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产业沼气工程平台建设项目沼气工程
初步设计说明书

编制单位：北京某某某某建筑设计
证书编号：
日 期：2021年12月

目 录
第一章 设计总说明 1
一、沼气工程设计依据 1
二、项目背景 1
三、设计范围 9
四、设计的指导思想 9
五、关于初设建设内容变动情况的说明 9
六、初设概算编制结果 10
第二章 工艺设计 11
一、沼气工程工艺设计原则 11
二、工艺方案 11
三、工艺流程说明 19
四、厌氧工艺装置说明 21
第三章 总平面设计 29
一、概述 29
二、建筑布置 29
三、道路布置 30
四、沼气工程雨水排放 30
五、沼气工程给水及电力 30
第四章 建筑设计 31
一、建筑设计依据 31
二、主要建筑内容 31
第五章 结构设计 34
一、工程概况 34
二、建筑结构安全等级及设计使用年限 34
三、自然条件 34
四、本工程设计遵循的标准、规范、规程 34
五、地基基础 35
六、主要结构材料 35
七、砌体、砂浆 35
第六章 暖气设计 36
一、设计依据 36
二、设计范围： 36
第七章 给排水设计 37
一、设计依据 37
二、设计范围 37
三、给水设计 37
四、消防设计： 38
五、排水设计 38
第八章 电气设计 39
一、设计依据 39
二、设计范围 39
三、厂区设计 39
第九章 环境保护 44
一、项目实施过程中的环境影响及对策 44
二、项目建成后的环境影响及对策 44
三、厂区绿化 45
第十章 劳动保护 46
一、劳动保护 46
二、劳动安全措施 46
第十一章 机构与管理 48
一、企业体制及组织机构 48
二、劳动定员 48
三、人员培训 48
四、劳动力来源 48
第十二章 项目实施进度 49
第十三章 运行成本及效益分析 51
一、运行成本 51
二、经济效益分析 52
三、社会效益分析 52
四、环境效益分析 54
第十四章 主要设备与选型 56
第十五章 附件 58

第一章 设计总说明
一、沼气工程设计依据
1、农计函[2021]124号《农业部关于中国农业大学产业沼气工程平台建设项目可行性研究报告的批复》
2、《中国农业大学产业沼气工程平台建设项目可行性研究报告》
3、中国农业大学产业沼气工程平台建设项目的有关设计要求和平面图
4、中国农业大学产业沼气工程平台建设项目设计合同
5、甲方提供的地质资料、总平面图等资料
二、项目背景
1、项目提出背景
产业沼气是国际新发展起来的一种沼气产业形态。“产业沼气”是指用工业化模式大规模地生产、纯化和高值利用沼气，使之能像天然气和液化气那样，由管道或气罐（瓶）输送和装运，方便地应用，并形成以沼气为主体的完整产业链条。产业沼气也称“净化提纯沼气”，或称作“生物天然气”（Bio-Natural Gas)。它可以完全替代天然气和类似的石化燃气如液化石油气。
天然气是一种优质清洁能源，大多数发达国家都把提高天然气的使用比例作为能源清洁化的重要举措，我国也规划大幅提高天然气在一次能源中的使用比例。在全球化石能源油气紧张的大形势下，产业沼气补充和替代天然气是一条重要道路。近年来，在以德国、瑞典、荷兰等为代表的欧洲国家，产业沼气已得到快速发展，形成了完善的产业链。
根据国家中长期科技发展规划和国家可再生能源中长期发展规划，沼气产业及其科技是重要的发展战略方向。到2021年，沼气年利用量达到440亿立方米，建成大型畜禽养殖场沼气工程10000座、工业有机废水沼气工程6000座，年产沼气约140亿立方米，沼气发电达到300万千瓦，实现农业有机废弃物资源的充分有效利用，农村能源显著的清洁化。
发展产业沼气可以有效缓解天然气的紧张形势，并为清洁燃气提供长期保障。据测算，我国5大传统沼气资源如畜禽粪便、生活有机垃圾、农产品加工废水等可支持年产产业沼气1500亿方，可替代900亿方天然气（2021年实际消耗的天然气量700亿方）。如果能大力发展以青贮农作物(秸、叶部分)为原料的产业沼气，仅利用我国秸秆资源15-20%，就可每年再生产可替代900亿方天然气的沼气。
以德国、瑞典为代表的欧盟国家以及美国、日本等国，近年来不断地加大沼气研究投入力度，产业沼气研究已经走向批量试验、精确控制、标准化工艺和自动化管理，同时其沼气产业也正飞速发展。
总体上我国沼气研究仍处于比较落后的状态，迫切需要建设先进平台，提高研究水平。一方面，要建设先进的沼气研究实验室，支撑一流科研成果的产出；另一方面，也要集中建设一批中试基地，促进科技成果向生产力的快速转化。
2、产业沼气工程平台的总体说明
本项目主要着眼于未来我国产业沼气大规模发展的需求，突破目前我国大中型沼气原料利用单一、沼气发酵技术粗放、缺乏高质利用技术的局限，集成多样化原料利用技术、高效沼气发酵技术、沼气提纯净化技术以及沼气高质利用技术，建设符合中国国情且具完整产业链的产业沼气工程示范基地，为我国高效产业化沼气工程的发展提供强有力的科技支撑和示范样板，为农村沼气事业上新台阶提供技术服务和技术储备。
产业沼气工程平台包括实验研究、工程示范和推广培训三个方面的功能，以提高沼气高效产生和高值利用的科技创新和科技支撑能力。本项目建设包括产业沼气专题实验室和产业沼气工程中试基地。其中产业沼气专题实验室以科技创新功能为主，工程中试基地则以产业示范和培训功能为主，二者相互配合，组成完整的产业沼气工程平台。
（1）产业沼气工程中试基地
产业沼气工程中试基地以批量中试发酵罐群、规模高效产沼气和先进净化压缩设备建设为主，通过沼气快速、高效发生，沼气净化和净化后的沼气（生物天然气）用于驱动汽车等系统，集中示范沼气的高效产生和高值利用，建设内容包括如下内容及配套设施：
1）680 m3高效发酵罐系统1套；
2）每天2000 m3沼气生产及净化装置1套；
3）每小时80-100 m3纯化沼气压缩机及储气装置1套；
4）每年1500吨青贮原料池1个；
5）自动化沼气发酵监控系统1个；
中试工程利用所在实验场的每年2500吨（干重）农作物秸秆和动物粪便为原料，按照含固率25%计，每年所处理原料10000吨，每天处理原料27.4吨，日均产沼气2000m3，每年合73万m3。经净化，平均每天得到生物燃气（含甲烷97%以上）1200m3，合每年产43.8万m3生物天然气。同时该工程还建成一条批式发酵中试线。
（2）产业沼气专题实验室
中国农业大学生物质工程中心实验室受“985”和“211”工程重点支持，近年已经购置和装备了中小型发酵罐系统、微生物和分子生物分析设备等，产业沼气专题实验室在中心实验室已有沼气实验设备的基础上，购置国际先进的沼气专业化试验设备，组建国内一流、国际先进的沼气试验和测试实验室。
（3）项目产品和推广计划
本项目建成产业沼气中试基地1个，产业沼气专题试验室1个，年产43.8万m3压缩纯化生物天然气，沼渣和沼液利用实验场现有设备制作有机肥用于改良实验场土壤。
压缩纯化生物天然气将用于驱动涿州300辆油气双动力新能源汽车。按照国内一般规律，燃气驱动汽车每公里油耗费用仅占燃油的60%，具有很强的市场推广能力。
建成产业沼气工程零排放和沼渣沼液综合利用示范系统后，全部产业沼气工程平台向国内同行开放，同时利用该平台开展技术推广和培训。5年内每年进行高级人才培训30人次以上，通过培训、推介会议、合作伙伴、行业主管单位等途径将产业沼气技术体系推广到10家以上养殖业企业和10家以上淀粉/酒精企业，直接推动形成1亿方产业沼气生产。生物质工程中心拟成立产业服务部，组织相关专家重点对合作与推广企业给予技术支持和服务。
（4）利用平台开展的研究工作
着眼于未来我国产业沼气大规模发展的需求，突破目前我国大中型沼气原料利用单一、沼气发酵技术粗放、缺乏高质利用技术的局限，集成多样化原料利用技术、高效沼气发酵技术、沼气提纯净化技术以及沼气高质利用技术，建设符合中国国情且具完整产业链的产业沼气工程示范基地，为我国高效产业化沼气工程的发展提供强有力的科技支撑和示范样板，为农村沼气事业上新台阶提供技术服务和技术储备。今后重点研究开发的方向为：
1）扩展沼气的原料，由传统的畜禽粪便扩大到包括专用沼气能源作物和农副产品加工废弃物/液等，并研究相适应的特定发酵技术及设备；
2）大幅度提高规模化沼气工程产气率（容积产气率提高2-3倍）和降低成本的技术和设备。
3）沼气提纯、商品化利用的技术和途径。
4）沼气高值利用的产业链建设，提纯沼气价格通常可提高2-4倍，能极大地增强沼气产业的生命力。
5）沼气工程零排放和沼渣沼液综合利用。
3、项目建设地点
项目建设地址：位于中国农业大学涿州实验场内。站内道路、供电、供水、通讯、雨水管网，污水管网等条件都十分完善。实验场距北京市核心区70km，距学校本部80km，临近京广公路、京广铁路、京珠高速、京石高速和已经开工修建的京石高铁，交通十分便利。
（1）原辅材料
本示范工程生产所需原料供应充足，原料来自涿州实验场试验田的农作物秸秆和实验场邻近村民养殖的动物粪便。未经处理的动物粪便是污染源，大量的秸秆需要及时合理利用。由于当前这两种资源都存在较大的环保处理压力，当地农户和实验场都急于为这些废弃物找到出路，非常愿意供应给中试基地用作沼气发酵原料。
实验场每年有农作物新鲜秸秆在30000吨以上，本场鸡场存栏5万只，可收集干鸡粪700吨/年以上（1600方~2000方）；猪场存栏1300头，可收集干粪200吨/年以上。邻近村庄猪存栏2000多头，牛存栏300多头，每年可收集干粪600吨以上。这些原料完全可以满足示范工程每年2500吨（干重）原料的需求。
（2）供水条件
项目年需水1500吨，拟建在实验场内，沼液进入实验场农灌系统用作有机肥，排水不需要增加建设额外设施，仅有少量（每天几百升）含机物废水可直接排入污水口。
（3）供电条件
项目年耗电量10万kwh，电器总功率75kw。本项目所需的电力，由实验场供给，不需要另设变电所。低压电缆由核心区变电站引入，距离400m。
（4）建设地点
本项目建设地点位于河北省涿州市东城坊镇中国农业大学涿州实验场内。现种植区内，距核心区（管理生活区）300m。
中国农业大学涿州实验场位于东城坊镇南，总占地面积21600亩，交通非常便捷，京广公路、京广铁路、京珠高速、京石高速和已经开工修建的京石高铁贯穿而过，建成后12.5分钟直通北京西站，917公交开通后，40分钟直通北京六里桥。本工程在园区内建设，不需征用土地。

三、设计范围
1、本初步设计包括沼气工程平台工艺设计、建筑设计、水电和设备的初步设计以及概算。
四、设计的指导思想
1、本设计执行国家现行的法令、法规和各项规范。规定及甲方提供的设计要求。
2、沼气工程设计符合区域的特点，工艺先进、经济、实用。同时与周边建筑和谐、统一。
五、关于初设建设内容变动情况的说明
初设建设内容与可研批复建设内容无变动。
六、初设概算编制结果
1、工程总概算为：1153.470万元，壹仟壹佰伍拾叁万肆仟柒佰元整。
其中：
建筑安装工程费用：83.04万元；
工艺装置设备安装工程：244.63万元；
项目设备安装工程：646.00万元；
实验室仪器安装工程：69.80万元；
工程建设其他费用：52.00万元；
基本预备费：58.00万元
2、资金来源
中央预算内投资：1150.0000万元
其余3.470万元学校自筹

第二章 工艺设计
一、沼气工程工艺设计原则
根据《国家可再生能源中长期发展规划》和《农业生物质能产业发展规划（2007-2021）》，依据国家和地方有关沼气工程设计的规定，确定如下的沼气工程工艺技术指导原则。
1、“资源化、减量化、无害化、生态化”的原则。
2、综合考虑投资和效益的关系，力求沼气工程处理工艺新颖，技术先进，操作方便，运行费用较低。
3、适应新工艺、新设备中试需求，设备更加便捷。
4、实现沼气工程的综合效益，利用青绿秸秆和部分猪粪为原料进行新型原料利用技术、高效产沼气技术、生物天然气高质化技术和无害化处理技术的研究，建设一个产业化沼气工程平台。沼渣用作有机肥，沼液供附近大田作物以及果园温棚施用。
二、工艺方案
1、产业沼气工程平台建设项目实验设计方案
A、研究内容
1）玉米青贮的沼气产生潜能研究
2）玉米青贮与畜禽场粪污混合的制沼研究
3）沼气净化实验
4）采样分析
PH TS VS VS removal 温度 VFA 氨氮
B、中试实验方案
1）利用Batch（细菌驯化）方法测试沼气发酵潜能
实验方法：以发酵牛粪为接种物，进行连续培养
实验目的：培养菌种、测玉米青贮产沼气潜能
实验日期：2-3个月
a 90% inoculam + 10% 玉米青贮 测CH4含量
100% inoculam + 0% 玉米青贮 测CH4含量
b 继续以90% inoculam + 10% 玉米青贮 测CH4含量
100% inoculam + 0% 玉米青贮 测CH4含量
c 继续以90% inoculam + 10% 玉米青贮 测CH4含量
100% inoculam + 0% 玉米青贮 测CH4含量
2）玉米青贮与畜禽场粪污混合发酵实验方案
第一组：
¤60m3 发酵罐体+ ¤60m3 发酵罐体
进料条件：不加粪便只加玉米青贮 TS 8%-10% VS 6%-8% HRT 10-20days Tem 38-42℃
第二组：
¤60m3 发酵罐体+ ¤60m3 发酵罐体
进料条件：80%玉米青贮+20%粪便 TS 8%-10% VS 6%-8% HRT 10-20days Tem 38-42℃
第三组：
¤60m3 发酵罐体+ ¤60m3 发酵罐体
进料条件：80%玉米青贮+20%粪便 TS 8%-10% VS 6%-8% HRT 10-20days Tem 38-42℃
第四组：
¤60m3 发酵罐体1+ ¤60m3 发酵罐体2
进料条件：发酵罐体1（90%玉米青贮+10%猪粪便）、发酵罐体2（90%玉米青贮+10%牛粪便） TS 8%-10% VS 6%-8% HRT 10-20days Tem 38-42℃
C、净化实验方案
¤100m3 发酵罐体1+ ¤100m3 发酵罐体2
进料条件：
发酵罐体1（100%玉米青贮+0%粪便）、
发酵罐体2（70%玉米青贮+30%粪便）
TS 8%-10% VS 6%-8% HRT 10-20days Tem 38-42℃
沼气含量：
发酵罐体1 60% CH4+40% CO2 进行净化后 97.5% CH4
发酵罐体2 75% CH4+25% CO2 进行净化后 99.5% CH4
2、多种原料高效产气技术
利用以玉米秸秆青贮料为主，畜禽粪便为辅，包括城市废水滤泥、城市有机固体废弃物、能源作物、杂草等在内的各种原料。
利用新型高效固定相厌氧生物反应器，提高发酵系统的可靠性、稳定性、耐酸性和抗冲击性等。
对发酵系统实施过程监测和自动控制，提高单位原料产气率和容积产气率。
关键指标：各种中试发酵罐体平均容积产气率达到3m3/m3；停留期2周以内。
3、沼气高压水洗净化技术
FLOTECH高压水洗沼气净化设备代表当前世界最先进的沼气净化技术水平和未来相当长时期内产品开发方向。
沼气净化工艺与天然气净化工艺类似，主要包括脱硫技术、脱碳技术和干燥等。目前国内外脱硫和脱碳工艺均较为成熟。当原料沼气工艺参数，组分特点及净化气质量等已知时，通常可在多种工艺中进行比选，从中找出最优化适合本项目特点的工艺路线。
目前，我国还未制定有生物混合燃气、压缩生物燃气产品的国家标准。本项目的产品生产标准如下：
1）沼气生产标准
——甲烷含量：达56-65％；
——硫化氢含量：1％以下；
——CO2含量：33-42％。
2）生物天然气质量指标（参考液化天然气）：
——甲烷≥97％；
——H2S（硫化氢）≤1ppm；
——CO2＜3.0(体积%) ；
——O2＜0.1%；
——高热值≥31.4MJ/ m3 。
净化达标的生物天然气经加压到200个大气压，就可以执行压缩天然气标准，适用于CNG汽车燃料和CNG罐装燃气。
（1）脱硫工艺
目前国内较成熟的脱硫方法可分为干法和湿法（或干法加湿法）两大类。干法脱硫技术效率高、投资省与操作简便，运行稳定适合于低含硫气处理。湿法脱硫技术具备处理量大，操作连续，较适合处理硫化氢含量高，处理量大的场合。本工程采用生物脱硫法与化学脱硫对沼气进行脱硫处理，可将硫化氢含量降至20mg/m3，满足高压水洗提纯净化设备的进气要求，可以达到沼气净化国标要求。
（2）脱碳工艺
国内外目前主要有以下几种工艺路线，见下表：
表2-1. 当前几种主要脱碳工艺比较
工艺路线
PSA（变压吸附）
化学吸收
物理吸附
投资
低
中
中
运行成本
极高
中
高
回收率
90%
98%
95%
占地
大
中
小
技术成熟性
成熟
成熟
成熟
设备安全性和可靠性
较高
较高
较高
这几种工艺在对净化气体品质要求较高时，生产成本往往偏高，长时间连续生产的能力难以得到保障。
（3）高压水洗技术要点和特征
为了重点开发和展示多样化原料沼气高效生产技术和沼气高质化利用技术，构建产业沼气的整套新技术体系，本项目在沼气净化技术上特申请采用国际先进的成熟技术。FLOTECH的高压水洗净化沼气工艺是一个全新的综合解决方案，利用不同气体在变温和变压的情况下在水中溶解度的不同，通过物理分离方法，一次性将硫、碳、硅氧烷等杂质全部去除，而不是分为脱硫和脱碳两个环节，所用的介质是可以循环利用的水。其工艺为粗制沼气在8-9个大气压力下，经水洗，H2S，CO2，硅氧烷等被水吸收，CH4气体经干燥进入压缩机，加压到250大气压，灌装储存。被吸收的少量CH4经闪蒸出重新进入净化流程；废液在曝气之后可重复利用，再次用于净化提纯沼气。净化压缩气体用高压气柜贮存，同时支持车用小型罐和压缩气罐车罐装。
该高压水洗工艺的特点是技术成熟、设备稳定、占地面积小、运行成本极低（达天然气标准的净化每m3沼气平均0.12元，仅为其他技术的1/4到1/3），甲烷回收率高达99%以上，设备运行维护费用非常低、稳定运行寿命长达20年以上，连续工作时间显著高于其他工艺，可达接近8000小时的水平。因此该系列设备在全世界沼气技术研究和产业发展均领先的欧洲市场上所占的份额超过一半以上，并广为日本、韩国、加拿大、美国、澳大利亚、新加坡等国家采用。
与其它几种工艺相比，高压水洗技术的主要优点：
（1）处理后氧气含量远低于0.1%，硫化氢低于1ppm；废气中硫化氢降低到10ppm以下，可达到排放标准；洗涤水是循环使用的，原则上不需要更换排出。
（2）工艺和设备可靠。FLOTECH高压水洗沼气净化设备在生产中应用已有30年历史，当前在全世界各地有大量用户。
（3）管理简便，运行成本低。配件更换率低，主要介质循环使用，运行过程中没有消耗品，全自动控制。
（4）甲烷回收率高，没有二次污染物排放。
（5）占地面积小。
（6）设备折旧期限长，一般长达二十年以上。
于其它技术和设备相比，唯一的劣势是设备比较昂贵，一次性投入相对较高，然而由于其折旧率低，实际上分摊到每年的固定投资额上并不高，再加上因设备稳定，在运行中不会由于维修而减损工作时间，综合经济性要显著优于其他工艺设备。但迄今为止，国内尚没有一台FLOTECH高压水洗沼气净化设备。
FLOTECH高压水洗沼气净化技术代表当前世界最先进的沼气净化技术水平和未来相当长时期内产品开发方向。本中试工程拟采用该设备和技术，预计可将沼气经济价值提高3倍以上，且保证整个工程的可持续运行。而该技术在行业中的广泛应用，将极大地提升沼气产业的盈利能力，因而增强可持续发展力。
4、拟采购设备情况
名称：Greenlane Manuka+沼气净化监测系统
工作能力：每小时处理0-130m3粗沼气
组分清单：
编号
名称
规格
单位
数量
1
集装箱式控制柜（定制的）
1200 x 800 x 500mm
150kg ea
个
1
2
洗气塔
（定制的）
12236 x 400NB
1136 kg
个
1
3
水冷器
（Greenbox MR25）
1900 x 920 x 1890mm
510 kg
个
1
4
闪蒸塔
（定制的）
Flashing vessel Integrated with stripping vessel
个
1
5
剥离塔（定制的）
12264 x 400NB
1200 kg
个
1
6
压缩机
（定制的）
561 x 308 x 246mm
100 kg
个
1
7
管线
-
套
1
8
仪表
-
套
1

图2-1 设备示意图

5、产气参数
中试工程利用所在实验场的每年2500吨（干重）农作物秸秆和动物粪便为原料，按照含固率25%计，每年所处理原料10000吨，每天处理原料27.4吨，经过高效厌氧发酵后，混合原料的单位产气量高于73 m3/t鲜料，各种中试发酵罐体平均容积产气率达到3m3/m3，日均产沼气2000m3，每年合73万m3。经净化，平均每天得到生物燃气（含甲烷97%以上）1200m3，合每年产43.8万m3生物天然气。
三、工艺流程说明
1、工艺流程图

图2-2 工艺流程图
2、工艺说明
（1）每年1500吨（干重）青绿秸秆经切碎处理后存贮在青贮窖中。
（2）每天按试验时预计的需用量将存贮的已切碎青绿秸秆送入酸化池中备用。
（3）按需要采用适量的猪粪与酸化池中的青绿秸秆混合后送入厌氧罐内。由于采用了多种厌氧罐结构，适用不同的配比方式与TS浓度，因此，试验工程中采用了多个酸化进料匀浆池。
（4）厌氧罐产生的沼气经净化处理提纯处理后经贮气柜送至压缩车间压缩后装瓶，送至车用燃料加气站。
（5）厌氧罐产生的沼液至沼液暂存池集中并经固液分离机进行固液分离，分离出的固体物质作为固体肥料出售，部分沼液可作为菌种回流至酸化池进用作配料使用，多余沼液则可作为液态有机肥还田。
（6）厌氧罐发酵所需的温度由场内设置的沼气热水锅炉提供。
四、厌氧工艺装置说明
1、不同厌氧消化器性能对比
不同类型的厌氧工艺各有其优缺点和使用范围，在一定的条件下选择适当的工艺型式是厌氧处理成功的关键所在。具体详见表4-1沼气制沼消化器工艺比较。

表4-1 沼气厌氧消化器工艺比较表
序号
类别
CSTR
UASB
HCF
USR
1
原料范围
所有畜禽原料
高COD污水
畜禽污水
所有畜禽原料
猪粪、鸡粪
2
原料TS浓度
6-12%
<1%
8-12%
3-5%
3
应用区域
全国各地
中部、南部
全国各地
中部、南部
4
水力停留时间
15-30天
1-5天
10-30天
8-15天
5
单位能耗
高
高
低
中等
6
单池容积
500-4000m3
200-5000m3
100-300m3
200-2000m3
7
操作难度
高
高
低
中等
8
产气率
1.0-15.0 m3/m3
——
0.8-2.0 m3/m3
0.4-1.2 m3/m3
9
经济效益
较佳
较低或负效益
中等
偏低

一个高效的厌氧反应器，应最大限度实现微生物滞留期（MRT）大于固体滞留期（SRT），固体滞留期（SRT）大于物料滞留期（HRT）。固体有机物的分解率与SRT呈正相关，固体滞留期（SRT）越长，消化效率就越高，厌氧反应器应尽可能将厌氧微生物在重力的作用下沉淀至反应器中下部，使反应器微生物滞留期（MRT）加长，既提高处理效率，又降低微生物对外加营养物质的需求。
对于本项目而言，由于需将全部粪便青贮一起混合均匀后进行厌氧发酵处理，其含固率很高，因此，主体工艺采用CSTR，采用先进的搅拌装置和内部生物脱硫技术及一体化贮气技术、结合序批进料，间歇搅拌，实现高浓度厌氧反应的稳定运行。工艺类型为产气贮气脱硫一体化全混工艺。
2、厌氧罐总容积
总容积共680m3；其中100m3厌氧罐2座；60m3厌氧罐8座。10个发酵罐采用并联的方式运行。
2、厌氧罐的分类概述
（1）100立方米固体干发酵厌氧罐
数量：1座
性能描述：
直径5米，高5米，加锥顶，总高约5.7米。总容积约100立方米罐体上部设干式进料装置，内部不设搅拌器。设喷淋循环回流系统，从厌氧罐中下部抽取沼液至罐顶供循环喷淋使用。采用泵出料（底部出料）。
罐外壁面设壁面增温系统与8~10公分保温层，以保证厌氧发酵的温度。
罐顶设正负压保护器。罐周边设栏杆，罐体边设爬梯。
主要附属设备：
厌氧进料泵：往复式真空泵；流量：3m3/h；压力：10MPa；功率：11KW厌氧循环泵（兼厌氧出料泵）：转子泵；流量：10m3/h；扬程：20m；功率：3KW
运行指标：
原料采用不同比例的玉米青贮与粪便的混合原料，进料浓度在20%-30%之间，发酵温度为中温38℃-42℃范围，罐体容积产气率大于3m3/m3。
（2）100立方米高浓度液体发酵厌氧罐
数量：1座
性能描述：
直径5米，高5米，加锥顶，总高约5.7米。总容积约100立方米罐顶中心设搅拌机，电机与减速机在罐外，浆叶在罐内部，由不锈钢材料制作。下部进料，上部防堵塞出水器出水罐外壁面设壁面增温系统与8~10公分保温层，以保证厌氧发酵的温度。罐顶设正负压保护器。罐周边设栏杆，罐体边设爬梯。
主要附属设备
厌氧进料泵：转子泵；流量：10m3/h；扬程：20m；功率：3KW
厌氧罐顶中心搅拌机：转速：18rpm；功率：：2.2KW
运行指标：
原料采用不同比例的玉米青贮与粪便的混合原料，进料浓度在20%-30%之间，发酵温度为中温38℃-42℃范围，罐体容积产气率大于3m3/m3。
（3）60立方米全混式厌氧罐
数量：2座
性能描述：
直径4.2米，高4.2米，加锥顶，总高约4.8米。总容积约60立方米罐顶中心设搅拌机，电机与减速机在罐外，浆叶在罐内部，由不锈钢材料制作。下部进料，上部防堵塞出水器出水，底部排泥。罐外壁面设壁面增温系统与保温层，以保证厌氧发酵的温度。罐顶设正负压保护器。罐周边设栏杆，罐体边设爬梯。
主要附属设备
厌氧进料泵：转子泵；流量：10m3/h；压力：20m；功率：3KW
厌氧罐顶中心搅拌机：转速：18rpm；功率：：1.5KW
运行指标：
原料采用不同比例的玉米青贮与粪便的混合原料，进料浓度在20%-30%之间，发酵温度为中温38℃-42℃范围，罐体容积产气率大于3m3/m3。
（4）60立方米二相一体式厌氧罐；
数量：2座；其中一座为双层膜顶
性能描述：
直径4.2米，高4.2米，总容积约60立方米
其中一座设锥顶，总高约4.8米；另一座在罐顶设双膜球型贮气柜。罐体上无搅拌机。
上部进料，中下部（离底部1.5m）出料口，底部排泥
罐外壁面设壁面增温系统与保温层，以保证厌氧发酵的温度。
罐顶设正负压保护器。罐周边设栏杆，罐体边设爬梯。
主要附属设备
厌氧进料泵：转子泵；流量：10m3/h；压力：20m；功率：3KW
厌氧循环泵：螺杆泵；流量：15m3/h；压力：10m；功率：4KW
罐顶双膜球型贮气柜：一套，含附属设备。
运行指标：
原料采用不同比例的玉米青贮与粪便的混合原料，进料浓度在20%-30%之间，发酵温度为中温38℃-42℃范围，罐体容积产气率大于3m3/m3。
（5）60立方米立式固定床厌氧罐
数量：2座；
性能描述：
直径4.2米，高4.2米，加锥顶，总高约4.8米。总容积约60立方米中部设立式螺旋提升搅拌器，上部带浆叶，将底部污泥提升至上部表面。
下部一米处设一不锈钢平面篦子，网格为100×100mm。
上部进料，上部防堵塞出水器出水，底部排泥
罐外壁面设壁面增温系统与保温层，以保证厌氧发酵的温度。
罐顶设正负压保护器。罐周边设栏杆，罐体边设爬梯。
主要附属设备
厌氧进料泵：转子泵；流量：10m3/h；压力：20m；功率：3KW
立式螺旋提升搅拌器：非标新型设备；功率：3KW。
运行指标：
原料采用玉米青贮酸化料液，发酵温度为中温38℃-42℃范围，罐体容积产气率大于3m3/m3。
（6）60立方米卧式厌氧罐；1座
数量：1座；
性能描述：
横长5.2米，高3.8米，二端封闭。总容积约60立方米。
半圆型钢砼基础，直径为3.8米圆筒状罐体横卧在基础上。
中部设横轴搅拌器，慢速搅动。
罐内设四道挡板，以不锈钢角钢制作框架，加不锈钢网格，最后复碳纤维毡。
罐顶设三个人孔和沼气正负压力安全保护器。
一端进料，另一端出料，底部排泥。
罐外壁面设增温管与保温层，以保证厌氧发酵的温度。
罐上边设正负压保护器。圆罐上部设栏杆，罐体边设爬梯。
主要附属设备
厌氧进料泵：转子泵；流量：10m3/h；压力：20m；功率：3KW
横轴搅拌推进器：非标新型设备；功率：3KW。
运行指标：
原料采用不同比例的玉米青贮与粪便的混合原料，进料浓度在20%-30%之间，发酵温度为中温38℃-42℃范围，罐体容积产气率大于3m3/m3。
（7）60立方米产气脱硫贮气一体式厌氧罐；1座
数量：1座；
直径4.2米，高4.2米，总容积约60立方米。
罐顶设双膜球型贮气柜。
上部进料，中下部（离底部1.5m）出料口，底部排泥
罐外壁面设壁面增温系统与保温层，以保证厌氧发酵的温度。
罐顶设正负压保护器。罐周边设栏杆，罐体边设爬梯。
主要附属设备
厌氧进料泵：转子泵；流量：10m3/h；压力：20m；功率：3 kW
罐顶双膜球型贮气柜：1套，含附属设备。
运行指标：
原料采用不同比例的玉米青贮与粪便的混合原料，进料浓度在20%-30%之间，发酵温度为中温38℃-42℃范围，罐体容积产气率大于3m3/m3。

第三章 总平面设计
一、概述
本项目建设地点位于河北省涿州市东城坊镇中国农业大学涿州实验场内。
中国农业大学涿州实验场位于东城坊镇南，总占地面积21600亩，交通非常便捷，京广公路、京广铁路、京珠高速、京石高速和已经开工修建的京石高铁贯穿而过，建成后12.5分钟直通北京西站，917公交开通后，40分钟直通北京六里桥。本工程在园区内建设，不需征用土地。预留沼气工程建设用地内水、电路等基础条件具备，具有良好的建设条件。
该建设项目为新建项目，新建的设施主要有酸化匀浆池、青贮发酵池、厌氧反应器、贮气柜、沼气净化装置等沼气工程设施，以及泵房、控制室等附属设施。
二、建筑布置
1、沼气工程总占地面积29200m2（43.8亩）。
2、根据沼气工程生产工艺要求，将酸化匀浆池、青贮发酵池、厌氧消化器、贮气柜、沼气净化装置按其沼气生产流程合理布局，结构紧凑，便利沼气工程操作管理，产品及废物运输符合沼气生产设计标准规定。
3、厌氧发酵罐总容积共680m3；其中100m3厌氧罐2座；60m3厌氧罐8座，结构采用碳钢结构，采用彩钢复合板保温，厌氧反应器进料用沼气锅炉升温。
4、新建泵房30 m2、控制室60 m2、配电间50 m2，净化室50 m2布置于沼气生产区北侧。厂区南侧建8m宽大门一座。厂区绿化面积9052 m2。
5、高压水洗沼气净化成套装置一套。进口设备，含净化塔、恢复塔、干燥塔、压缩机、控制室。
6、新建10m3高压贮气装置一套，贮气柜罐体为钢结构。
7、新建青贮发酵池1200m3，在沼气工程东南侧，2m高钢筋混凝土地上结构。
8、沼气工程周围及道路两旁进行必要绿化，保证绿地面积。
三、道路布置
在沼气工程南北向和东西向各有一条4米宽的主干道，可以满足工艺、运输和消防的要求。新建道路总面积为3676m2，面层为水泥混凝土路面，做法详见98ZJ001。
四、沼气工程雨水排放
沼气工程将利用农场现有的雨水排泄系统进行排泄，雨水与污水分离。
五、沼气工程给水及供电
1、沼气工程利用中国农业大学涿州农场原有给水管道进行给水及消防用水供应。室外增加地下消火栓。
2、项目年耗电量10万kwh，电器总功率50kw。本项目所需供电，由实验场供给，不需要另设变电所，产区内设有配电室。
第四章 建筑设计
一、建筑设计依据
沼气工程设计依据：
1、农计函[2021]124号《农业部关于中国农业大学产业沼气工程平台建设项目可行性研究报告的批复》
2、《中国农业大学产业沼气工程平台建设项目可行性研究报告》
3、中国农业大学产业沼气工程平台建设项目的有关设计要求和平面图
4、中国农业大学产业沼气工程平台建设项目设计合同
5、甲方提供的地质资料、总平面图等资料
6、相关的国家规范规程
二、主要建筑内容
沼气工程总占地面积29200m2，主要生产设施有酸化匀浆池、青贮发酵池、厌氧消化器等总容积约为1930m3。附属设施包括沼气净化装置、高压贮气装置。附属用房包括泵房、控制室、配电间、净化室设施190m2，具体形式规模见表4-1。
1、酸化匀浆池容积有效50m3，设计尺寸直径4.5m，有效水深3m，超高0.3m，设计滞留时间为24小时；混凝土结构，为地下池。池上采用轻钢阳光板作围护结构。
2、青贮发酵池有效容积1200m3，240厚页岩空心砖砌筑。
功能：以青贮方式储存青绿玉米秸秆，作为项目示范中需要的新型沼气原料。结构：池主体长60m，宽20m，地上2米高，地下0.8米深，上面开口的长方体，池底面为比地平线高0.2m的水泥混凝土面，墙体采用MU10240厚页岩空心砖，M5混合砂浆砌筑，东西侧山墙每隔5m设一构造柱，南北侧每个6m设一道构造柱；池一端（西端）砌1.5m高墙，墙内做成30度斜坡，墙外做成与墙同高平台，进料时能够直接开进车；池另一端（东端）开口，出料时直接开进车（见下图）。（对池内体积2400m3，按有效体积80％，物料容重0.8计算，物料重量约1530吨）。
青贮工艺：青贮时，将切碎的物料由池西端往池内倒，同时喷洒青贮菌剂，物料高度约达2m后，物料车继续压着物料开进池内倒料，如此边进料边镇压，一直到池东端，完成进料、镇压后用帆布等防水材料盖住上面。
3、厌氧反应器总容积共680m3；其中100m3厌氧罐2座；60m3厌氧罐8座。罐体材料均为碳钢。
序号
建设内容
规格型号
单位
数量
备注
1
固体干发酵厌氧罐
100立方米
座
1
直径5米，高5米，加锥顶，总高约5.7米
2
高浓度液体发酵厌氧罐
100立方米
座
1
直径5米，高5米，加锥顶，总高约5.7米
3
全混式厌氧罐
60立方米
座
2
直径4.2米，高4.2米，加锥顶，总高约4.8米
4
二相一体式厌氧罐
60立方米
座
1