日处理200吨餐厨垃圾工程项目(修).doc

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日处理200吨餐厨垃圾工程项目
初步设计方案

华宏新能源科技股份有限公司
二0一三年八月

目 录

第一章、总论……………………………………………………………2
第二章、资源与产品分析………………………………………………5
第三章、工建设规模……………………………………………………6
第四章、工艺技术方案…………………………………………………7
第五章、工艺计算………………………………………………………10
第六章、单元处理设计…………………………………………………12
第七章、消防、劳动生产保护与人员编制……………………………16
第八章、投资估算………………………………………………………18
第九章、运行成本分析…………………………………………………21
第十章、效益分析………………………………………………………21

第一章 总 论

一. 项目名称：日处理200吨餐厨垃圾工程
主办单位：
二. 编制的依据和原则
(一) 编制的依据
根据业主提供的有关数据作为工艺设计和成本效益分析的依据。工艺设计的主要依据：
1、《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》（GB50341-2003）
2、《建筑物设计防火规范》（GBJ16-87（2001修订版））
3、《建筑物设计防雷规范》（GBJ57-94）
4、《室外排水设计规范》（GBJ14-87，97版）；
5、《室外给水设计规范》（GBJ13-86）；
6、《给水排水工程结构设计规范》（GB141-90）；
7、《工业自动化仪表工程及验收》（GBJ93-86）；
8、《给水排水工程设计手册》
(二) 编制原则
1、资源化原则。
人们日常生活中产生的餐厨垃圾，如果加以综合利用，则是一种非常有价值的宝贵资源，对其进行厌氧消化处理，可以产出再生能源（沼气或电能），具有一定的经济价值和环保效益。
2、减量化原则。
将餐厨垃圾经过厌氧消化后，不但能产生沼气，还可使其减量。
3．无害化原则
餐厨垃圾中含有大量的各类致病细菌，如果直接用做饲料，易于传播各种疾病，直接填埋因其有机物含量高，含水高易腐烂，产生大量的渗滤液污染地下水。通过厌氧消化处理，可杀死病菌，是一种既环保又卫生的处理方法。
4．安全性原则
沼气是一种可燃易爆气体，因此，本方案对厌氧罐、贮气柜等设备设置有安全装置以确保安全。
6、综合效益原则
本方案兼顾环境效益、社会效益、经济效益，将治理污染与资源开发有机结合起来，尽量提高综合效益。
三. 项目提出的背景、投资的必要性和经济意义
1．必要性
餐厨垃圾中含有大量细菌，如果用来喂猪，极易引发各种疾病的传播，特别是近年的禽流感的爆发及欧洲国家爆发的二噁英和口蹄疫事件，引起了各国政府的高度重视，发达国家已纷纷立法，严禁用餐厨垃圾作饲料来喂猪，也严禁将餐厨垃圾焚烧（易产生二噁英）。我国近年也开始重视这个问题，各大城市也纷纷制定了《餐厨垃圾管理办法》，如：北京、上海、广州、深圳、杭州等大城市已率先在我国立法制定餐厨垃圾收集运输处理管理办法。处理好了餐厨垃圾，既可防止各种疾病传播，又能改善人们的生活环境，提高人们的生活质量。
目前，我国各城市的餐厨垃圾仍然主要还是被近郊的一些养殖户拉去作饲料用于喂猪及提炼潲水油，这是一种既不卫生又不安全的处理方式。因此，如何对餐厨垃圾进行稳定化、减量化、无害化、资源化的处理，成为当前我国餐厨垃圾需要迫切解决的问题。
2．目的、意义
随着我国经济的快速发展，能源消费速度也同步增长且高于经济增长速度。能源危机把可再生能源推到了经济舞台的最前沿。以生物质能、太阳能、风能为代表的可再生能源大规模开发利用的条件已经成熟。随着化石能源的价格上涨和新能源技术的进步,可再生能源的开发已逐渐具有一定的经济性,而财务盈利是促进投资的根本动力。为了降低单位GDP能耗,“国家发改委”正在拟定《可再生能源中长期发展规划》,初步计划到2020年总的可再生能源装机容量占比达到30%以上。可以预见,中国可再生能源产业在未来几年将会出现爆发性增长。
本方案拟建设一套日处理200吨餐厨垃圾综合利用装置，对餐厨垃圾进行厌氧发酵，产生的沼气作为燃料或用于发电，沼渣沼液作为绿化或果蔬的肥料，为餐厨垃圾的综合高效利用开辟一条很好的资源化道路。
沼气是一种很好的清洁的可再生能源，其热值约为5600大卡/立方。将其提纯，可替代天然气，做为居民的燃料；用于发电，可发电1320万度/年，节约电费818万元；所产沼渣沼液作为肥料，可提高水果蔬菜的品质，改良土质。

四. 编制范围
本技术方案的编制范围主要包括餐厨处理装置内的工艺流程、初步工艺设计、投资估算、运行成本与效益估算等。

第二章 资源与产品分析
1. 干物质量计算
根据业主提供的数据，业主日产餐厨垃圾200吨，餐厨垃圾含水量80%，含油2.5%，其中干物质（TS）量为：200×20%=40吨。
2. 沼气产量计算
餐厨垃圾沼气产率取550m3/ t TS，日产沼气：
200×（20%—2.0%）×550=19800m3
年产沼气（一年按8000小计）：660万m3。
3．发电量的计算
采用进口发电机，其电效率为40%，1m3沼气可发电2kwh，若全部用于发电，可装机1650kw，年发电：1320万 kwh。
4．回收油量计算
油含量2.5%，可回收量以2.0%计，日可回收油：4吨，年回收1333吨。
5．肥料产量计算
本装置日产沼渣沼液混合物约200吨，年产含水量小于10%的沼肥0.15万吨，此混物作为绿化用肥或近郊果蔬用肥。
第三章 建设规模
本工程处理能力为日处理含水量80%的餐厨垃圾200吨，采用厌氧消化处理，水力停留时间以28天计（中温35℃），需总体积为： 200×20%÷10%×28÷0.8≈14000立方米

第四章 工艺技术方案

一．工艺流程
（一）．工艺流程图

（二）．工艺说明
收集来的餐厨垃圾进入粗滤器，经初步分选，将其中的大块骨头、一次性饭盒、筷子等较大的东西分选出去，而后进入分油器，将其中的油脂分离出来，经打浆机打成浆状，送入调质槽进行调质成固含量为10%左右的浆料，泵入厌氧消化罐进行厌氧消化，产生的沼气经脱硫、脱水、脱尘等预处理后，送入发电机发电或经提纯后作车用燃料。沼液沼渣流入地槽暂存，经脱水后，沼渣制固态有机肥料，沼液经处理达标排放或直接外运做液态肥料。
本工程包含原料预处理、厌氧消化罐、沼气净化、反应器的保温、增温、沼气发电或燃烧等设备。
1、粗滤器
主要是将餐厨垃圾中的各种大块物料如骨头、一次性饭盒、筷子等分选出来，其内设有一振动筛。经筛分后，大块物料与普通的生活垃圾外送处理。筛余物进入分油器处理。
2、分油器
经筛分后的餐厨垃圾，在分油器中经物理的方法，将其中的油分分离出来，分离出来的油可用于生产生物柴油。余料送去打浆。
3．打浆机
分油后的餐厨垃圾，经打浆机打成浆糊状，以利于加快厌氧消化速度。
4．调质地槽
打成浆状的餐厨垃圾在调质槽内调配成固含量为10%左右。
5．厌氧罐
（1）罐体说明
普通的厌氧反应器大多采用钢筋砼结构。近年来为了缩短施工周期，节省建筑材料，提高反应池的施工质量，建设美观大方的厌氧处理装置，也多有采用新材料、新技术建造的厌氧消化器。
拼装制罐技术使用软性搪瓷或其他防腐预制钢板，以快速低耗的现场拼装使之成型，预制钢板采用栓接方式拼装，栓接处加特制密封材料防漏。此种预制钢板形成的保护层不仅能阻止罐体腐蚀，而且具有抗酸碱的功能。拼装罐具有技术先进、性能优良、耐腐蚀性好、维修便利、外观美观及价廉等特点。
本工程确定选择搪瓷拼装罐结构为厌氧反应器罐体结构。
(2) 厌氧消化器的配置
每座厌氧反应器内设置二台罐内搅拌器，用于使底部进料均匀分布于罐体底部并充分与厌氧微生物接触混合。厌氧罐底另设有排渣系统，定期将罐底沼渣排出。排出的沼渣可进入到脱水环节进行脱水后制肥，也可直接外运做肥料。
（3）增温器
由于冬季寒冷，气温较低，故原料必需增温保温，采用余热锅炉回收燃气发电机的尾气（烟道气）余热，向本装置供热增温保温。
余热锅炉所产生的热水在热交换器内与餐厨垃圾进行热交换，原料升温后进入地下反应罐。

6．贮气柜
由于产气量和用气量之间存在不平衡，因此需设置储气柜进行调节。沼气储气柜有多种结构形式，本工程选择安全性较好的膜式沼气储存柜（双膜贮气袋）。
7、沼气预处理装置
厌氧反应器刚产出的沼气是含有饱和水蒸气的混合气体，除含有气体燃料CH4和较大比例的CO2外，还含有H2S气体和悬浮的颗粒状杂质。H2S气体不仅有毒，而且有很强的腐蚀性。过多的H2S气体和杂质含量会危及发电机组的使用寿命，因此新生成的沼气还需经脱硫、气水分离等净化处理后才能作为发电机组的燃料，其中沼气的脱硫是其主要问题。
而沼气发电机组（进口机）要求沼气中含H2S气体含量小于200ppm。因此，沼气的脱硫净化处理是必须的。本方案拟采用干法脱硫方法对沼气进行脱硫处理。
8．发电机
本装置拟采用进口发电机，其发电效率高（38%-40%，而国产机只有30%-32%）。
第五章 工艺计算
一． 餐厨垃圾处理量
餐厨垃圾经过粗分器分选出大块物料后，再经分油器分选出油，打成浆状在调质池内调成固含量10%左右的物料，进入消化罐中厌氧消化，产生沼气。
业方提供的数据为：日产餐厨垃圾200吨，含水量80%。依此可计算得： 干物质量：40吨/日（包括油量）。
二．回收油量
日处理餐厨垃圾200吨，含油2.5%(具体含量多少因饮食习惯不同而异)，本方案按2.0%回收计算，日可回收4吨粗油，年回收油1333吨。
三．沼气产量及发电量
餐厨垃圾中固含量为20%，其中有机物含量占95%左右，因此，其产气较高，一般可达0.5-0.6m3/kgTS（沼气CH4含量55%），200吨餐厨垃圾可产沼气（另回收了2.0%的油）：
200×（20%-2.0%）×550=19800 m3
年产沼气660万m3/年。
发电量：
采用进口发电机，其发电率为2kw/ m3，
日发电量：19800×2=39600 kw，
年发电量：39600÷24×8000=1320万kw。
四. 沼渣沼液量
本装置日处理餐厨垃圾200吨，干物质共计40吨，回收油4吨，日产沼渣沼液约200吨，年产含水量小于10%的沼渣肥约0.15万吨。
五. 热量平衡计算
本工程厌氧阶段拟采用中温发酵，要求反应温度为 30℃-35℃。为保证系统的正常运行，需要采用增温措施。本系统主要加热热源为沼气发电机组产生的余热（或太阳能装置的热水）。
该系统每天产沼气19800 m3。甲烷含量在55%以上（按55%计算），在标准环境下，沼气热值约为5100Kcal/ m3。发电机余热锅炉回收的热量为沼气总热量的35%∽40%，以35%计，每天可利用的热量总量为:
19800×5100×35%=35.3×106 Kcal
厌氧消化池的进料量是200m3/d，根据当地天气情况，取冬天物料温度0℃，要加热到35℃，需要补充的热量：
200×1000×（35-0）=7×106Kcal
考虑到热水在交换的热量损失，按80%的效率计算，沼气机组余热锅炉实际可提供的热量为：
35.3×106Kcal×80%=28.2×106Kcal > 7×106Kcal
由此算得在冬季沼气发电机组的余热完全可以满足升温所需热量的需要。
六．占地面积：
约20000 m2左右,即30亩。

第六章 单元处理设计
一. 粗滤器:
处理量： 25吨/小时
数量：2套
二. 油回收装置
1．固液分离器
外形尺寸：Φ3.0mx5.0m
材质：不锈钢
容积：35 m3
数量：2台
2．油水分离器
外形尺寸：Φ3.0mx5.0m
材质：不锈钢
容积：35 m3
数量：4台
三．打浆机
处理量：5吨/小时
材质： 不锈钢
数量： 4台
四. 调质槽
外形尺寸：Φ4.0mx5.0m
材质： 钢筋砼结构
容积： 60m3
数量： 2台
五. 消化罐
内壁尺寸：Φ30.18mx4.2m
有效容积：2500m3
有效水深：3.5m
停留时间：25.0d
发酵温度：35℃中温
材质结构：搪瓷结构
数 量：6座
结构形式：地上
附属设备：
增温余热锅炉：1台
搅拌机：2台
厌氧罐进料及运行方式：
本工程餐厨垃圾处理量为200m3/d，厌氧罐进料量400吨/天，泵入式，采用机械搅拌（也可采用沼气搅拌），每天搅拌1至2次，每次持续约10分钟，厌氧消化时间约28天。
六. 增温和保温设备
1. 保温
故知新系统整体保温包括厌氧消化罐的保温；管道、阀门保温。
厌氧罐保温方式：
厌氧罐保温采用彩钢板、玻璃丝棉（或岩棉）进行罐外保温处理。
对于各种管路能地埋的则地埋，地上管路采用常规保温方式；对厌氧消化罐采用聚苯乙烯和聚氨酯等材料进行强化保温。另外，在4个搪瓷拼装罐之间设置一个操作间，尽可能地将靠近的管路、阀门设置在该房间内，起到保温防冰冻作用，以确保各种工艺设施在冬季仍能正常运行。
2. 增温
增温主要是对进料及厌氧消化罐增温。增温的热源来自于热电联供发电机组余热锅炉所产生的热量，对进料及厌氧消化罐进行增温，热交换后的循环水泵回至发电机组系统。
增温管排布方式：
在搪瓷拼装罐罐体外与彩钢保温层之间设置余热交换管网，发电
机组余热锅炉的热水通过罐壁外的盘管与污泥交换热量，实现对罐内污泥的增温。
（1）罐外增温，避免了增温管与料液的直接接触，减少了结垢的发生；
（2）增温管每5根为一组，交叉排布，分段增温，保证了增温的均匀。
七. 沼气净化
沼气净化采用氧化铁干式脱硫。
外形尺寸：Φ0.8mx2.4m
材质： 不锈钢
容积： 1.2m3
数量： 4台
二用二备
八. 贮气柜
双膜干式贮气柜
功 能：贮存净化后的沼气
容 积：6000m3
尺 寸：Φ24m × 20.0 m
结 构：如图所示。双膜干式贮气柜由外膜、内膜、底膜和混凝土基础组成，内膜与底膜围成的内腔用于贮存沼气，外膜和内膜之间气密。外层膜充气为球体形状。贮气柜设防爆鼓风机，风机可自动调节气体的进/出量，以保持气柜内气压稳定。内外膜和底膜均采用德国Mehler公司进口膜，由HF熔接工序熔接而成，材料经表面特殊处理加高强度聚酯纤维和丙烯酸脂清漆。贮气柜可抗紫外线、防泄漏，膜不与沼气发生反应或受影响，抗拉伸强度强，适用温度为-30~60 ℃。
双膜干式贮气柜外观

双膜干式贮气柜结构原理图

九. 沼气发电机
功能：以沼气为燃料发电，实现热电联产。
每1m3沼气发电能力： 2.0 kWh/m3沼气
发电机组每日发电时间： 24 h
年工作时间： 8000 h
装机容量： 1000 kW ×2台
年发电量： 1320万 kwh。
数 量： 2台
第七章 消防、劳动生产保护与人员编制
1消防
（1）沼气站内按照《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）2001设计。
（2）站内道路满足消防车行驶要求。
（3）所有建筑物均按二级耐火等级设计，建筑材料均采用非燃烧体材料。
（4）在管理房内按要求配置干粉灭火器和砂箱。
（5）站内严禁烟火、在厌氧发酵罐处应张贴“严禁烟火”标志。
2．劳动保护和安全生产
（1）在沼气站运转以前应对操作人员进行培训，制定必要安全操作规程和管理制度，使其牢记安全规程，将不安全因素消灭在萌芽状态。
（2）所有地槽四周设置保护栏杆，栏杆高度和强度应符合国家劳动保护规定。
（3）在发电机房内应设置消音及通风系统。
（4）所有电气设备的安装和防护必须满足电气设备有关安全规定。
（5）所有泵房等构筑物内均应设置通风换气装置，以杜绝有害气体的沉积造成伤害事故。
3．沼气站建设与环境保护
（1）绿化隔离
沼气站由围栏和绿化带将站区与外界相对分离，有效地减少气味对周围外部环境的影响。
（2）噪音
沼气发电站内的噪声主要来源于发电机。在发电机静音箱内部依靠设置消音、隔音设施及减震装置来加以解决。
（3）污水
站内生活污水均通过污水管道系统收集并统一排入污水系统。
（4）固体废弃物
沼气站内的固体废弃物主要为沼渣沼液混合物，因其中含有一定的氮、磷、钾及腐植酸、氨基酸等无机、有机营养素，是一种很好的有机无机复混肥料，故可直接用于城市绿化或果蔬的施肥。
4．沼气站对外部环境的影响
（1）对人体健康的影响
由于餐厨垃圾及粪便中易腐有机物得到大大降解，通过厌氧还将绝大部分致病细菌杀死，有利于周围的环境卫生。使用沼渣沼液作为城市绿化的有机肥料，可改善生态环境，利于消人们的身体健康。
（2）对大气环境的影响
餐厨垃圾及粪便通过厌氧处理使其中的有机物转化为沼气，一方面，可大大减轻餐厨垃圾及粪便所散发的臭味；另一方面，可减少向大气中排放甲烷、二氧化碳，为减少温室气体的排放做出贡献。
（3）对水环境的影响
采用本方案处理餐厨垃圾及粪便，不但达到了稳定化、减量化、无害化的环境治理目标，而且还使餐厨垃圾及粪便资源化，从而大大地改善了环境质量。
5．人员编制
沼气站运行操作管理人员编制为20人。

第八章 投资估算
一． 土建投资估算
土建投资 =1046.9万元。具体构成项目见表8-1。
表8-1 土建投资估表
序号
建（构）筑物名称
结构尺寸（m）
规模（m3/m2）
数量
单 价（元）
合价
(万元）
结构形式
1
调质槽
ф4.0×5.0
62
2
1000
12.4
钢砼
2
厌氧罐
Φ33.0x4.2
684
6
1200
492.5
钢砼
3
沼液沼渣贮槽
50×30×3
4500
1
600
270.0
基础钢砼
4
操作间、办公室

50
3
2000
30.0
砖混结构
5
发电房

100
1
1200
12.0
砖混结构
6
路面硬化

2000
1
500
100.0
混凝土
7
其它设备基础

300
1
1000
30.0
钢砼
8
其它

100.0

合 计

1046.9

二．设备投资估算

设备投资= 8119.0万元。具体构成项目表8-2。
表8-2 设备投资估算表
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
单价（万元）
金额（万元）
备注
1
沼液沼渣输送泵

台
6
1.5
9.0
进口
2
沼气压缩机

台
2
28.0
56.0

3
发电机组(含余热锅炉)
1000kw
台
2
800
1600

4
分选系统

套
1
1080.0
1080.0

5
固液分离器

台
2
60.0
120.0

6
油水分离器

台
4
30.0
120.0

7
打浆机

台
4
28
112

8
厌氧消化罐

台
6
300
1800

9
脱硫罐

台
4
18.0
72.0

10
贮气柜
6000 m3
个
1
800
480.0

11
管道、阀门管件

套
1

220

12
电器仪表

套
1

850

13
设备安装费

项
1

400

14
其它（除臭、总图、通讯、水处理等系统）

600

小计

7519.0

三．其它投资
表8-4 间接费和总投资计算表
序 号
项 目
单位
数量
工程造价（元）
计费基数
费率
总额
一、
直接工程费用

1.1
土建投资
套
1

1046.9
1.2
设备投资
套
1

7519.0

合计

8565.9
二、
间接工程费用

2.1
设计费、调试费
套
1
8565.9
5.0%
428
2.2
利润
套
1
8993.9
10.0%
899
2.3
施工管理费
套
1
9892.9
5.0%
495
2.4
税金
套
1
10387.9
7.50%
779

合计

2601
三
土地购置费

1800
四
工程总投资

12966.9

第九章 成本分析
1、电费
全年电费约40.0万元
2、人工费
人均工资3.5万元/年，年工资费用70万元
3、折旧费
按15年折旧，年折旧费：864万元
4、运行管理费
70万元
5、原料收集费
100万元
6、其它费用
100万元
7、运行总费用
1244万元
第十章 效益分析
1．成本计算
本项目总运行成本为1244万元（含折旧）。
2．收益计算
（1）发电收益计算
本工程项目建成后年发电量可达1234万kWh，电价按每度0.62元/kWh计算，每年电力销售收入为765万元。
（2）回收油的收益计算
年回收油1333吨，每吨粗品油以4500元计，年收益：600万元
（3）有机肥收益计算
年产沼渣肥（含水量<10%）约0.15万 t，按800元/t收益计算，年收益为：120万元。

（4）垃圾处理费
原料处理量： 200÷24×8000=66667吨/年=6.67万吨/年
垃圾处理费以100元/吨计，年收垃圾处理费：6.67×100=667万元
（5）总收益计算
上述四项收益之和为总收益，共计2152万元。
3．经济效益和投资回收期计算
本工程项目建成后，每年收入2152万元，运行成本为1244万元(含折旧)或380万元(不含折旧)，净收益1772万元，按静态投资计算，项目投资回收期为7.3年(不含建设期)。

附：
若产生的沼气不发电而是经过提纯用作车用燃料，则：
总投资为：
提纯装置：1500万元，
项目总投资：12966.9-1600+1500=12866.9万元,
车用天然气收入：年产车用燃气：366万立方米，其市场价格以3.8元/立方米计算，其加工成本为0.6元/立方米，净收益：3.2元/立方米，车用燃气净收益1171万元/年。
年总收入：2558万元
年总成本：380万元（不含折旧）
年净收益：2178万元
投资回收期：5.9年(不含建设期)

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