流進入沼液儲池，固液分離機可以使沼渣含水率降至 70%以下 運送至有機肥 堆場 貯存，供農田和飼料地使用 。 沼氣凈化與貯存工藝 沼氣凈化工藝 厭氧發(fā)酵罐剛產出的沼氣是含飽和水蒸氣的混合氣體，除含有氣體燃料 CH4 和CO2 外，還含有 H2S 和懸浮的顆粒狀雜質。 本工程擬采用生物脫硫法對沼氣進行脫硫處理。 沼氣儲存工藝 本工程選擇 雙膜干式 貯氣柜 貯存沼氣 。并配有超聲波測距儀，自動調節(jié)和控制沼氣的貯存量。h（ 1 kW 余熱可以用于厭氧發(fā)酵罐的增溫 及沼渣干燥 。采用熱電聯(lián)供沼氣發(fā)電機組，進行熱電聯(lián)產。h，則每天可發(fā)電總量為： 10800 2 = 21600 kW 根據(jù)當?shù)?冬季最冷月 氣溫情況， 混合 糞污溫度取 5℃ 。 容 積： 1000 m3 池 數(shù)： 1 座 構造形式： 地上 鋼砼結構 主要設備： 勻漿池 攪拌機 功 能：將池內糞與水充分攪拌 。 數(shù) 量： 2 座 尺 寸 ： Φ20 m 18m， 球冠頂總高度 20 m 總 容 積： 6,000 m3 2 座 有效液位： 17m 停留時間： 18 d 發(fā)酵溫度： 中溫 35℃ 裝置產氣率： m3/m3 功 率： kW 數(shù) 量： 2 臺（每座罐 1 臺） 厭氧 回流泵（ 兼 排 砂 泵 ） 功 能： 循環(huán)回流厭氧罐料液，并 去除厭氧罐底部的 沉渣泥 砂 。 后發(fā)酵池 功 能：后續(xù)厭氧消化 ， 池 頂 上面加膜收集 產生的尾 氣 ， 防止沼氣泄 漏 。雙膜干式貯氣柜 由外膜、內膜、底膜和混凝土基礎組成，內膜與底膜圍成的內腔用于貯存沼氣，外膜和內膜之間氣密。貯氣柜可抗紫外線、防泄漏，膜不與 沼氣 發(fā)生反應或受影響，抗拉伸強度強 ， 適用溫度 為 30~60 ℃ 。 沼氣發(fā)電 及余熱利用 系統(tǒng) 沼氣發(fā)電機組 功 能：以沼氣為燃料發(fā)電，熱電聯(lián)產。 型 號： 80HG5032 流 量： 50 m3/h 揚 程： 32 m 功 率： kW 數(shù) 量： 2 臺 沼氣熱水鍋爐 功 能：利用部分沼氣提供熱能以用于物料增溫 。 面 積： 60 m2 結 構： 磚混 結構 數(shù) 量： 1 間 熱水循環(huán)泵房 功 能：放置 熱水循環(huán) 泵等。 面 積： 60 m2 結 構： 磚混 結構 數(shù) 量： 1 間 厭氧操作間 功 能： 放置厭氧消化罐與沼氣貯氣 柜 間的所有管道、閥門以及配套設備。h/m3 沼氣 發(fā)電機組每日發(fā)電時間： 24 h 裝機容量： 1064 kW（配備余熱回收裝置） 余熱回收裝置： 1 套 可供熱能： 85945 MJ/d 熱水貯罐 功 能：貯存發(fā)電機組余熱及對厭氧罐進行增溫換熱 。 防泄漏裝置：當貯氣柜內沼氣貯滿 時，能將多余沼氣送至沼氣鍋爐，自動點火燃燒。貯氣柜設防爆鼓風機，風機可自動調節(jié) 氣體的進/出量，以保持氣柜內氣壓穩(wěn)定。 功 率： 4 kW 數(shù) 量： 6 臺 沼液池 功 能：貯存沼液 容 積： 17,000 m3 結 構：水工膜防滲 護坡 結構 停留時間： 20 d 數(shù) 量： 1 座 氧化塘 功 能：利用好氧微生物對多余沼液進行凈化，滿足畜禽廢水排放標準 。 厭氧罐保溫方式 本設計發(fā)酵罐保溫采用 高密度擠塑板 保溫，總厚度為 6 cm，安裝于 罐體 外壁 ，可保證發(fā)酵罐內溫度穩(wěn)定。 主要設備： 厭氧 罐 頂 攪拌器 功 能：對 物料 進行攪拌 ，加強 物料 與 微生物的充分接觸，提高產氣率 。 功 率： kW 型 號： M04F4 數(shù) 量： 2 臺 ，與進料泵串聯(lián)安裝 進料泵 大豐市 海豐奶牛場沼氣發(fā)電工程 可研報告 杭州能源環(huán)境工程有限公司 26 功 能：向厭氧消化反應器進料 。 因此 ，必須 在沼氣發(fā)電站內設置 沼氣熱水鍋爐 ，保證原料增溫需要 （ 在原料溫度滿足要求時可停用 ） 。 （ 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。 大豐市 海豐奶牛場沼氣發(fā)電工程 可研報告 杭州能源環(huán)境工程有限公司 24 （ 1） 電能轉換計算 該系統(tǒng)每天產沼氣 10,800 m3。發(fā)電機組由發(fā)電機 主機、 余熱 回收裝置、消音設備、 軟化 水設備 等 部分 組成。 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%。 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。貯氣柜設有防爆風機，防爆風機自動按要求調節(jié)氣體的輸送量至沼氣發(fā)電機，以保持貯氣柜內氣壓的穩(wěn)定。這種脫硫方法已在歐洲廣泛使用，在國內某些工程已有采用，其優(yōu)點是：不需要催化劑、不需處理化學污泥，產生很少生物污泥、耗能低、 H2S 去除率為 90%， 去除效率高。過量的 H2S 和雜質會危及發(fā)電機組的壽命，因此需進行脫硫等凈化處理。 沼液用途：沼液 經管網(wǎng) 至 青貯玉米 飼料地、果園、苗圃等施肥用地，作為液態(tài)有機肥使用 。 固液分離及沼渣處理工藝 厭氧發(fā)酵后的出水中含有大量的固體物質，必須進行固液分離。對厭氧消化罐采用高密度擠塑板等材料進行強化保溫。 （ 4）保溫與增溫 厭氧消化反應過程受溫度影響很大，如圖 64 所示。因此，選擇完全混合厭氧反應器（ CSTR）是較為合適的，有利于 節(jié)省 投資；較長的水力停留時間也有利于奶牛糞污的 充分 分解與消化，沼氣的產量也相對穩(wěn)定，同時，更有利于項目的順利實施與運行管理。其特點是：固體濃度高， TS 6~12%，可使畜禽糞便污水全部進行沼氣發(fā)酵處理。 （ 2）厭氧反應器工藝 本工程采用 完全混合厭氧反應器 。 預處理工藝 混合糞污 進入 勻漿水解池，在此進一步勻漿水解，去除泥 砂 等雜質。 圖 63 大豐市海豐奶牛場 沼氣工程工藝流程 二、 工藝流程說明 發(fā)酵原料牛糞 、尿和沖洗水等 統(tǒng)一收集 ，然后進入勻漿水解池，經過進一步水解和沉砂之后進入?yún)捬豕薨l(fā)酵。各處理單元水的消耗量和總水量平衡關系見表 6圖 62。物料（ TS）平衡計算見表 62。 按每 t 牛糞產氣 45 m3 計，則每天產 沼 氣 量為： 240 t/d 45 m3/t = 10800 m3/d 牛糞、尿及沖洗污水混和后進入沼氣工程，見表 61。d ＝ t/d 合計糞便量： 240 t/d 牛尿量： 成年奶牛尿量