山东民和牧业大型沼气发电工程方案

杭州能源环境工程有限公司畜禽养殖场沼气工程关键技术北京德青源和山东民和牧业沼气工程案例简介蔡昌达杭州能源环境工程有限公司2010.05.171杭州能源环境工程有限公司主要内容一、畜禽粪污沼气工程的意义二、沼气的资源量和产气量确定三、工艺选择四、畜禽养殖场沼气工程的关键技术五、工程案例介绍六、发展趋势主要内容2杭州能源环境工程有限公司意义3甲烷的温室气体效应是CO2的21倍，温室气体效应20%来自甲烷，60%来自CO2，因此减排甲烷气体是应对气候变化的重大举措。一座日产10000m3沼气的工程每年可减排45000吨CO2。一、畜禽粪污沼气工程的意义1、治理畜禽粪污，保护生态环境减量化，减少污染物的排放，实现清洁生产资源化，制取生物质能源及优质有机肥料无害化，沼液沼渣综合利用，实现废弃物的零排放2、减排温室气体，应对气候变化杭州能源环境工程有限公司意义43、开发生物能源，改善能源结构能源利用形态的转变：固态（煤炭）液态（石油）气态（天然气/沼气）高碳燃料低碳高氢燃料一、畜禽粪污沼气工程的意义燃料种类煤炭汽油甲烷碳氢比4:11:21:4生物质沼气产业的发展可提供至少60万个以上农村剩余劳动力的就业机会，提高农民生活质量，改善农村环境卫生，促进新农村建设。4、改善农村民生，推进新农村建设杭州能源环境工程有限公司资源量和产气量的确定51、资源潜力生物燃气可利用资源：-畜禽粪便（750亿m3年）-农产品加工残余物（60亿m3年）-有机垃圾（90亿m3年）-作物秸秆（按1/3计，600亿m3年）-总量：1500亿m3年农林废弃物生物质气化合成气可利用资源量490亿m3/年两项合计可利用资源潜力1990亿m3沼气当量/年，相当于：1200亿m3生物天然气/年，比全国2008年天然气消费量807亿m3还多二、沼气的资源量和产气量的确定杭州能源环境工程有限公司62、畜禽类和秸秆的沼气产气潜力0100200300400500600700菠萝叶（TS36%）甘蔗叶（TS87%）厨余（TS25%）烟草茎（TS88%）木薯茎（TS38%）麦草（TS85%）稻草（TS86%）玉米秸秆（TS88%）鸡粪（TS30%）猪粪（TS20%）牛粪（TS18%）不同原料的产气率（m3/t）38℃，粪便30d，秸秆60d原料产气率（m3/t）TS产气率（m3/t）二、沼气的资源量和产气量的确定资源量和产气量的确定杭州能源环境工程有限公司（1）猪粪尿排放量存栏母猪日排粪量为3.0kg，排尿量为4.0kg存栏商品猪日排粪量为1.5kg，排尿量为2.0kg（2）牛粪尿排放量一头成年奶牛日排粪量为25kg~30kg，排尿量为30kg一头成年肉牛日排粪量为20kg，排尿量为25kg一头青年牛日排粪量为10kg，排尿量为10kg（3）鸡粪排放量每羽肉鸡日排粪量为：0.05~0.1kg/羽·d存栏蛋鸡的日排粪量为：0.11kg/羽·d7二、沼气的资源量和产气量的确定3、资源量确定资源量和产气量的确定杭州能源环境工程有限公司（1）根据COD计算（2）根据TS（总固体）计算1kgCOD相当于0.35m3甲烷TS/%oTS/%TS产气量CH4含量/%m3/t鲜粪m3/toTS牛粪18~2068~7640~50210~30060猪粪20~2575~8055~65270~45060鸡粪30~3263~8070~90250~45060畜禽场粪便产气量计算4、沼气产气量确定8二、沼气的资源量和产气量的确定资源量和产气量的确定杭州能源环境工程有限公司91、工艺流程工艺选择三、工艺选择杭州能源环境工程有限公司三、工艺选择10工艺选择完全混合厌氧反应器（ContinuousStirredTankReactor,CSTR）高浓度发酵原料：TS8~12%有搅拌装置，16转/分钟，每m3装机4瓦发酵原料和微生物完全混合处理量大，停留时间长，产沼气多便于启动运行和管理（1）厌氧发酵罐2、发酵工艺杭州能源环境工程有限公司三、工艺选择11工艺选择（2）进料浓度一般大中型沼气工程进料TS浓度较高，在8~12%之间，这是因为：可以提高装置利用率和产气率；减少反应器容积，节省工程投资；减少冬季增温能耗；减少沼液、沼渣的运输量，降低运输成本。（3）停留时间一般中温发酵为20~25d，高温发酵10~15d，以利于畜禽粪便充分消化，提高沼气产量。杭州能源环境工程有限公司三、工艺选择12工艺选择（4）发酵温度a.高温发酵最佳温度范围50~55℃；b.中温发酵目前最常见的发酵方式，其温度范围为32~42℃。发酵温度每升高10℃，厌氧反应速度约增加1倍。最佳的发酵温度35-38℃。杭州能源环境工程有限公司13关键技术1.技术模式：热、电、肥联产，零排放模式-发电效率为38%，余热利用效率为42%。冬季发电机余热增温，38℃中温发酵，无需外加热源。TS8%：冬季余热80%用于厌氧罐增温；TS10%：冬季余热60%用于厌氧罐增温；TS12%：冬季余热40%用于厌氧罐增温。多余热量还可用于蔬菜大棚的供暖。-夏季利用余热烘干沼渣；-沼液、沼渣全部用于有机肥料，实现零排放。四、畜禽养殖场沼气工程关键技术杭州能源环境工程有限公司14关键技术四、畜禽养殖场沼气工程关键技术杭州能源环境工程有限公司152.预处理水解除砂工艺蛋鸡粪中砂含量8%，主要是饲料中添加的贝壳粉和砂砾，这些砂与消化液粘在一起，分离难度大。通过中温水解工艺除砂后可去除80~90%的砂，避免贝壳粉和砂在厌氧罐和管道内的沉积、堵塞，保证后续工艺正常运行。采用具有自主知识产权的螺旋除砂工艺和装置。螺旋除砂装置关键技术四、畜禽养殖场沼气工程关键技术杭州能源环境工程有限公司16关键技术3、高浓度高氨氮高效厌氧消化技术粪便中氨的含量过高会抑制厌氧消化过程，中温发酵要求每吨料液中氨含量不超过3.8kg，总氮不超过5kg。厌氧发酵菌驯化，使耐受浓度从常规3000mg/L提高到6000mg/L。四、畜禽养殖场沼气工程关键技术杭州能源环境工程有限公司174.沼气生物脱硫技术鸡粪沼气中H2S含量高达4,000ppm，采用生物脱硫工艺，可使沼气中的H2S含量降至200ppm以下，脱硫效率95%。脱硫成本0.03元/m3，比传统化学脱硫降低70%。生物脱硫原理：利用脱硫细菌在一定的温度、湿度和微氧条件下将H2S转化为单质硫或亚硫酸。主要反应如下：H2S+1/2O2→S+H2OH2S+3/2O2→H2SO3具有自主知识产权的沼气生物脱硫装置关键技术四、畜禽养殖场沼气工程关键技术杭州能源环境工程有限公司185.双膜干式贮气柜双层膜干式贮气柜由外膜、内膜和底膜组成，外膜构成贮气柜外部球体形状，内膜与底膜围成内腔贮存沼气。贮气柜设有防爆风机把空气输送进外膜与内膜之间的空间，使外膜保持球体形状并把沼气输送出去，同时在恶劣天气条件下保护外膜。贮气柜可抵抗强风、积雪、冰冻等恶劣天气的影响，在寒冷地区冬季也能安全运行。关键技术四、畜禽养殖场沼气工程关键技术杭州能源环境工程有限公司19北京德青源健康养殖生态园2MW沼气发电工程（2007）1.鸡粪资源量：212t/d，TS30%2.工程规模：3,000m3厌氧罐×4座。3.设计沼气产量：700万m3/年（20,000m3/d）4.设计发电量：1,400万kW·h/年（40,000kW·h/d）5.年产有机肥：沼肥18万吨，供4万亩果园、饲料地。6.年减排温室气体：80,000tCO2当量。7.为张山营镇新农村180户居民提供沼气。8.现该项目已并网发电。工程案例五、工程案例介绍杭州能源环境工程有限公司20山东民和牧业3MW热电肥联产沼气工程（2008）1.鸡粪资源量：500t/d,TS20%2.工程规模：3,200m3厌氧罐×8座。3.设计沼气产量：30,000m3/d(1,000万m3/年)。4.设计发电量：60,000kW·h/d(2,000万kW·h/年)。5.年减排温室气体：67,000tCO2当量。6.该项目已被联合国气候变化框架公约（UNFCCC）批准，与世界银行CDM交易成功。7.该项目现已并网发电,是国内最大的农业沼气发电工程，也是首家获得批准温室气体减排碳交易成功项目。工程案例五、工程案例介绍杭州能源环境工程有限公司21内蒙古蒙牛澳亚牧场1MW沼气发电工程（2007）1.牛粪资源量：10,000头奶牛，280t/d牛粪。2.工程规模：2,500m3厌氧罐×4座。3.设计沼气产量：400万m3/年（10,000m3/d）。4.设计发电量：800万kW·h/年（20,000kW·h/d）。5.年产有机肥：沼渣8,000吨，沼液18万吨。6.年减排温室气体：30,000tCO2当量。7.现该项目已并网发电。工程案例五、工程案例介绍杭州能源环境工程有限公司发展趋势-生物质沼气原料多元化-生物质沼气利用方式多元化-沼肥高值利用方式多元化六、发展趋势-多元化发展趋势22杭州能源环境工程有限公司231、原料多元化农业废弃物养牛场养鸡场养猪场农作物秸秆发展趋势六、发展趋势杭州能源环境工程有限公司24剩余污泥生活垃圾厨余有机垃圾、剩余污泥1、原料多元化六、发展趋势发展趋势杭州能源环境工程有限公司25沼气发电上网2、沼气利用多元化六、发展趋势发展趋势杭州能源环境工程有限公司26沼气提纯CNG（95%CH4再生天然气），用于车用燃气，替代汽油，减少温室气体排放。由于其中1m3的CH4相当于1.2升汽油的能量，具有很好的经济效益，因此，沼气纯化是沼气产业发展的重要趋势。2、沼气利用多元化六、发展趋势发展趋势沼气纯化压缩用于车用燃气或并入天然气管网杭州能源环境工程有限公司27-沼液用于各种农作物、果园、饲料地的优质液态有机肥料；-沼液用于无土栽培营养液；-沼渣用于蔬菜大棚土壤修复剂；-沼渣用于生产固态有机复合肥。3、沼液沼渣高值利用六、发展趋势发展趋势杭州能源环境工程有限公司28谢谢！