哈尔滨市绿洲畜牧公司大型沼气工程初步设计(完整版).doc
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1、哈尔滨市绿洲畜牧公司大型沼气工程初步设计(完整版)(文档可以直接使用,也可根据实际需要修改使用,可编辑 欢迎下载)哈尔滨市绿洲畜牧有限责任公司大型沼气工程初 步 设 计申报单位:双城市农村能源办公室建设单位:绿洲畜牧有限责任公司编制单位:辽宁省农业工程研究设计院编制日期:二00九年四月三日目 录第一章 总说明41.1项目名称41.2建设单位41.3建设地点41.4建设年限41.5工程模式41.6建设目标41.7建设内容及规模5建设规模5主要设施51.8 设计目标51.9 工艺流程51.10 工程投资61.11 资金筹措61.12 占地面积61.13 劳动定员6第二章 工艺技术方案72.1 工艺
2、设计依据7相关国家法律、法规和政策7相关规范与标准8其他依据92.2工艺设计原则9技术先进性、可靠性和适应性原则9经济效益最大化原则9环境和社会效益最大化原则102.3工艺技术方案选择10国内外发展现状10主要工艺简介11工艺技术选择122.4 工艺流程图142.5 工艺流程描述14第三章 结构设计153.1 工程地质条件153.2防水、抗渗及抗冻153.3结构选型及设计16第四章 建筑设计174.1总体布局17工程选址17总体布置要求174.2 平面布置19平面布置原则19道路及绿化204.3核心单元设计20原料处理区20核心生产区21沼渣沼液处理区21沼气净化系统22沼气输配系统22配套设
3、施区22设备选型24第五章 电气设计265.1设计范围265.2供电负荷265.3配电系统265.4电缆敷设275.5 照明275.6防雷及接地275.7防爆设计27第六章 自动化仪表及控制设计28第七章 给水排水设计297.1设计依据297.2 设计规范297.3 消防297.4场区给排水29第八章 防火专篇318.1设计依据318.2建筑防火31总平面31单体建筑设计31第九章 投资估算与效益分析329.1工程投资估算329.1单位运行成本费用349.2工程收益349.3综合收益35第十章 安全生产与劳动保护3610.1 职业危害因素的防范及治理36工艺方面的防护措施36平面布置36防火3
4、6防雷36安全色和安全标准37工业卫生设施3710.2 工程设计措施3710.3 安全操作方案38第十一章 环境保护4011.1执行依据和环境标准4011.2工程建设的主要环境问题4011.3 环境保护对策和措施4111.4环境管理和安全防护4211.5污染物分析42第十二章 运行管理和劳动定员4312.1运行管理4312.2维护保养4312.3岗位定员4412.4人员培训4512.5使用及维修45第十三章 工程实施计划4713.1实施进度4713.2 工作流程47第十四章 附件49第一章 总说明1.1项目名称哈尔滨市绿洲畜牧有限责任公司大型沼气工程1.2建设单位绿洲畜牧有限责任公司1.3建设
5、地点绿洲畜牧有限责任公司1.4建设年限一年1.5工程模式能源生态型1.6建设目标 以能源生态型沼气工程项目的建设为契机,将养殖粪污转化为沼气、沼液、沼渣,形成“畜禽养殖废气物资源化种植业”的良性循环系统;沼气用于发电、沼液沼渣用于农田的施肥,实现污染“零排放”。1.7建设内容及规模建设规模建设1500m3沼气池等土建工程,配套田间管网等田间工程。主要设施预处理单元:预热调节池200m3 一座;集水池25m3 一座;沼气生产单元:USR厌氧发酵罐1500m3 一座;沼气存贮单元:干式柔性气囊800 m3 一座;沼气发电系统:120Kw发电机组二台;沼渣沼液利用单元:沼渣沼液池4000 m3(可有
6、效解决冬季料液贮存问题)。1.8 设计目标年产气量:547500 m3,年发电量:821250度。年产有机肥:1368吨;消化器有效容积单位产气率:0.81.2;进料浓度:8(TS);发酵温度:28-35;停留时间:20天。1.9 工艺流程采取以USR中温发酵工艺干式柔性气囊为核心的处理工艺。1.10 工程投资本项目总投资596万元,其中建安工程158万元;田间工程费149万元;仪器设备购置费用164万元;工程建设其他费18万元;预备费11万元。 1.11 资金筹措总投资:596万元,其中中央投资150万元;地方投资89万元;自有资金357万元。1.12 占地面积全部工程占地面积约2800 m
7、2。1.13 劳动定员运行需定员3人第二章 工艺技术方案2.1 工艺设计依据相关国家法律、法规和政策 (1)中华人民共和国环境保护法 (2)中华人民共和国水污染防治法 (3)中华人民共和国水污染防治法实施细则 (4)中华人民共和国可再生能源法 (5)中华人民共和国畜牧法 (6)畜禽养殖污染物防治管理办法 (7)中华人民共和国农业技术推广法 (8)中华人民共和国电力法 (9)中华人民共和国节约能源法 (10)中华人民共和国循环经济法 (11)资源综合利用条例 (12)中共中央关于制定国民经济和社会发展第十一个五年规划的建议 (13)中共中央国务院关于积极发展现代农业扎实推进社会主义新农村建设的若
8、干意见 (14)全国生态环境保护纲要 (15)可再生能源发电价格和费用分摊管理试行方法 (16)关于发展生物能源和生物化工财税扶持政策的实施意见 (17)可再生能源发展专项资金管理暂行办法 (18)“十一五”资源综合利用指导意见 (19)国家鼓励的资源综合利用认定管理办法 相关规范与标准 (1)沼气工程技术规范(NY/T12202006) (2)规模化畜禽养殖场沼气工程设计规范(NY/T12222006) (3)室外排水设计规范(GB500142006) (4)环境工程设计手册(水污染防治卷) (5)建筑设计防火规范(GB5001602006) (6)中、小型集约化养猪场设计的国家标准(GBT
9、17824.11999) (7)有机认证标准畜牧生产 (8)畜禽养殖业污染物排放标准(GB185962001) (9)建筑结构荷载规范(GB500092001) (10)钢筋设计规范(GB500172003) (11)混凝土结构设计规范(GB500102001) (12)建筑抗震设计规范(GB500112001) (13)建筑地基基础设计规范(GB500072002) (14)工业与民用建筑供电系统设计规范(GB5005219) (15)砌体结构设计规范(GB500032001) (16)金属焊接结构湿式气柜施工及验收规范(HGJ21283) (17)爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范(GB5
10、005892)其他依据(1)哈尔滨市绿洲畜牧有限责任公司大型沼气工程建设项目可行性研究报告批复表。(2)同行业、同工艺工程实例。2.2工艺设计原则技术先进性、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,选择由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。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,确保最佳性价比和最短的投资回收期。 (2)遵循循环经济理念,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
11、益。 环境和社会效益最大化原则(1)对产品(沼气、沼液、沼渣)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,工程建成后可改善公众餐饮用能,并发挥示范作用,带动地方经济和社会发展。2.3工艺技术方案选择 国内外发展现状 沼气使有机物在厌氧条件下经微生物的发酵作用生成的一种可燃性混合气体,其主要成分为甲烷和二氧化碳,通常情况下甲烷(CH4)约占60左右,二氧化碳(CO2)约占40左右,此外还有少量氢气(H2)、氮气(N2)、一氧化碳(CO)硫化氢(H2S)和氨(NH3)等。
12、沼气的安全等级是二级。 国外的沼气技术以欧洲最为发达,尤其是丹麦和德国,大多数采用有机废弃物为原料,经酸化加热后进行高浓度物料的CSTR全混式厌氧发酵,沼气绝大部分用于热电联产(CHP),电能直接并网,沼液施用农田。单位有消化器罐容最高可达57m3/(m3d),产气效率是国内的25倍,有完善的立法和管理,具备市场化推广和运作的条件,带来了明显的环境效益和社会效益。 我国从90年代初开始,截止到2004年底运行的畜禽养殖场大、中型沼气工程约2000处,年处理畜禽粪便4500万吨。大中型沼气工程应用较多的是USR工艺,小部分采用HCF和UASB工艺,单位有效消化器罐容在0.41.5 m3/(m3d
13、),难以在冬季正效益运行,尤其在北方地区,全年属于微利甚至亏损运行,整体上不具备市场化推广条件。目前,国内一些沼气工程公司开始对欧洲技术进行引进和二次开发,并在国内开始建立大中型示范工程,初步证明采用先进的CSTR工艺是未来的发展趋势,具有很好的市场推广前景尤其是我国政府对沼气工程每年投入大量的资金扶持,各级地方政府也纷纷出台政策响应,世界银行和亚洲发展银行等国际金融组织,也加大了对中国沼气工程建设的投资力度,以亚洲发展银行为例,二期沼气工程贷款项目总数达200个以上,涉及到的工程建设总规模1.5亿美金以上。总体上看我国的大型沼气工程建设面临前所未有的发展机遇。 主要工艺简介现对常用的UASB
14、、USR、CSTR工艺进行简要介绍。(1)升流式厌氧污泥床(upflow anaerobic sludge blanket,简称UASB)UASB工艺流程是先对养殖场污水进行固液分离,污水进入污泥反应区、气液固三相分离器(包括沉淀区)和气室三部分组成。UASB反应器进行厌氧反应,产生沼气,出水往往需进一步耗氧处理,进行达标排放。它是一种以环保治理为主,生产能源为辅的能源环保型沼气工程工艺。UASB工艺由于沼气产量少,采用热电联产(CHP)无法满足自身原料升温要求。(2)升流式厌氧固体反应器(upflow anaerobic solid reactor,简称USR)USR工艺流程是对各类畜禽粪便
15、及其它有机物进行预处理,除去大颗粒和粗纤维物质后(进料TS浓度3-5%),进入USR反应器,USR反应器采用上流式污泥床原理,不使用机械搅拌,产气率视温度不同在0.4-1.2之间。沼渣沼液COD浓度含量很高,不适宜耗氧处理达标排放,一般用于农田施肥生态化处理,是典型的能源生态型沼气工程工艺。采用USR工艺产生的沼气如进行热电联产,热能输出部分可满足20左右温度条件下原料的升温要求,在我国北方地区的冬季,自身热量无法满足运行要求,需要使用锅炉或其它能量进行加热。(3)完全混合式厌氧消化器(complete stirred tank reator, 简称CSTR)CSTR工艺流程是先对各类畜禽粪便
16、及其它有机物进行粉碎处理,调整进料TS浓度813范围内,进入CSTR反应器,CSTR反应器采用上进料下出料方式,并带有机械搅拌,产气率视原料和温度不同在1.25.0之间。沼渣沼液COD浓度和TS浓度含量高,一般不经固液分离即可直接用于农田施肥,是典型的能源生态型沼气工程工艺。采用CSTR工艺产生的沼气如进行热电联产(CHP),热能输出部分可满足大部分北方地区冬季的原料加热要求,不需外来能源加热。2.3.3工艺技术选择1、工艺确定原则(1) 业主的经济条件和投资目的;(2) 养殖场的地理位置、处理规模和粪污特点;(3) 工艺路线的能量和物料衡算,地方政府的要求和业主的实际操作水平,创建“示范工程
17、”、“样本工程”或“放心工程“。2、工艺选择本工艺主要原料为猪粪,工程地点地处北方,需要重点考虑冬季运行费用问题,适合选用进料TS浓度较高的USR工艺,鉴于本工程日处理猪粪20.7吨,消化器总容积1500m3左右,为了满足冬季运行的能量补偿要求,考虑采用发电机组余热对预热调节池及厌氧发酵罐进行保温及增温,综合以上几点,本工艺采用USR工艺。2.4 工艺流程图沼气热水 提升泵USR反应器气水分离器脱硫塔输气管道余热系统发电保温 酸化水解池格栅猪粪粪污热水 出料池水封罐热水锅炉养殖场及站内用电 出料回流泵间农田贮液池固液分离间2.5 工艺流程描述在预处理间里将鲜牛粪与地下水(或沼液回流)一起进入预
18、热调节池,酸化沉淀1天后,升温达到35后,通过螺杆泵打入到酸化调节池,用螺杆泵打入到USR反应器,由USR反应器出来的沼气进入干式储气膜(与USR反应器一体),然后进入净化间脱水脱硫后,全部通过发电机组发电;由USR反应器出来的沼渣沼液进入沼渣沼液池储存,通过固液分离机生产有机肥,最后沼液输送农田。第三章 结构设计3.1 工程地质条件结构设计依据厂区内部岩土工程勘察报告 (1)地形地貌:厂区内地层主要为第四系堆积地层,地势较为平坦。 (2)地基稳定性和适应性:根据工程勘察报告知场地和地基均稳定,适宜进行本工程的建设。 (3)勘查等级:本工程重要性等级为三级,场地等级为三级,地基等级为三级。 (
19、4)场地地震效应:从场地土的性质判定,地基土类型为中硬土,场地类别为类,剪切波速500m/s,为建筑抗震有利地段。按照国家地震局有关文件,本场地的基本地震烈度小余度,根据国家标准建筑抗震设计规范的规定,该场地的建筑可不进行抗震设计。 (5)地基方案与地基承载力:该场地适合采用天然地基。根据该场地的特点和建筑物的特征及本地区的建筑来源、施工设备、经济实用等诸因素,适合采用条形地基。3.2防水、抗渗及抗冻蓄水构筑物及埋入地下较深的构筑物采用防水混凝土,根据不同使用性质及重要性,按规范确定抗渗等级。对重要构筑物,混凝土内用掺入膨胀剂。构筑物长度超过规范规定允许长度时,社橡胶止水伸缩缝,抗冻标号不低于
20、F200。3.3结构选型及设计结构设计按工艺及其它专业要求,遵循国家现行有关规范制定结构方案及其结构设计。本工程中的酸化水解池、预热调节池及集水池地下部分等采用现浇钢筋混凝土结构,混凝土强度等级C30,抗渗标号S6,抗冻标号F200。进料间等建筑物采用砖混结构。整个站区的回填土地基均应进行地基处理。第四章 建筑设计4.1总体布局见平面图纸。工程选址沼气工程的选址应符合养殖场整个生产系统的规划和要求,并应根据以下因素综合考虑确定:(1)在畜禽养殖场和附近居民区主导风向的下风侧。(2)在畜禽养殖场的标高较低处。(3)有较好的工程地质条件。(4)满足防疫要求。(5)有方便的交通运输和供水供电条件。总
21、体布置要求 (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,应依此作出分期设计方案。 (2)总体布置应满足沼气工程工艺的要求,布置紧凑,便于施工、运行各管理。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、贮气柜、输气管道的设计及防火要求见建筑设计防火规范(GB5001602006)中的相关规定。 (7)各种管线应全面
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