武汉5000头牛沼气方案

杭州市凤起东路118号六楼3100206F,No.118EastFengqiRoad310020Hangzhou,P.R.ChinaTel.:[phone]Fax:[phone]Mailto:[e-mail]科技部生物燃气产业技术创新战略联盟BiogasInnovationAlliance理事长单位President资质：环设乙级编号：3371杭州市凤起东路118号6楼6F.EastFengqiRd.,P.R.ChinaHangzhou310020Tel.:[phone]ext8704Fax:[e-mail]项目编号.2011工程方案项目名称:上海牛奶5000头牛场沼气工程，武汉杭州能源环境工程有限公司2011/12/011/11杭州能源环境工程有限公司HangzhouEnergy&EnvironmentalEngineeringCo.Ltd.科技部生物燃气产业技术创新战略联盟BiogasInnovationAlliance理事长单位President1.设计参数1.1饲养量：5000头牛1.2牛粪量:5000头×25kg/头·d＝125t/d牛粪(TS18%)1.3牛尿及废水量：156t/d1.4厌氧罐进料:281t/d(TS8%)1.5沼气产量:5625m3/d1.6罐内水力停留时间:22days1.7发酵温度:38oC1.8发电量:5625m3/d×2kW·h/m3＝11250kW·h/d1.9装机容量:500kW1.10脱硫后沼气参数:CH4≥55%，H2S≤200ppm1.11年减排温室气体量:2.25万吨/年2/11杭州能源环境工程有限公司HangzhouEnergy&EnvironmentalEngineeringCo.Ltd.科技部生物燃气产业技术创新战略联盟BiogasInnovationAlliance理事长单位President2.工艺流程及关键设施牛尿和冲洗水等统一收集在集水池，与牛粪在匀浆池内混匀，TS在此调配至8%，混合物进入水解沉砂池，发生水解反应，去除泥砂等杂质。在水解除砂池内将料液增温至30℃，水解和沉砂之后的混合物料经螺杆泵泵入厌氧罐发酵。本工程拟采用全混合式钢结构厌氧发酵罐。产生的沼气经生物脱硫、脱水净化后进入热电联产的沼气发电机组，产生的电能全部上网出售，发电机组余热回收利用，用于厌氧罐增温和沼渣干燥。厂区用电从电网购入。厌氧发酵后的发酵液经过固液分离，沼渣生产固态有机肥料，沼液用于果园、饲料地和无公害蔬菜基地的有机肥料。工艺流程图如下所示：2.1厌氧罐(CSTR)图1工艺流程牛粪集水池水解除砂池厌氧罐CSTR生物脱硫贮气柜发电机换热罐沼液沼渣牛尿废水匀浆池固液分离机余热3/11杭州能源环境工程有限公司HangzhouEnergy&EnvironmentalEngineeringCo.Ltd.科技部生物燃气产业技术创新战略联盟BiogasInnovationAlliance理事长单位President图2CSTR本工程采用完全混合厌氧反应器。完全混合厌氧反应器（CSTR）适用于畜禽粪污发酵工艺。它在沼气发酵罐内采用搅拌和加温技术，这是沼气发酵工艺中的一项重要技术突破。搅拌和加热，使沼气发酵速率大大提高，完全混合式厌氧反应器也被称为高速沼气发酵罐。其特点是：固体浓度高，TS6~12%，可使畜禽粪便污水全部进行沼气发酵处理。优点是处理量大，产沼气量多，便于管理，易启动，运行费用低。一般适宜于以产沼气为主，有使用液态有机肥（水肥）习惯的地区。由于这种工艺适宜处理含悬浮物高的畜禽粪污和有机废弃物，具有其它高效沼气发酵工艺无可比拟的优点，现在欧洲等沼气工程发达地区广泛采用。因此，选择完全混合厌氧反应器（CSTR）是较为合适的，有利于节省投资；较长的水力停留时间也有利于奶牛粪污的充分分解与消化，沼气的产量也相对稳定，同时，更有利于项目的顺利实施与运行管理。厌氧反应器内设置搅拌器，使进料均匀分布并充分与厌氧微生物接触，并使厌氧罐内料液温度均匀，有利于提高产气率。而且，还可以破除浮渣，防止结壳。厌氧消化反应过程受温度影响很大，本项目厌氧处理单元设计为中温，其最佳温度范围为35~38℃。为了保证厌氧反应在冬季仍可正常运行，必须对系统实施增温和整体保温措施。系统整体保温包括管道、阀门保温；厌氧消化罐体的保温。对厌氧消化罐采用高密度挤塑板等材料进行强化保温。增温主要是在水解除砂池和厌氧罐内同时进行。增温的热源来自热电联供发电机组产生的余热；在罐体内设置加热管，发电机组余热经交换管交换热量，实现对罐体的增温。发电机组余热给厌氧消化罐进行增温后，热交换后的水再回到发电机系统4/11杭州能源环境工程有限公司HangzhouEnergy&EnvironmentalEngineeringCo.Ltd.科技部生物燃气产业技术创新战略联盟BiogasInnovationAlliance理事长单位President图3生物脱硫图4贮气柜2.2生物脱硫厌氧发酵罐刚产出的沼气是含饱和水蒸气的混合气体，除含有气体燃料CH4和CO2外，还含有H2S和悬浮的颗粒状杂质。H2S不仅有毒，而且有很强的腐蚀性。过量的H2S和杂质会危及发电机组的寿命，因此需进行脱硫等净化处理。本工程拟采用生物脱硫法对沼气进行脱硫处理。生物脱硫法是利用无色硫细菌，如氧化硫硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌等，在微氧条件下将H2S氧化成单质硫或亚硫酸。这种脱硫方法已在欧洲广泛使用，在国内某些工程已有采用，其优点是：不需要催化剂、不需处理化学污泥，产生很少生物污泥、耗能低、H2S去除率为90%以上，去除效率高。脱硫效率稳定，脱硫成本每立方米沼气0.04元，比化学脱硫法成本降低70%，反应方程式如下：H2S+1/2O2→S+H2O（1）H2S+3/2O2→H2SO3（2）2.3贮气柜本工程选择双膜干式贮气柜贮存沼气。双膜干式沼气贮气柜由外层膜和内层膜组成，外层膜构成贮气柜外部球体形状，内层膜与底部围成内腔以贮存沼气。贮气柜设有防爆风机，防爆风机自动按要求调节气体的输送量至沼气发电机组，以保持贮气柜内气压的稳定。外层膜设有一道上下走向的软管，由上述防爆风机把外面空气经此软管输送进外层膜与内层膜之间的5/11杭州能源环境工程有限公司HangzhouEnergy&EnvironmentalEngineeringCo.Ltd.科技部生物燃气产业技术创新战略联盟BiogasInnovationAlliance理事长单位President空间，使外层膜保持球体形状并同时把沼气压送出去。并配有超声波测距仪，自动调节和控制沼气的贮存量。3.物料平衡估算进料如表3-1.所示表3-1进料物料质量（t/d）TSTS量（t/d）水份（t/d）牛粪125.0018.00%22.50102.50废水+牛尿156.00//156.00总计281.008.00%22.50258.50牛粪中含有沙砾等杂质，预处理阶段将去除约6t/d的杂质，厌氧产沼气消耗15t/d，发酵残余物进行固液分离，沼液约为245t/d，沼渣约为15t/d。物料平衡如下所示:图5物料平衡图牛粪集水池水解除砂池厌氧罐CSTR沼液沼渣牛尿废水匀浆池固液分离机125t/d156t/d6t/d275t/d15t/d260t/d15t/dTS35%245t/dTS3%6/11杭州能源环境工程有限公司HangzhouEnergy&EnvironmentalEngineeringCo.Ltd.科技部生物燃气产业技术创新战略联盟BiogasInnovationAlliance理事长单位President4.项目进度表2立项后的进度表序号内容工作日（天）3060901201501802102401初步设计2施工图设计3土建施工4设备、附件生产、加工、安装5系统调试6正式运转7/11杭州能源环境工程有限公司HangzhouEnergy&EnvironmentalEngineeringCo.Ltd.科技部生物燃气产业技术创新战略联盟BiogasInnovationAlliance理事长单位President5.报价附表X.1:土建工程序号名称尺寸容积单价数量总价备注mm3/m2元元1集水池-100500.00150,000.00混凝土2匀浆池200500.001100,000.00混凝土3水解除砂池300500.002300,000.00混凝土4厌氧罐底板Φ17227600.002272,400.00混凝土5热水罐底板Φ5100150.00115,000.00混凝土6贮气柜底板Φ12113266.00130,058.00混凝土7泵房-501,000.00150,000.00砖混8发电机及配电房-1001,000.001100,000.00砖混9办公用房-501,000.00150,000.00砖混10沼液池-500040.001200,000.00土工膜11设备基础----100,000.00混凝土12合计1,267,458.008/11杭州能源环境工程有限公司HangzhouEnergy&EnvironmentalEngineeringCo.Ltd.科技部生物燃气产业技术创新战略联盟BiogasInnovationAlliance理事长单位President附表X.2:标准设备序号名称规格单价（元）数量总价（元）备注1格栅钢结构60,000.00160,000.00国产2污水泵潜水式8,000.0018,000.00国产3破碎机M06F460,000.00160,000.00德国产4匀浆池搅拌机中心式80,000.00180,000.00杭能5水解除砂池搅拌机潜水式60,000.004240,000.00杭能6除砂器非标220,000.001220,000.00杭能7水解池增温保温系统非标100,000.001100,000.00杭能8进料泵螺杆泵60,000.002120,000.00德国产9厌氧罐Φ16×163200m32,000,000.0024,000,000.00杭能10贮气柜Φ11.0×8.6500m3400,000.001400,000.00杭能11热水储罐Φ4×8100m3150,000.001150,000.00杭能12厌氧罐搅拌机中心搅拌机250,000.002500,000.00杭能13压力保护器非标30,000.00260,000.00杭能14厌氧罐增温保温系统非标250,000.002500,000.00杭能15避雷设施非标40,000.00280,000.00国产16循环泵兼作排渣泵螺杆泵60,000.002120,000.00德国产17生物脱硫系统STS-250480,000.001480,000.00杭能18冷干机200m3/h70,000.00170,000.00德国合资19凝水器NS-15016,000.00116,000.00杭能9/11杭州能源环境工程有限公司HangzhouEnergy&EnvironmentalEngineeringCo.Ltd.科技部生物燃气产业技术创新战略联盟BiogasInnovationAlliance理事长单位President20阻火器ZHQ-B13,000.00113,000.00国产21沼气成份分析仪Biogas401160,000.001160,000.00德国产22沼气流量计HGF15,000.00115,000.00国产23沼气粗过滤器不锈钢15,000.00115,000.00杭能24沼气细过滤器不锈钢15,000.00115,000.00杭能25热水循环泵管道泵15,000.00575,000.00国产26增压风机罗茨风机10,000.