奶牛场建设方案.doc

越南XX牛场沼气发电工程

可行性研究报告

项目名称：越南XX牛场沼气发电工程
第1章 概述
1.1项目摘要
1.1.1项目名称
越南XX牛场沼气发电工程
1.1.3项目拟建地点
越南XX牛场
1.1.4建设目的
通过热电肥联产沼气工程的建设，解决XX奶牛场10,000头奶牛的粪污，生产清洁能源，减少奶牛场环境污染，减排温室气体。厌氧发酵天天生产沼气10,800 m3，沼气用于发电，日发电21,600 kW·h，电力上网出售，发酵后的沼液、沼渣作为优质有机肥料用于周边饲料地、果园。既开发了生物质能源，有效运用了资源，又改善了环境，实现养殖业的可连续发展。
1.1.5建设期限
2023年7月—2023年10月
1.1.6项目工艺技术方案
该项目在工艺选择和方案设计中，采用热电肥联产模式和高浓度全混合（CSTR）中温厌氧工艺。项目所生产的沼气所有用来发电，并入电网销售；运用发电机余热为厌氧反映器供热；厌氧发酵后的发酵液通过固液分离，沼渣用来生产固态有机肥，沼液用于牛场周边饲料地和果园的有机肥料；在非用肥季节，沼液进入氧化塘净化解决达成畜禽废水排放标准后排放。
1.1.7建设内容及规模
项目解决越南XX 牛场（一期）1万头奶牛粪污，牛粪240吨/天，牛尿240吨/天，冲洗水167吨/天。
本项目建设用地240亩，新建匀浆池1,000 m3、厌氧反映器6,000 m3×2座、双膜干式贮气柜1,000m3、后发酵池17,000 m3、沼液贮池17,000m3、氧化塘50,000 m3，沼渣贮存间1,000 m2、发电机房200 m2、管理房108 m2，以及相应的配套室外工程和管道工艺设施；1064 kW进口发电机及余热运用系统1套，沼气火炬系统和CDM监测设备1套。
项目投产后，日生产沼气10,800 m3，天天发电21,600 kW·h。年生产有机肥沼渣1万吨，沼液21万吨，减排温室气体约4万吨CO2当量。
1.1.8投资估算和资金筹措
项目总投资3415.00万元人民币，其中土建投资790.73万元、设备投资1322.27万元、发电机组及电力上网投资991.00万元、其它投资196.00万元，工程税金115.00万元。其项目建设投资重要资金来源有：越南锦涛投资股份有限公司股东投资1707.50万元。
1.1.9市场预测及效益分析
根据拟定的产品方案和建设规模及预测的产品价格，不计CDM收益时，达产期内年均销售收入492.75万元，年利润82.56万元，项目财务内部收益率为0.9%，项目的投资回收期2023。
计CDM收益时达产期内年均销售收入892.75万元，年利润482.56万元，项目财务内部收益率为15.13%，项目财务总净现值为453.02万元，项目的投资回收期6.30年。
1.2可行性研究报告编制依据
(1)《越南社会主义共和国可再生能源法》及相关配套法规
(2) 国家《可再生能源中长期发展规划纲要》
(3)《投资项目可行性研究指南》
(4) 国家发改委、建设部《建设项目评价方法和参数》（第三版）
(5) 国家环保部《畜禽养殖业污染物排放标准（GB18596-2023）》
(6) 国家环保部《畜禽养殖业污染防治技术规范（HJ/T81-2023）》
(7) 国家发改委《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》
(8) 国家农业部、发改委《农业部办公厅、国家发改委办公厅关于做好养殖业大中型沼气工程可行性研究报告和初步设计文献编制及审核工作的告知》

第2章 项目建设背景

2.1项目建设的必要性和可行性
2.1.1项目建设的必要性
本项目的建设的必要性具体体现在以下几方面：
一、发展可再生能源、改善能源结构的需要
能源是现代社会经济发展的支柱，全球工业化对能源的急剧消耗使能源危机日益凸现并导致一系列世界性环境问题，世界各国正在大力开发新型可再生替代能源。石油、天然气和煤炭等化石能源供应着世界85%以上的一次能源消费，但储量有限，不可再生，地球上剩余可采年限分别仅为约40、60和230年。我国人口众多，能源危机特别严峻，石油、煤炭和天然气人均剩余可采储量分别仅约2.6吨、90吨和1000立方米。目前我国已成为第二大能源消费国，2023年我国石油的对外依存度超过50%，且逐年增大，供需矛盾突出，能源短缺将是一个长期的过程。化石燃料的生产和使用带来温室效应、酸雨、破坏臭氧层等一系列世界性环境问题，我国SO2和CO2排放居世界前两位。进入21世纪，基于对环境保护、经济可连续发展和国家安全的考虑，许多国家对开发运用可再生能源由理性呼吁发展到制订国家战略的高度。
二、减少温室气体排放的需要
近年来，日益严重的全球变暖趋势受到世界各国的重视，温室气体减排越来越紧迫。1997年12月，联合国在日本京都召开了防止地球温暖化京都会议，《京都预定书》规定各国在2023-2023年间要将温室气体的排放总量在1990年的基础上削减5.2%。在印尼巴厘岛召开的联合国气候变化大会和2023年4月的G20峰会都把减少化石能源消耗、发展可再生能源、保护人类共同的地球作为首要任务。甲烷的温室气体效应是CO2气体的21倍，温室气体效应20%来自甲烷。如有机废弃物得不到有效运用，产生的沼气就会成为导致温室效应的元凶。
本项目的实行，每日产生沼气10,800m3，每年可产沼气394.2万m3，每年减排温室气体量相称于约4万吨CO2，对实现我国节能减排目的，推动我国可连续发展和构建和谐社会具有重要意义。
三、保护生态环境的需要
我国是农业大国，每年产生大量的有机废弃物。目前这些废弃物大部分尚未得到妥善解决和运用，导致严重污染。特别是养殖业的污染问题。我国畜禽养殖业通过20余年的发展已成为我国农业和农村经济中一个重要的支柱产业，其总产值超过1万亿元，占农业总产值的30％以上，有的省和地区达60％以上。但是，我国畜禽养殖带来的环境污染问题却日益严重，畜禽粪便和废水的产生量都很大。有关资料显示，养殖业废弃物每年的总量约为25亿吨。我国规模化畜禽养殖场粪水污染问题已到了非解决不可的地步，应尽快推动畜禽养殖场粪水污染解决，加速能源环境工程规模化、商业化进程。
厌氧发酵技术将有机废弃物转化为清洁能源，为循环经济的发展提供有力支持。有机废弃物厌氧消化生产清洁生物燃气的过程能有效控制病原微生物的扩散和传播，发酵残余物是优质的有机肥，可替代化肥的使用，改善土壤理化性状，为农作物生长提供良好的土壤环境。沼气工程的建设既可以解决污染问题、保护环境，又可提供能源和肥料，有助于生态系统的良性循环和农业可连续发展。
2.1.2.项目建设的可行性
2.1.2.1政策的可行性
《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2023-2023）》明确将沼气等农林生物质综合开发运用列入国家重点发展领域。根据《可再生能源中长期发展规划》，到2023年，建成规模化畜禽养殖场沼气工程4,700座、工业有机废水沼气工程1,600座，大中型沼气工程年产沼气约40亿立方米，沼气发电达成100万千瓦。到2023年，建成大型畜禽养殖场沼气工程10,000座、工业有机废水沼气工程6,000座，年产沼气约140亿立方米，沼气发电达成300万千瓦。
2023年颁布实行的《可再生能源法》明确指出，“国家鼓励和支持可再生能源并网发电”。《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》明确了可再生能源发电电价补贴政策，可再生能源发电电价在本地标杆电价的基础上增长0.25元/度的补贴。
上述一系列政策和法规为本项目顺利实行提供了政策保障。
2.1.2.2公司条件的可行性
越南XX奶牛场天天产生鲜牛粪240吨，牛尿、污水407立方米，为本项目的建设提供了充足的原料保障。从公司内部的实力、人力及管理水平上来说完毕此项目建设是完全可行的。
此外，公司为建设本项目已组建了专业机构，并多次对该项目进行考察和论证，为本项目的建设做了大量的前期准备工作。
2.2项目目的和意义
2.2.1 项目建设目的
本项目建设的目的重要有：
一、发展可再生能源，实现循环经济。将养殖场的粪便和污水等废弃物运用起来，一方面发展沼气可再生能源，实现废弃物的资源化运用，另一方面避免了污染物的排放。通过项目的实行，实现沼气工程的双向清洁功能。
二、实现清洁生产、保护生态环境，根据可连续发展战略和《全国生态环境建设规划》，畜禽养殖粪便污染严重问题必须得到彻底治理。本项目有效解决畜禽养殖场固体、液体废弃物以及气体恶臭等环境污染问题。
三、发挥项目示范作用，在自身取得环境效益和经济效益的同时，不断提高公司的技术水平，发挥示范带动作用，引导整个区域的良性发展。
四、带动种植与养殖的协调发展，通过该工程的建设，沼渣、沼液可使种植增产增收，可实现安全粮食和绿色食品的生产。同时也可为养殖提供足够的饲料来源，保证养殖业的规模化良性发展。
第3章 项目建设单位基本情况

第4章 产品方案和市场分析
建设该项目生产沼气,沼气用于热电联供机组、电力可直接上网销售。热量回收用于厌氧发酵装置增温，实现35℃中温发酵，提高产气率。经厌氧消化的沼渣和沼液中不仅保存了有机物分解后所生成的各种养分，富含N、P、K、Ca、Mo、Zn、Fe、Mn等元素，还具有生长素、维生素、有机酸、氨基酸等多种活性物质，适宜用作农用灌溉及农业肥料。由于其不含任何有害化学物质，并且在沼气发酵过程中绝大多数的有害生物被杀灭，所以沼渣沼液可成为生产绿色食品和安全粮食的有机肥料。
4.1产品方案
4.1.1沼气发电
随着常规能源（煤、石油、天然气）的日益减少以及环境问题的日趋严重，新能源的开发运用（特别是可再生能源的开发和综合运用）越来越受到人们的重视。我国《可再生能源法》的颁布和实行，推动了沼气工程的快速发展。同时，国家出台了生物质能源发电上网电价补贴等激励政策支持，为沼气工程的发展营造了良好的市场环境。
沼气的重要成分是甲烷（CH4），通常占总体积的60％～70％；另一方面是二氧化碳，约占总体积的25％～40％；其余硫化氢、氮、氢和一氧化碳等气体约占总体积的5％左右。
甲烷的发热值很高，其热值约为35.9 MJ左右。甲烷完全燃烧时仅生成二氧化碳和水，并释放出热能，是一种清洁能源，可替代天然气、煤、油等常规燃料使用。沼气是本项目的前端产品，设计产能为每年生产沼气约394.2万m3，采用进口发电机组，1立方米沼气可发2度电，电能将所有用于上网发电，设计年发电量约为788.4万kW·h（装机容量1064 kW），发电产生的余热85945 MJ/d将充足运用在沼气发酵系统中的原料加热和罐体增温使用。
4.1.2有机肥
沼渣沼液中具有丰富的氮、磷、钾以及各种微量元素，还具有多种生物活性物质，是一种优质的有机肥料。运用沼渣沼液作为农作物的基肥和追肥，减少化肥用量，减低生产成本，提高作物产量和品质，实现安全粮食和绿色蔬果的生产。本项目年产沼渣1万t、沼液21万t

4.2市场分析
本项目生产沼气用的原料所有来自公司内部产生的养殖粪便和污水，不需要依赖外部市场。因此，本项目涉及的市场环境重要涉及沼气发电市场及沼渣肥料市场两个方面。
4.2.1沼气发电市场
沼气发电是随着沼气综合运用的不断发展而出现的一项沼气运用技术，采用热电联产机组，生产电能和热能，是有效运用沼气的一种重要方式。
电力供应是国家能源体系的重要组成部分，连续数年出现用电紧张的局面，同时能源结构比例失调。在现有的电力供应中，来自于可再生能源的绿色电力局限性3%。我国在国民经济中期发展规划中，已提出在2023年将绿色电力的比例提高到10%以上的目的。国家为了鼓励可再生能源发电，对每度电在本地标杆电价的基础上补贴0.25元

第5章 项目地点选择分析

5.1项目选址原则
选择建设沼气工程的地址，除须符合行业布局、国土开发整治规划外，还应考虑地区资源、区域地质、交通运送和环境保护等要素。其重要选址原则涉及：
（1）符合国家政策和生态能源产业发展规划；
（2）满足项目对发酵原料、供热供电的供应需求；
（3）交通方便，运送条件优越；
（4）充足运用地形地貌，地质条件符合规定；
（5）满足养殖场的防疫规定，并远离水源；
（6）基础条件适合与沼气工程的特定生产需要和排放规定；
（7）有可供运用的社会基础设施和协作条件。
5.4厂址选择
根据项目选址原则，项目所在地农村经济、种植业、畜牧业等发展现状，结合项目建设单位的实际情况，项目建设地点选择在XX奶牛场内。拟定理由如下：
（1）项目建设点所在地区位置优越，交通便利；
（2）建设区本地政府和公司已经结识到解决粪便污染问题的紧迫性，建设沼气工程配套资金充足，可保证项目建设充足资金；
（3）项目建设地点水电充足，可保证项目用水、用电；
（4）项目建设用地是建设单位在XX农场的沼气工程预留建设用地，并且周边有大量的农田和饲料地，保证了该沼气工程产生的沼渣、沼液有充足的种养结合的有机肥运用面积。
第6章 工艺技术方案分析
6.1项目的指导原则
以“整体、协调、循环、再生”为总的指导思想，按照“减量化、无害化、资源化、生态化”的原则，建设沼气发电示范项目典型。
项目将以沼气工程为纽带，把能源环境建设和资源循环运用有机的结合为一体，真正实现牛粪、污水的资源化运用，形成没有污染的可连续发展的农业生态循环经济体系。
6.1.1实现场区内污染零排放
通过建设该项目，可使场区内实现清洁生产和粪污治理的开发运用，并可实现场区内污染零排放的目的。采用科学合理的先进的沼气工艺，使粪便、污水通过发酵后产生沼气，沼渣、沼液可直接作肥使用，实现场区内污染物的零排放，并使这些粪污变成资源。通过对沼气的有效运用，减少温室气体排放，积极应对气候变化。
6.1.2循环经济理念
循环经济就是按照生态规律，运用自然资源和环境容量，实现经济活动的生态化转向。循环经济提倡的是一种物质不断循环再生运用的经济发展模式，即：“资源-产品-消费-再生资源”,在生产和消费中，追求资源和能源运用效率的最大化和废物产量的最小化，从而主线解决长期以来环境与发展之间的锋利冲突。把循环经济理念应用于农业系统，在农业生产过程中和产品生命周期中减少资源、物质的投入量和减少废物的产生排放量，实现农业经济和生态环境效益“双赢”。
6.1.3种植、养殖、加工的协调发展
通过种植、养殖、加工业的有效结合，实现废弃物的回收运用，每年可消化掉场区所产生的所有牛粪和高浓度有机废水。沼气是优质的可再生能源，沼气发电、供热联产又为各项产业提供高品位的能源与动力保障，而沼渣和沼液直接作肥，可以促进本地种植业的发展，种植为养殖提供饲料，养殖为种植提供肥料，形成一个以生物燃气为纽带的种植、养殖、加工于一体的良性循环经济模式。
6.2沼气工程工艺设计
6.2.1工程规模设计
越南牛场（一期）饲养规模为10,000头奶牛，其中成年奶牛总数为6969头（泌乳牛5575头），后备乳牛总数为3031头。

一、资源量
根据奶牛粪便排放量资料记录，成年奶牛牛粪量为30 kg/头·d，产尿30 kg/头·d；后备牛牛粪量平均为10 kg/头·d，产尿10 kg/头·d。则本项目：
粪便量：
成年奶牛粪便量：6969头 × 30 kg/头·d ＝209 t/d
后备奶牛粪便量：3031头 × 10 kg/头·d ＝30.3 t/d
合计粪便量：240 t/d
牛尿量：
成年奶牛尿量：6969头 × 30 kg/头·d ＝209 t/d
后备奶牛尿量：3031头 × 10 kg/头·d ＝30.3 t/d
合计牛尿量：240 t/d
按照每头泌乳牛天天挤奶时的冲洗水为30 kg计算，则整个奶牛养殖场冲洗污水量为：5575头× 30 kg/头·d = 167 t/d，混合后的粪污的TS为7%。
按每t牛粪产气45 m3计，则天天产沼气量为：
240 t/d × 45 m3/t = 10800 m3/d
牛粪、尿及冲洗污水混和后进入沼气工程，见表6-1。
项 目
排放量（t/d）
TS含量
TS量（t/d）
含水量（t/d）
牛粪
240
18%
43.1
196.9
牛尿
240
0.8%
1.9
238.1
冲洗水
167
--
--
167
混合粪污
647
7 %
45
602

二、解决后沼液、沼渣的量
1、物料（TS）平衡及沼渣产量计算
物料（TS）全天输入总量为45 t，预解决阶段减少量为0.9 t，涉及泥砂、矿物质以及少量粪渣，该部分消耗将作为堆肥外运运用。厌氧阶段消耗量为19.8 t，该部分TS消耗是生物质能转化、沼气生产的主体。厌氧阶段TS的输出量为24.3 t，通过固液分离后，有35%（8.5 t/d）进入固态有机肥料，此外部分进入沼液池中。物料（TS）平衡计算见表6-2。

表6-2 物料（TS）平衡计算表
工艺阶段
解决单元
投入量（t/d）
消耗系数
消耗量（t/d）
预解决阶段
匀浆池
45
2%
0.9
厌氧阶段
厌氧罐
44.1
45%
19.8
固液分离阶段
固液分离机
24.3
35%
8.5
储存阶段
沼液储存单元
15.8
--
15.8
沼渣储存单元
8.5
--
8.5
24.3 t/d
45 t/d
预解决
44.1 t/d
17.30 t/d
厌氧罐
剩余污泥2.5 t/d
15.8 t/d
沼渣8.5 t/d

沼液池
15.8 t/d
0.9 t/d
固液分离

图6-1 物料（TS）平衡图

按表6-2计算结果，天天沼渣干物质产量为8.5 t/d，见图6-1。沼渣含水率为70%左右，天天沼渣干物质产量为8.5 t/d，则沼渣产量为28.3 t/d。
2、水量平衡及沼液产量计算
本项目天天水量为602 t，其中，牛粪含水为196.9 t，牛尿及污水为405.1 t。各解决单元水的消耗量和总水量平衡关系见表6-3、图6-2。
表6-3 水量平衡计算表
解决单元
项目
数量（t/d）
固含量
沉砂、匀浆
干物质
45
7%
清除干物质
0.9
水量
602
清除干物质耗水量
2.1
牛粪含水量
196.9
尿及冲洗水量
405.1
输出水量
599.9
厌氧反映
厌氧反映消耗量
1.1
3.9%
厌氧反映输出量
598.8
固液分离
固液分离输入水量
598.8

固液分离输出水量
579
沼液储存
沼液含水量
579
2.7%
沼渣储存
沼渣含水量
19.8
30.0%
沼渣
预解决
1.1 t/d
厌氧罐
固液分离
沼液池
579 t/d
2.1 t/d
598.8 t/d
579 t/d
19.8 t/d
8.08 t/d
599.9 t/d
602 t/d
图6-2 水量平衡图

本项目水、物料（TS）总平衡关系见表2-4。沼液产量为594.8 t/d，其中含水量为579 t/d，含干物质量为15.8 t/d，含固率为2.7%。

表6-4 水量、物料（TS）总平衡关系
项目
水量（t/d）
干物质（t/d）
合计
解决单元
输入量
602
45
647

单元输出量
2.1
0.9
3
预解决单元
1.1
19.8
20.9
厌氧过程
--
--
--
固液分离
19.8
8.5
28.3
沼渣储存
579
15.8
594.8
沼液储存
输出量合计
602
45
647

6.2.2沼气工艺流程的拟定
6.2.2.1沼气工程工艺选择
一、沼气工程工艺流程
本沼气工程工艺流程如图6-3所示。
沼气
发电上网
混合粪污
匀浆
水解池
厌氧反映器
CSTR
固液
分离机
固态有机肥
用作农作物、果园、
饲料地等液态有机肥
生物脱硫
贮气柜
发电机
余热运用
后发酵池
沼液池
氧化塘

6.2.4.2热电联供发电机能量转换计算
本工程设计粪污量为647 m3/d， TS为7%，经中温厌氧消化可日产沼气10,800 m3。采用热电联供沼气发电机组，进行热电联产。机组产生的余热作为热源，冬季用于厌氧进料和厌氧罐体的增温。
（1）电能转换计算
该系统天天产沼气10,800 m3。按实际运营发电转换率计算，每m3沼气可产生电能约2 kW·h，则天天可发电总量为：
10800 × 2 = 21600 kW·h/d
（2）热能转换计算
发电机组天天可运用热能总量为：21600×42%/38%×3.6=85945 MJ/d。
（3）热能供需平衡计算
物料增温是中温厌氧消化的重要条件，为保证消化池在35℃条件下正常运营，需要对物料进行升温。天天有647 t混合粪污。
根据本地冬季最冷月气温情况，混合粪污温度取5℃。假设粪水比热容和清水相称，上述物料需增温至35℃，热平衡计算表如下：

表6-5 余热平衡计算表
基本
条件
天天需增温物料量
混合粪污：647 t/d；
目的温度
35℃
35℃
设冬季物料温度
5℃
15℃
天天增温至目的温度所需热量
8.1×104 MJ
5.4×104 MJ
可运用热能
可运用的总热量
8.6×104 MJ
热水形式的热量
设换热效率65%
8.6×104 MJ × 65% = 5.6×104 MJ
结论
寒冷气候条件下，沼气发电机组的余热能局限性于使每日647吨混合粪污增温至35℃以上，只有当原料温度在15℃以上时，发电机组的热水余热才可满足厌氧罐的增温规定。因此，必须在沼气发电站内设立沼气热水锅炉，保证原料增温需要（在原料温度满足规定期可停用）。
第7章 工艺单元设计与设备选型
7.1 预解决系统
7.1.1 匀浆水解池
功 能：水解匀浆，沉淀泥砂。
容 积：1000 m3
池 数：1座
构造形式：地上钢砼结构
重要设备：
匀浆池搅拌机
功 能：将池内粪与水充足搅拌。
功 率：11 kW
数 量：1台
7.2 厌氧消化及后解决部分
7.2.1 泵房
面 积：60 m2
构造形式：砖混结构
数 量：1间
重要设备：
破碎机
功 能：切碎物料中的残余杂草，避免堵塞进料泵。
功 率：2.2 kW
型 号： M04F4
数 量：2台，与进料泵串联安装
进料泵
功 能：向厌氧消化反映器进料。
进料泵类型：螺杆泵
型 号：NM090BY01L06V
流 量：40 m3/h
功 率：11 kW
数 量：2台
7.2.2 厌氧反映器
功 能：厌氧消化反映器。
数 量：2座
尺 寸：Φ20 m ×18m，球冠顶总高度20 m
总 容 积：6,000 m3×2座
有效液位：17m
停留时间：18 d
发酵温度：中温35℃
装置产气率：1.0 m3/m3·d
结构形式：罐体部分为钢结构。
重要设备：
厌氧罐顶搅拌器
功 能：对物料进行搅拌，加强物料与微生物的充足接触，提高产气率。
功 率：18.5 kW
数 量：2台（每座罐1台）
破壳搅拌器
功 能：对物料进行搅拌、破壳，防止浮渣层产生。
功 率：2.2 kW
数 量：2台（每座罐1台）
厌氧回流泵（兼排砂泵）
功 能：循环回流厌氧罐料液，并去除厌氧罐底部的沉渣泥砂。
型 号：NM076BY01L06V
流 量：30 m3/h
功 率：7.5 kW
数 量：2台（每座1台）
厌氧罐增温方式
增温热源：运用沼气发电机组余热并采用增温盘管增温厌氧罐至35℃。
厌氧罐保温方式
本设计发酵罐保温采用高密度挤塑板保温，总厚度为6 cm，安装于罐体外壁，可保证发酵罐内温度稳定。保温层最外部用彩钢板覆盖保护。
7.2.3 后发酵池
功 能：后续厌氧消化，池顶上面加膜收集产生的尾气，防止沼气泄漏。
容 积：17,000 m3
结 构：钢砼结构
停留时间：27 d
数 量：1座
重要设备：
复合式螺旋挤压固液分离机
功 能：发酵液固液分离。
功 率：4 kW
数 量：6台
7.2.4 沼液池
功 能：贮存沼液
容 积：17,000 m3
结 构：水工膜防渗护坡结构
停留时间：20 d
数 量：1座
7.2.5 氧化塘
功 能：运用好氧微生物对多余沼液进行净化，满足畜禽废水排放标准。
容 积：50,000 m3
结 构：护坡水池
停留时间：78 d
数 量：1座
7.3 沼气脱硫脱水净化、贮存
7.3.1 沼气净化系统
功 能：沼气净化
设计参数和重要设备参数：
（1）生物脱硫装置
脱硫效率：90%
解决能力：500 m3/h
数 量：1台
功 率：13 kW
（2）冷却除水器
型 号：HZNC-50
功 率：7.5 kW
数 量：1套
（3）干式阻火器
型 号：ZHQ-B
数 量：2套
（4）沼气流量计
型 号：HGF-3000
数 量：1台
（5）沼气成分监测仪
功 能：在线监测沼气中的CH4、H2S、O2含量
型 号：BIOGAS 905
数 量：1台
7.3.2 沼气贮存系统
双膜干式贮气柜
功 能：贮存净化后的沼气
容 积：1,000 m3
尺 寸：Φ12.9 m × 10.2 m
结 构：如图7-1和图7-2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进口膜，由HF熔接工序熔接而成，材料经表面特殊解决加高强度聚酯纤维和丙烯酸脂涂层。贮气柜可抗紫外线、防泄漏，膜不与沼气发生反映或受影响，抗拉伸强度强，合用温度为-30~60 ℃。
配套设备有：
防爆风机1台，用于提供贮气柜压力；
安全水封1座；
进/出水管和冷凝水排水管（混凝土施工时预埋）
超声波测距仪1台，安装于外膜顶内侧，用于测量内膜高度以判断当前贮气量；
视镜1个，安装于外膜上，观测贮气柜内部。
防泄漏装置：当贮气柜内沼气贮满时，能将多余沼气送至沼气锅炉，自动点火燃烧。可有效防止沼气泄漏。
7.4沼气发电及余热运用系统
7.4.1 沼气发电机组
功 能：以沼气为燃料发电，热电联产。
每立方米沼气发电能力：2 kW·h/m3沼气
发电机组每日发电时间：24 h
装机容量：1064 kW（配备余热回收装置）
余热回收装置：1套
可供热能：85945 MJ/d
7.4.2 热水贮罐
功 能：贮存发电机组余热及对厌氧罐进行增温换热。
尺 寸：Φ5 m × 9 m
容 积：150 m3
结 构：钢结构
数 量：1座
重要设备：
热水循环泵（匀浆水解池）
功 能：热水循环
型 号：80HG50-12.5
流 量：50 m3/h
扬 程：12.5 m
功 率：3 kW
数 量：1台
热水循环泵（厌氧罐）
功 能：用于热水循环，给厌氧罐增温。
型 号：80HG50-32
流 量：50 m3/h
扬 程：32 m
功 率：7.5 kW
数 量：2台
7.4.3 沼气热水锅炉
功 能：运用部分沼气提供热能以用于物料增温。
额定热功率：9×105 kcal/h
最大消耗沼气量：195 m3/h
数 量：1套
配套功率：2.2 kW
7.5 附属设施
7.5.1 泵房
功 能：放置进料泵等。
面 积：60 m2
结 构：砖混结构
数 量：1间
7.5.2 厌氧操作间
功 能：放置厌氧消化罐与沼气贮气柜间的所有管道、阀门以及配套设备。
面 积：72 m2
结 构：轻钢结构
数 量：1间
7.5.3 沼气净化室
功 能：存放脱硫风机及气水分离器等。
面 积：60 m2
结 构：砖混结构
数 量：1间
7.5.4 热水循环泵房
功 能：放置热水循环泵等。
面 积：54 m2
结 构：砖混结构
数 量：1间
7.5.5 锅炉房
功 能：放置锅炉等。
面 积：54 m2
结 构：砖混结构
数 量：1间
7.5.6 沼气发电机房与变压器间
功 能：放置沼气发电机组。
面 积：292.5 m2
结 构：砖混结构
数 量：1座
7.5.7 管理房
功 能：电气控制、办公室。
面 积：108 m2
结 构：砖混结构
数 量：1间
7.5.8 粪渣堆场
功 能：贮存粪渣。
面 积：1000 m2
结 构：钢棚结构
数 量：1间

第8章 建筑、结构、电气与节能减排
8.1设计原则
1．根据工艺流程的规定，在满足站内工艺规定、交通运送、环保、防火等前提下，使建筑物、构筑物、道路、绿化有机地结合在一起。
2．注重环境保护，使养殖场牛粪解决沼气生态工程成为环境优美的示范项目。
8.2建筑与结构设计
8.2.1 工程地质情况
本沼气生态工程项目的重要构筑物厌氧发酵罐的体积较大，对不均匀沉降极为敏感，在地基解决当中要选择合适的持力层。同时避免不均匀沉降及其它不利因素。最终以钻探地质报告为准。
当场地空间开阔时，基坑可以按一定坡度进行放坡开挖。当构筑物距离很近且埋深不同时，可采用一些措施进行临时支护。对于深基坑，施工中还应考虑降水及护坡解决。
8.2.2 重要构（建）筑物结构设计
（1）构筑物
a. 匀浆水解池（容积1,000 m3）
钢砼结构
b. 厌氧罐（容积6,000 m3 ×2座）
地上钢结构
c. 后发酵池（17,000 m3）
钢砼结构，上部加贮气膜
d. 沼液池（17,000 m3）
水工膜防渗护坡结构
e. 氧化塘（50,000 m3）
护坡结构
所有构筑物的抗渗问题，均以混凝土自身的密实性来满足抗渗规定。根据构筑物的重要性及水力梯度来拟定其抗渗标号，混凝土强度等级一般不小于C25，抗渗等级不小于S6，水灰比不大于0.55。宜采用普通硅酸盐水泥，骨料应选择良好级配，严格控制水泥用量。为提高混凝土的抗渗能力，满足工艺使用规定，尽量减少伸缩缝。建议在混凝土中加入适量的添加剂，用以补偿混凝土的收缩变形，提高混凝土的密实度及抗渗能力。
（2）建筑物
重要建筑物涉及：泵房、厌氧操作间、沼气净化室、热水循环泵房、锅炉房、沼气发电机房、管理房、粪渣堆场。共计1688.5 m2。
8.2.3 抗震设计
遵照国家“建筑抗震设计规范”（GBJ11-89）及“构筑物抗震设计规范”（GB50191-93）的有关规定。
8.3 电气设计
8.3.1 设计依据
（1）《低压配电设计规范》 GB50054-95
（2）《室外排水设计规范》 GBJ14-87
（3）《建筑物防雷设计规范》 GB50057-94 2023版
（4）《建筑设计防火规范》 GBJ16-87 2023版
8.3.2 设计范围
本沼气工程电气设计涉及用电设备供电及控制设计和厌氧发酵罐防雷设计等。
8.3.3 供电电源
沼气站供电电源接自该养殖基地内总电源配电箱。
8.3.4 负荷计算
沼气站所有用电设备电压等级均为380/220V，总装机容量为158.30 kW，运营功率为81.08 kW，重要用电设备总装机容量及计算负荷如表8-1所示
表8-1 沼气站用电负荷计算表
项目

设备名称
装机功率
常开功率
间歇工作功率
运营
功率
数量
单机功率
装机
功率
数量
功率
数量
预计每日工作时间
折合运营功率
匀浆搅拌机
1
11
11

1
4
1.83
1.83
进料螺杆泵
2
11
22

2
8
7.33
7.33
破碎机
2
2.2
4.4

2
8
1.47
1.47
厌氧罐搅拌机
2
20.7
41.4

2
12
20.70
20.70
厌氧回流泵
2
7.5
15

2
2
1.25
1.25
生物脱硫系统
1
13
13
1
13

13.00
固液分离机
6
4
24

6
8
8.00
8.00
贮气柜风机
1
1.5
1.5
1
1.5

1.50
沼气成分监测仪
1
0.5
0.5
1
0.5

0.50
热水循环泵
1
3
3
1
3

3.00
热水循环泵
2
7.5
15
2
15

15.00
冷却除水器
1
7.5
7.5
1
7.5

7.5
合计

158.30

81.08

8.3.5 供电系统
（1）电气系统
低压电源接自场内总配电箱，单路供电。0.38kV低压供电系统采用单母线分段运营。
（2）控制方式
所有工艺设备均在管理房内控制箱控制、现场控制，控制箱上设“手动----停----自动”控制转换开关。
（3）设备选择
户内电缆采用电缆沟敷设，电缆采用聚氯乙烯护套电缆。
户外电缆采用直埋敷设、桥架明敷或电缆沟，电缆采用铠装电缆。
8.3.6 保护方式
（1）继电保护
低压进线总开关设过负荷长延时、短路速断保护、低压用电设备及馈线设短路及过载保护。
（2）接地保护
接地系统均运用建筑物基础采用共用接地系统，其接地电阻应小于4欧姆，低压馈线距离超过50 m时，设反复接地装置，其接地电阻不大于10欧姆。同时各单体金属管道均应作为等电位联结。
（3）防雷保护
厌氧消化罐按三类防雷建筑设防，采用共用接地系统接地电阻小于4欧姆。
8.3.7 启动方式
所有用电设备均采用直接启动和星三角启动。
8.3.8 计量方式
在配电间场内总配电箱上设有电度表。
8.4 控制及仪表
8.4.1 控制系统
全场控制均采用在管理房内现场控制柜上现场控制的方式。
发电机组的控制方式为在发电机房内单独控制。
8.4.2 仪表
匀浆池、厌氧消化罐上设温度计。
沼气流量计1台，显示各个时间段的沼气产量。
沼气成分分析仪。
8.5 机械设备设计
机械设备设计及选型设计原则如下：
1、各设备的选型力求经济合理满足工艺的规定，并配合土建构筑物形式的规定。
2、潜水电机的防护等级不低于IP68，其它配套电机和就地控制箱防护等级不低于IP5