（高清正版） DB22_T 3397-2022严寒地区秸秆沼气工程工艺设计规范.pdf

ICS 27.010 CCS F 13 DB22 吉林省地方标准 DB 22/T 33972022 严寒地区秸秆沼气工程工艺设计规范 Process design specification of crop straw biogas engineering in severe cold zones 2022-09-16 发布2022-10-30 实施吉林省市场监督管理厅 发 布 DB22/T 33972022 I 前 言 本文件按照 GB/T 1.12020 标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件中的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由吉林省农业农村厅提出并归口。本文件起草单位：吉林东晟生物质能工程研究院（有限合伙）、云南师范大学（能源与环境科学学院）、云南省沼气工程技术研究中心、通化县东明农牧业发展（集团）有限公司、吉林奇星生物质能科技开发有限公司、中国市政工程东北设计研究总院有限公司、吉林省科企技术转移转化研究院有限责任公司、东科禾能控股有限公司、吉林省产品质量监督检验院。本文件主要起草人：刘健峰、张无敌、朴明国、尹芳、李政、王昌梅、赵兴玲、吴凯、王树贵、董良杰、王寒冰、杨震、张健、穆启东、孙景伟。DB22/T 33972022 1 严寒地区秸秆沼气工程工艺设计规范 1 范围 本文件规定了严寒地区秸秆沼气工程工艺设计的一般规定、设计内容、主要技术参数和工程设计参数等要求，描述了对应的证实方法。本文件适用于严寒地区秸秆类原料湿发酵（发酵总固体含量小于10%）沼气工程的工艺设计。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过中文的规范性引用而构成本文件的必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅注日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB 15577 粉尘防爆安全规程 GB/T 15605 粉尘爆炸泄压指南 GB/T 17919 粉尘爆炸危险场所用收尘器防爆导则 GB/T 18713 太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范 GB 50016 建筑设计防火规范 GB 50028 城镇燃气设计规范 GB/T 51063 大中型沼气工程技术规范 NY/T 1220.l 沼气工程技术规范 第一部分：工艺设计 NY/T 1220.2 沼气工程技术规范 第二部分：输配系统设计 NY/T 1222 规模化畜禽养殖场沼气工程设计规范 NY/T 1704 沼气电站技术规范 NY/T 2141 秸秆沼气工程施工操作规程 NY/T 2142 秸秆沼气工程工艺设计规范 NY/T 2372 秸秆沼气工程运行管理规范 NY/T 2854 沼气工程发酵装置 NY/T 3239 沼气工程远程监测技术规范 DB22/T 2363 户用沼气池及沼气工程增、保温技术规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。3.1 严寒地区 severe cold zones 东北、内蒙古和新疆北部、西藏北部、青海等地区，累年最冷月平均温度 -10 或日平均温度 5 的天数，一般在 145 天以上地区。3.2 DB22/T 33972022 2 沼气工程增温 biogas engineering insulation technology 对厌氧消化器、预混池及相关设备进行热量补充的技术。3.3 沼气工程保温 biogas engineering heating technology 使用保温材料对厌氧消化器、工艺管道、阀门及池体等设施进行保温处理或者采用温室保温、挖环形沟保温等技术措施。4 基本要求 4.1 总则 4.1.1 工艺设计和工程建设，应遵守国家有关法律、法规，执行国家现行的资源利用、环境保护、土地节约、安全与消防等有关规定。4.1.2 工艺设计和工程建设，应能保证在冬季最差工况下（-40）稳定运行且经济合理。4.1.3 工艺设计和工程建设，应根据当地秸秆资源统筹规划，与城乡发展相协调，做到近远期结合，以近期为主，兼顾远期发展。4.1.4 应根据沼气工程规划年限、工程规模和建设目标，选择投资省、占地少、工期短、运行稳定、操作简单的技术路线，做到技术先进，经济合理，安全适用，应尽可能地降低工程造价和运行成本。4.1.5 在经济合理的原则下，对经常操作且稳定性要求较高的设备、管道及监控部位，应尽可能采用机械化、自动化控制，以方便运行管理，降低劳动强度。4.1.6 应根据所选用的原料特性、沼气用途，积极稳妥地采用新工艺、新技术、新设备、新材料，做到技术先进，经济可行。4.1.7 所设计的工艺流程、建（构）筑物、主要设备、设施等应能最大限度地满足生产和使用的需要，以保证沼气工程功能的实现。4.1.8 严寒地区秸秆沼气工程工艺设计，除执行本规范外，还应符合国家现行有关经济和技术标准规定。4.1.9 严寒地区秸秆沼气工程相关施工操作按 NY/T 2141 规定执行；运行管理按 NY/T 2372 的规定执行。4.2 工程选址 4.2.1 工程选址应符合城乡建设的总体规划，并应符合下列规定：a)应考虑秸秆原料的可获得量和收集半径，便于就近、就地利用沼气、沼液、沼渣，综合评估秸秆沼气工程的经济性；b)在居民区全年主导风向的下风侧，并远离居民区，且应满足安全生产和卫生防疫的要求；c)便于处理后产生的沼肥就地利用或加工成有机肥；d)尽量减少土方量的开挖与回填，宜选择岩土坚实、抗渗性能好的工程地质条件，且应避开有架空电力线跨越的地区；e)不受洪水威胁，有良好的排水条件，有较好的供水、供电的条件和交通方便。4.2.2 严寒地区秸秆沼气工程选址，除执行本规范外，还应符合 GB/T 51063 的规定。4.3 总平面布置 4.3.1 工程总平面布置应根据各建（构）筑物的功能和工艺要求，结合地形、地质、气象等因素进行合理设计，并应便于施工、运行、维护和管理。DB22/T 33972022 3 4.3.2 工程总平面应按生产区和辅助生产区分开布置，并分别设置出入口，生产区应布置预处理设施、厌氧消化器、净化增压设施、储气设施、有机肥加工储存车间、发电机房和泵房等；辅助生产区应布置管理和生活用房、配电间、监控室、维修车间、化验室及其他辅助设施等。4.3.3 各类设施之间的防火间距要求应符合 GB/T 51063 的规定。4.3.4 严寒地区秸秆沼气工程总平面布置，除执行本规范外，还应符合 GB/T 51063 的规定。5 工艺设计 5.1 设计依据及基础资料 5.1.1 严寒地区秸秆沼气工程项目可行性研究报告、设计合同书、立项批文、相关法律法规和管理部门的要求、委托单位提供的技术基础资料。5.1.2 秸秆类发酵原料的种类、总量、可利用的秸秆资源量以及收集、运输、贮存方式，秸秆原料供应的稳定性及可持续年限，同时还应当收集企业扩大生产以后的发酵原料的相关资料。5.1.3 气象资料：严寒地区项目点的冬季最低气温、风力、风向、降水量、降雪量、冬季日照及霜冻期等。5.1.4 水文地质资料：项目建设地点的水文地质、地震烈度、冻土层厚度及地下水位等。5.1.5 区域规划资料：区域现状图和区域总体规划平面图及说明书。如果沼气用于区域居民集中供气，还应有区域地下管网布置图。5.1.6 沼液回流使用的可能性，沼肥加工有机肥的可能性与途径，沼气的用途及使用要求。5.1.7 当地或企业能提供的给排水、供电、供热量等情况。5.1.8 拟建沼气工程附近及其周围有无可以利用的池塘、山谷、洼地、沼泽地与旧河道等废弃不用的土地资料及其他自然资源等。5.2 设计内容 5.2.1 工艺设计应包括秸秆原料的贮存、预处理，沼气生产，沼气的净化、贮存、输配与利用，沼气、沼液、沼渣综合利用，安全消防、给排水、供电等系统工艺设计及单元工艺设计。主要设计内容有：a)工艺技术流程的选择、确定及设计；b)各个处理单元的工艺技术参数的选择与确定；c)厌氧消化器及附属设施的增温、保温技术的选择、确定及设计；d)全系统的物料及能量的变化及平衡计算；e)各处理构筑物、建筑物、设施及设备的单元工艺设计。5.2.2 工艺设计文件应包括设计总说明、总平面布置图、工艺流程图、工艺管道总图等。5.2.3 单元工艺设计文件包括各处理单元的工艺设计及说明、设备选型、设备布置图、各单元的工艺管道布置图等。5.3 原料贮存 5.3.1 秸秆贮存设施的容积应根据原料特性、收获次数、消耗量等因素确定，通常以秸秆收获周期内需要消耗的原料量设计和贮存，以保证原料的供应量。5.3.2 应在沼气站内或者附近设置短期堆放秸秆的场所，秸秆贮存量应与消耗能力相匹配，并能满足工程连续运行的原料需求。DB22/T 33972022 4 5.3.3 秸秆长期堆放场所应选择四荒地或田间等空地，远离电线、变电站等设施，并应有防霉变，防雨、雪渗漏和防火措施；秸秆堆放场地面宜采用防潮混凝土地面，场地标高应高于周边地面，且有排水设施。5.3.4 严寒地区秸秆沼气工程原料贮存，除执行本规范外，还应符合 NY/T 2142 的规定。5.4 原料预处理 5.4.1 秸秆原料的预处理有物理、化学和生物等方法。5.4.2 秸秆预处理设施包括粉碎车间、集料池、预混池等，每个工程根据实际需求合理选用。5.4.3 干秸秆应在粉碎间进行粉碎，粉碎粒径宜小于 10 mm。5.4.4 鲜秸秆应经粉碎后进入青贮池储存，粉碎粒径宜为 20 mm 30 mm。5.4.5 秸秆粉碎车间除执行 GB 15577 的规定外，还应设置阻爆和泄爆设备或设施。除尘器的防爆要求按 GB/T 17919 的规定执行；粉碎机和风机的防爆要求按 GB/T 15605 的规定执行。5.4.6 严寒地区秸秆沼气工程原料预处理，除执行本规范外，还应符合 GB/T 51063 的规定。5.5 沼气工程增温保温措施 5.5.1 厌氧消化器和预混池应设置增温保温措施，管路应设置保温措施。5.5.2 厌氧消化器增温方式宜采用进料液直接补温和发酵罐体底部、侧部换热增温相结合的措施。5.5.3 预混池增温方式宜采用蒸汽直接增温或换热增温，蒸汽直接增温按 NY/T 1222 的规定执行。5.5.4 换热增温热源宜以太阳能集热器、沼气锅炉、沼气发电余热、地源热泵及生物质颗粒燃料等清洁能源为主，以常规能源为辅，形成多能互补方式。5.5.5 太阳能集热器导热介质宜采用导热油、防冻液和自来水等，每个工程根据实际需求合理选用介质。5.5.6 若采用太阳能热水增温系统，太阳能系统的选用与安装应按照 GB/T 18713 的规定执行。5.5.7 厌氧消化器保温材料宜采用聚氨酯泡沫、聚苯乙烯泡沫、橡塑海绵等，保温层厚度不宜低于15cm，保温层外侧应设置保护层。5.5.8 发酵罐体宜采用半地下模式，罐体底部基础建设在防冻层以下。5.5.9 集料池、预混池、泵系统、脱水装置、脱硫装置等构筑物及设备应设置在日光温室内。5.5.10 厌氧消化器的加热保温装置应考虑冬季最不利工况，总需热量可按公式（1）计算：321QQQQ .(1)式中：Q总需热量（kJ/h）；Q1加热料液到设计温度需要的热量（kJ/h）；Q2保持厌氧消化器发酵温度需要的热量（kJ/h）；Q3管道散热量（kJ/h）。换热装置的总换热面积应根据热平衡计算，并应留有10%20%的余量。5.5.11 湿发酵技术应采用沼液回流技术稀释秸秆原料，并回收热量。5.5.12 严寒地区秸秆沼气工程增温保温处理，除执行本规范外，还应符合 GB/T 51063 的规定。5.5.13 防寒沟的设计应符合 DB22/T 2363 的规定。5.6 沼气生产 DB22/T 33972022 5 5.6.1 应根据秸秆原料的特性和工程建设目标选择适合的厌氧消化工艺，厌氧消化器按 NY/T 2854 规定执行。5.6.2 沼气工程宜采用全混合反应器（CSTR），高径比宜为 0.81.2:1。5.6.3 沼气工程发酵原料总固体含量宜在(62)%。5.6.4 秸秆沼气工程工艺的主要技术参数见表 1。表 1 秸秆沼气工程工艺的主要技术参数 温度范围 TS 产气率 水力滞留时间 容积产气率 参数 m3/kg(TS)d m3/(m3d)中低温发酵 2025 0.18 3540 0.3 中温发酵 3037 0.30 3035 0.6 5.6.5 厌氧消化器宜采用料液循环搅拌方式，在罐体顶部设置射流器，可对料液进行破壳。5.6.6 严寒地区秸秆沼气工程的沼气生产，除执行本规范外，还应符合 NY/T 2142 的规定。5.7 沼气净化、贮存、输配和利用 5.7.1 沼气用于集中供气工程按照 NY/T 1220.2 的规定执行，宜可提纯为生物天然气利用，应符合 GB 50028 的规定。5.7.2 沼气用于发电工程按照 NY/T 1704 的规定执行。5.8 沼液沼渣处理与利用 5.8.1 沼气工程的发酵剩余物宜先固液分离，沼液回流稀释原料，宜可加工成液态有机肥，沼渣加工成固体有机肥。5.8.2 沼液沼渣利用按照 NY/T 1220.1 的规定执行。6 数据监测与采集 6.1 每天应对厌氧消化器的物料 pH、沼气压力、温度、液位、沼气产量和成分等参数进行检测，对进料量和料液浓度进行记录，对各项设施及设备的运行状况进行观测。6.2 自动化控制程度较高的秸秆沼气工程，宜设置远程在线监控系统，通过数据实时采集，实现对沼气泄漏、过压、温度异常等情况进行监控和及时报警。6.3 采用自动控制时，应同时设置手动控制系统。6.4 严寒地区秸秆沼气工程的沼气生产，除执行本规范外，还应符合 NY/T 3239 的规定。7 消防 7.1 秸秆沼气工程场区内建（构）筑物间距应符合 GB 50016 的规定。7.2 秸秆沼气工程占地面积大于 3 000 m2 时，宜设置环形消防车道，消防车道应符合 GB 50016 的规定。DB22/T 33972022 6 7.3 秸秆堆放场、粉碎间、发电机房、锅炉房、沼气净化间、进料间、贮气柜等爆炸危险环境应设置消防器材，消防要求应符合 GB 50016 的规定。7.4 严寒地区秸秆沼气工程的消防，除执行本规范外，还应符合 NY/T 2142 的规定。