【導讀】可行性研究報告編制依據(jù)······························································2. 第2章項目建設背景·········································································4. 項目目的和意義·········································································6. 第3章項目建設單位基本情況·············&#183

　　

【正文】 單元 、沼氣貯存 等構(gòu)成。 （ 1）進料方式 糞污 經(jīng) 由 螺桿泵 泵 入 厭氧消化單元 ， 分批間歇進料。 （ 2）厭氧反應器工藝 本工程采用 完全混合厭氧反應器 。 完全混合厭氧反應器（ CSTR）適用于畜禽糞污發(fā)酵工藝。它在 沼氣 發(fā)酵罐內(nèi)采用攪拌和加溫技術(shù)，這是 沼氣 發(fā)酵工藝中的一項重要技術(shù)突破。攪拌和加熱，使沼氣發(fā)酵速率大大提高，完全混合式厭氧反應器也被稱為高速沼氣發(fā)酵罐。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。優(yōu)點是處理量大，產(chǎn)沼氣量多，便于管理，易啟動，運行費用低。一般適宜于以產(chǎn)沼氣為主，有使用液態(tài)有機肥（水肥）習慣的地區(qū)。由于這種工藝適宜處理含懸浮物高的畜禽糞污和有機廢棄物，具有其他高效沼氣發(fā)酵工藝無可比擬的優(yōu)點，現(xiàn)在歐洲等沼氣工程發(fā)達地區(qū)廣泛采用。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(chǎn)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。 （ 3）厭氧罐配置 每座厭氧反應 器內(nèi)設置攪拌器，使進料均勻分布并充分與厭氧微生物接觸，并使厭氧罐內(nèi)料液溫度均勻，有利于提高產(chǎn)氣率。而且，還可以破除浮渣，防止結(jié)殼。 反應器上部設出料系統(tǒng)，溢流進入下一個處理單元。 （ 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。本項目厭氧處理單元設計為中溫，其最佳溫度范圍為 35~38℃ 。 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 。 a. 保溫 圖 64 溫度對 厭氧中溫發(fā)酵產(chǎn)氣率的影響 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 22 系統(tǒng)整體保溫包括管道、閥門保溫；厭氧消化罐體的保溫。對厭氧消化罐采用高密度擠塑板等材料進行強化保溫。 b. 增溫 增溫主 要是在預處理勻漿水解池 和 厭氧罐 內(nèi)同時進行 。 增溫的熱源來自熱電聯(lián)供發(fā)電機組產(chǎn)生的余熱；在罐體內(nèi)設置加熱管，發(fā)電機余熱經(jīng)交換管交換熱量，實現(xiàn)對罐體的增溫。發(fā)電機余熱給厭氧消化罐進行增溫后，熱交換后的水再回到發(fā)電機系統(tǒng)。 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(zhì)，必須進行固液分離。固液分離選擇復合式螺旋擠壓固液分離機。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(nóng)田和飼料地使用 。 沼液處理工藝 本工程設 計 沼液池 和氧化塘 。 沼液用途：沼液 經(jīng)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 。同時配套氧化塘，非用肥季節(jié)沼液進入氧化塘凈化處理并達到畜禽廢水排放標準。 沼氣凈化與貯存工藝 沼氣凈化工藝 厭氧發(fā)酵罐剛產(chǎn)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(zhì)。 H2S 不僅有毒，而且有很強的腐蝕性。過量的 H2S 和雜質(zhì)會危及發(fā)電機組的壽命，因此需進行脫硫等凈化處理。 對于牛糞廢水產(chǎn)生的沼氣，其中 H2S 氣體含量約為 1200 ppm，而沼氣發(fā)電機組要求沼氣中含 H2S 氣體含量 低 于 300 ppm，沼氣的脫硫凈化處理是必須的。 本工程擬采用生物脫硫法對沼氣進行脫硫處理。 生物脫硫法是利用無色硫細菌，如氧化硫硫桿菌、氧化亞鐵硫桿菌等，在微氧條件下將 H2S 氧化成單質(zhì)硫或亞硫酸。這種脫硫方法已在歐洲廣泛使用，在國內(nèi)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(chǎn)生很少生物污泥、耗能低、 H2S 去除率為 90%， 去除效率高。 脫硫效率穩(wěn)定，脫硫成本每 立方米大豐市 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 23 沼氣 元，比化學脫硫法成本降低 70%。 沼氣儲存工藝 本工程選擇 雙膜干式 貯氣柜 貯存沼氣 。 雙膜干式沼氣貯氣柜由外層膜和內(nèi)層膜組成，外層膜構(gòu)成貯氣柜外部球體形狀，內(nèi)層膜與底部圍成內(nèi)腔以貯存沼氣。貯氣柜設有防爆風機，防爆風機自動按要求調(diào)節(jié)氣體的輸送量至沼氣發(fā)電機，以保持貯氣柜內(nèi)氣壓的穩(wěn)定。外層膜設有一道上下走向的軟管，由上述防爆風機把外面空氣經(jīng)此軟管輸送進外層膜與內(nèi)層膜之間的空間，使外層膜保持球體形狀并同時把沼氣壓送出去。并配有超聲波測距儀，自動調(diào)節(jié)和控制沼氣的貯存量。 熱電聯(lián)供沼氣發(fā)電機配置 熱電聯(lián)供發(fā)電機配置方案選擇 本工 程選擇沼氣 用于 發(fā)電 上網(wǎng) 。 由牛糞污水厭氧消化處理后所產(chǎn)生的沼氣是一種優(yōu)質(zhì)的生物氣體能源。在標準狀態(tài)下（ 0℃ ， kPa），每立方米沼氣可產(chǎn)生熱量約為 MJ，理論上相當于電量 kWh（ 1 kWh= MJ）。 目前，國產(chǎn)沼氣發(fā)電機可把沼氣中總含能量的 30%左右的能量轉(zhuǎn)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%。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 65 所示） 。 余熱可以用于厭氧發(fā)酵罐的增溫 及沼渣干燥 。 本 工程本工程 擬 選用 1064 kW GE Jenbacher 進口 發(fā)電機組 1 臺 。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。 圖 65 沼氣利用效率 熱電聯(lián)供發(fā)電機能量轉(zhuǎn)換計算 本工程設計糞污量為 647 m3/d， TS 為 7%，經(jīng)中溫厭氧消化可日產(chǎn)沼氣 10,800 m3。采用熱電聯(lián)供沼氣發(fā)電機組，進行熱電聯(lián)產(chǎn)。機組產(chǎn)生的余熱作為熱源，冬季用于厭氧進料 和厭氧罐體 的增溫。 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(zhuǎn)換計算 該系統(tǒng)每天產(chǎn)沼氣 10,800 m3。按實際運行發(fā)電轉(zhuǎn)換率計算，每 m3 沼氣可產(chǎn)生電能約 2 kWh，則每天可發(fā)電總量為： 10800 2 = 21600 kWh/d （ 2） 熱能轉(zhuǎn)換計算 發(fā)電機組每天可利用熱能總量為： 216004 2%/38%=85945 MJ/d。 （ 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。每天有 647 t 混合糞污 。 根據(jù)當?shù)?冬季最冷月 氣溫情況， 混合 糞污溫度取 5℃ 。假設糞水比熱容和清水相當，上述物料需增溫至 35℃ ，熱 平衡計算表如 下： 表 65 余熱平衡計算表 基本 條件 每天需增溫物料量 混合糞污 ： 647 t/d； 目標溫度 35℃ 35℃ 設冬季物料溫度 5℃ 15℃ 每天增溫至目標溫度所需熱量 104 MJ 104 MJ 可利用熱能 可利用的總熱量 104 MJ 熱水形式的熱量 設換熱效率65% 104 MJ 65% = 104 MJ 結(jié)論 寒冷氣候條件 下 ， 沼氣發(fā)電機組的 余 熱能 不足于 使每日 647 噸混合 糞 污增溫至 35℃ 以上， 只有當原料溫度 在 15℃ 以 上時 ， 發(fā)電機組的熱水余熱才可滿足厭氧罐的增溫要求 。 因此 ，必須 在沼氣發(fā)電站內(nèi)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 ） 。 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 25 第 7 章 工藝單元設計與設備選型 預處理系統(tǒng) 勻漿 水解 池 功 能： 水解 勻漿，沉淀 泥 砂 。 容 積： 1000 m3 池 數(shù)： 1 座 構(gòu)造形式： 地上 鋼砼結(jié)構(gòu) 主要設備： 勻漿池 攪拌機 功 能：將池內(nèi)糞與水充分攪拌 。 功 率： 11 kW 數(shù) 量： 1 臺 厭氧消化及后處理部分 泵房 面 積： 60 m2 構(gòu)造形式： 磚混 結(jié)構(gòu) 數(shù) 量： 1 間 主要設備 ： 破碎機 功 能：切碎 物料中 的殘余雜草 ，避免堵塞進料泵 。 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 。 進料泵類型：螺桿泵 型 號： NM090BY01L06V 流 量： 40 m3/h 功 率： 11 kW 數(shù) 量： 2 臺 厭氧 反應器 功 能：厭氧消化反應器 。 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(chǎn)氣率： m3/m3d 結(jié)構(gòu)形式： 罐體部分為鋼結(jié)構(gòu) 。 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(chǎn)氣率 。 功 率： kW 數(shù) 量： 2 臺 （每 座 罐 1 臺） 破殼 攪拌器 功 能：對 物料 進行攪拌、破殼， 防止浮渣層產(chǎn)生 。 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 。 型 號： NM076BY01L06V 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 27 流 量： 30 m3/h 功 率： kW 數(shù) 量： 2 臺 （每 座 1 臺） 厭氧罐增溫方式 增溫熱源： 利用 沼氣發(fā)電機組余熱 并采用增溫盤管增溫厭氧罐至 35℃ 。 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(nèi)溫度穩(wěn)定。保溫層最外部用彩鋼板覆蓋 保護 。 后發(fā)酵池 功 能：后續(xù)厭氧消化 ， 池 頂 上面加膜收集 產(chǎn)生的尾 氣 ， 防止沼氣泄 漏 。 容 積： 17,000 m3 結(jié) 構(gòu)： 鋼砼結(jié)構(gòu) 停留時間： 27 d 數(shù) 量： 1 座 主要設備： 復合式螺旋擠壓 固液分離機 功 能： 發(fā)酵液固液分離 。 功 率： 4 kW 數(shù) 量： 6 臺 沼液池 功 能：貯存沼液 容 積： 17,000 m3 結(jié) 構(gòu)：水工膜防滲 護坡 結(jié)構(gòu) 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 。 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 28 容 積： 50,000 m3 結(jié) 構(gòu)： 護坡水池 停留時間： 78 d 數(shù) 量： 1 座 沼氣脫硫 脫水 凈化 、貯存 沼氣凈化系統(tǒng) 功 能：沼氣凈化 設計參數(shù)和主要設備參數(shù)： （ 1）生物脫硫 裝置 脫硫效率： 90% 處理能力： 500 m3/h 數(shù) 量： 1 臺 功 率： 13 kW （ 2） 冷卻除水器 型 號： HZNC50 功 率： kW 數(shù) 量： 1 套 （ 3）干式阻火器 型 號： ZHQB 數(shù) 量： 2 套 （ 4）沼氣流量計 型 號： HGF3000 數(shù) 量： 1 臺 （ 5）沼氣成分監(jiān)測儀 功 能：在線監(jiān)測沼氣中的 CH H2S、 O2含量 型 號： BIOGAS 905 數(shù) 量： 1 臺 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 29 沼氣貯存系統(tǒng) 雙膜干式貯氣柜 功 能：貯存凈化后的沼氣 容 積： 1,000 m3 尺 寸： m m 結(jié) 構(gòu)：如圖 71 和圖 72 所示。雙膜干式貯氣柜 由外膜、內(nèi)膜、底膜和混凝土基礎組成，內(nèi)膜與底膜圍成的內(nèi)腔用于貯存沼氣，外膜和內(nèi)膜之間氣密。外層膜充氣為球體形狀。貯氣柜設防爆鼓風機，風機可自動調(diào)節(jié) 氣體的進/出量，以保持氣柜內(nèi)氣壓穩(wěn)定。 內(nèi)外膜和底膜均 采用德國 進口膜， 由 HF 熔接工序熔接而成，材料經(jīng)表面特殊處理加高強度聚酯纖維和丙烯酸脂 涂層 。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 ℃ 。 圖 71 雙膜干式貯氣柜外觀 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 30 配套設備有： 防爆風機 1 臺，用于提供貯氣柜壓力； 安全水封 1 座； 進 /出水管和冷凝水排水管（混凝土施工時預埋） 超聲波測距儀 1 臺，安裝于外膜頂內(nèi)側(cè)，用于測量內(nèi)膜高度以判斷 當前 貯氣量； 視鏡 1 個，安裝于外膜上，觀察貯氣柜內(nèi)部。 防泄漏裝置：當貯氣柜內(nèi)沼氣貯滿 時，能將多余沼氣送至沼氣鍋爐，自動點火燃燒?？捎行Х乐拐託庑孤?。 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(chǎn)。 每立方米沼氣發(fā)電能力： 2 kWh/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 。 尺 寸 ： Φ5 m 9 m 容 積： 150 m3 結(jié) 構(gòu)：鋼結(jié)構(gòu) 數(shù) 量： 1 座 主要設備： 熱水循環(huán)泵 （勻漿水解池） 功 能：熱水循環(huán) 圖 72 雙膜干式貯氣柜結(jié)構(gòu)原理圖 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 31 型 號： 流 量： 50 m3/h 揚 程： m 功 率： 3 kW 數(shù) 量： 1 臺 熱水循環(huán)泵 （厭氧罐） 功 能：用于熱水循環(huán)，給厭氧罐增溫 。 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 。 額定熱功率 ： 9 105 kcal/h 最大消耗沼氣量： 195 m3/h 數(shù) 量： 1 套 配套 功率： kW 附屬設施 泵房 功 能：放置進料泵等。 面 積： 60 m2 結(jié) 構(gòu)： 磚混 結(jié)構(gòu) 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。 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 32 面 積： 72 m2 結(jié) 構(gòu)： 輕鋼 結(jié)構(gòu) 數(shù) 量： 1 間 沼氣凈化室 功 能： 存放脫硫風機及氣水分離器等 。 面 積： 60 m2 結(jié) 構(gòu)： 磚混 結(jié)構(gòu) 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： 54 m2 結(jié) 構(gòu)： 磚混 結(jié)構(gòu) 數(shù) 量： 1 間 鍋爐房 功 能：放置 鍋爐 等。 面 積： 54 m2 結(jié) 構(gòu)： 磚混 結(jié)構(gòu) 數(shù) 量： 1 間 沼氣發(fā)電機房 與變壓器間 功 能：放置沼氣發(fā)電機 組 。 面 積： m2 結(jié) 構(gòu)： 磚混 結(jié)構(gòu) 數(shù) 量： 1 座 管理房 功 能：電氣控制、辦公室 。 面 積： 108 m2 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 33 結(jié) 構(gòu)： 磚混 結(jié)構(gòu) 數(shù) 量： 1 間 糞渣堆場 功 能：貯存 糞 渣 。 面 積： 1000 m2 結(jié) 構(gòu)：鋼棚結(jié)構(gòu) 數(shù) 量： 1 間 大豐市 海豐奶牛 場沼氣發(fā)電工程