沼气发酵罐制作安装施工方案

1、沼 气 发 酵 罐施工方案一、编制说明：11 本工程为2000m³沼气罐现场制作安装，为确保工程安全、优质、高效，特编制此方案。12 此方案中对施工准备、施工程序、施工方法和技术要求、质量标准、施工质量、安全保证措施、冬雨季施工措施等均作了详细地说明。二、编制依据：21 钢制焊接常压容器JG/T4735-1997；22 工业设备、管道焊接工程施工验收规范GB50235-97；23 宿州中粮生物化学有限公司沼气罐制作施工图；24 焊接结构技术要求（HG20583-1998）；25 焊缝射线探伤标准（JB4735-97）。26石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范（SH3046-92）。

2、27立式圆筒形钢制焊接贮罐施工及验收规范（GB50128-2005）。28钢制压力容器焊接规程（JB/4709-2000）。三、工程概况：3 2000m³沼气发酵罐是沼气项目工程中的重要设备，为立式圆柱体上封头下锥底裙座设备。它主要由裙座、下锥底、筒体、上封头、接管等附件组成，沼气罐本体材料为Q235B。沼气发酵又称为厌氧消化、厌氧发酵和甲烷以酵，是指有机物质（如人畜家禽粪便、秸秆、杂草等）在一定的水分、温度和厌氧条件下，通过种类繁多、数量巨大、且功能不同的各类微生物的分解代谢，最终形成甲烷和二氧化碳等混合性气体（沼气）的复杂的生物化学过程。一、沼气发酵微生物沼气发酵微生物是人工制取

3、沼气最重要的因素，只有有了大量的沼气微生物，并使各种类群的微生物得到基本的生长条件，沼气发酵原料才能在微生物的条件下转化为沼气。1、 沼气微生物的种类沼气发酵是一种极其复杂的微生物和化学过程，这一过程的发酵和发展是五大类群微生物生命活动的结果。它们是：发酵性细菌、产氢产乙酸菌、食氢产甲烷菌和食乙酸产甲烷菌。这些微生物按照各自的营养需要，起着不同的物质转化作用。从复杂无机物的降解，到甲烷的形成，就是由它们分工合作和相互作用完成的。在沼气发酵过程中，五大类群细菌构成一条食物链，从各类群细菌的生理代谢产物或它们的活动对发酵液酸碱度（pH）的影响来看，沼气发酵过程可分为产酸阶段和产甲烷阶段。前三群细菌

4、的活动可使有机物形成各种有机酸，因此，将其统称为不产甲烷菌。后二群细菌的活动可使各种有机转化成甲烷，因此，将其统称为产甲烷菌。 1、不产甲烷菌 在沼气发酵过程中，不能直接产生甲烷微生物统称为不产甲烷菌。不产甲烷菌能将复杂的大分子有机物变成简单的小分子量的物质。它们的种类繁多，现已观察到的包括细菌、真菌和原生动物三大类。以细菌种类最多，目前已知的有18个属51个种，随着研究的深入和分离方法的改进，还在不断发现新的种。根据微生物的呼吸类型可将其分为好氧菌、厌氧菌、兼性厌氧菌三大类型。其中，厌氧菌数量最大，比兼性厌氧菌、好氧菌多100200倍，是不产甲烷阶段起主要作用的菌类。根据作用基质来分，有纤维

5、分解菌、半纤维分解菌、淀粉分解菌、蛋白质分解菌、脂肪分解菌和其他一些特殊的细菌，如产氢菌、产乙酸菌等。2、产甲烷菌 在沼气发酵过程中，利用小分子量化合物形成沼气的微生物统称为产甲烷菌。如果说微生物是沼气发酵的核心，那么产甲烷菌又是沼气发酵微生物的核心，产甲烷菌是一群常特殊的微生物。它们严格厌氧，对氧和氧化剂非常敏感，适宜在中性或微碱性环境中生存繁殖。它们依靠二氧化碳和氢气生长，并以废物的形成排出甲烷，是要求生长物质最简单的微生物。产甲烷菌的种类很多，目前已发现的产甲烷菌有3目、4科、7属和13种，根据它们的细胞形态、甲烷螺旋形菌类。产甲烷菌生长缓慢，繁殖倍增时间的15倍。由于产甲烷菌繁殖较慢、

6、在发酵启动时，需加入大量甲烷菌种。产甲烷菌在自然界广泛分布，如土壤中，湖泊、沼泽中，反刍动物（牛羊等）的肠胃道，淡水或碱水池塘污泥中，下水道污泥，腐烂秸秆堆，牛马粪以及城乡垃圾堆中都有大量的产甲烷菌存在。由于产甲烷菌的分离、培养和保存都有较大的困难，迄今为止，所获得的产甲烷菌的纯种不多。一些菌的培养方法没有过关，所以对产甲烷菌的生理生化特征还不清楚，产甲烷菌的纯种还不能应用于生产，这些直接影响到沼气发酵研究的进展，也是影响沼气池产气率提高不快的重要原因。 二、沼气发酵微生物的作用在沼气发酵过程中，不产甲烷菌与产甲烷菌相互依赖，互为对方创造维持生命活动所需的物质基础和适宜的环境条件；同时又相互制

7、约，共同完成沼气发酵过程。它们之间的相互关系主要表现在下列几个方面：1、不产甲烷菌为产甲烷菌提供营养 原料中的碳水化合物、蛋白和脂肪等复杂有机物不能直接被产甲烷菌吸收利用，必须通过不产甲烷菌的水解作用，使其形成可溶性的简单化合物，并进一步分解，形成产甲烷菌的发酵基质，这样，不产甲烷菌通过其生命活动为产甲烷菌源源不断地提供合成细胞的基质和能源。另一方面，产甲烷菌连续不断地将不产甲烷菌所产生的乙酸、氢和二氧化碳等发酵基质转化为甲烷，使厌氧消化中不致有酸和氢的积累，不产甲烷菌也就可以继续正常的生长和代谢。由于不产甲烷菌与产甲烷菌的协同作用，使沼气发酵过程达到产酸和产甲烷的动态平衡，维持沼气发酵的稳定

8、运行。2、不产甲烷菌为产甲烷菌创造适宜的厌氧生态环境 在沼气发酵启动阶段，由于原料和水的加入，在沼气池中随时之进入了大量的空气，这显然是对产甲烷菌有害的，但是由于不产甲烷菌类群中的好氧和兼性厌氧微生物的活动，使发酵液的氧化还原电位（氧化还原电位愈低，厌氧条件愈好）不断下降，逐步为产甲烷菌的生长和产甲烷菌创造厌氧生态环境。3、不产甲烷菌为产甲烷菌清除有毒物质 在以工业废弃物为以酵原料时，其中往往含有酚类、苯甲酸、氰化物、长链脂肪酸和重金属等物质。这些物质对产甲烷菌是有毒害作用的。而不产甲烷菌中有许多菌能分解和利用上述物质，这样就可以解除对产甲烷菌的毒。此外，不产甲烷菌发酵产生的硫化氢（H2S）可

9、以与重金属离子作用，生成不溶性的金属硫化物而沉淀下来，从而解除了某些重金属的毒害作用。4、不产甲烷菌与产甲烷菌共同维持环境中适宜的酸碱度 在沼气发酵初期，不产甲烷菌首先降解原料中的淀粉和糖类等，产生大量的有机酸。同时，产生的二氧化碳也部分溶于水，使发酵液的酸碱度（pH）下降。但是，由于不产甲烷菌类群中的氨化细菌迅速进行氨化作用，产生的氨（NH3）可中和部分有机酸。同时，由于甲烷菌不断利用乙酸、氢和二氧化碳形成甲烷，而使发酵液中有机酸和二氧化碳的深度逐步下降。通过两类群细菌的共同作用，就可以使pH稳定在一个适宜的范围。因此，在正常发酵的沼气池中，pH始终能维持在适宜的状态而不用人为的控制。 三、

10、沼气发酵微生物的特点理论和实践证明，沼气发酵过程实质上是多种类群微生物的物质代谢和能量代谢过程，在此过程中，沼气发酵微生物是核心，其发酵工艺条件的控制都以沼气发酵微生物学为理论指导。具有以下特点：1、分布广，种类多 上至1.2万米的高空，下至2千米的地层深处都有微生物的踪迹。目前，已被人们 研究过的微生物约有3万4万种之多。沼气微生物在自然界中分布也很广，特别是在沼泽、粪池、污水池以及阴沟污泥中存在有各种各样的沼气发酵微生物，种类达200300种，它们是可利用的沼气发酵菌种的源泉。2、繁殖快，代谢强 在适宜条件下，微生物有很高的繁殖速度。产酸菌在生长旺盛时，20分钟或更短的时间内就可以繁殖一代

11、，产甲烷菌繁殖速度较慢，约为产酸菌的1/15。微生物所以能够出现这样高的繁殖速度，主要因为它们具有极大的表面积和体积比值，例如直径为1微米的球菌，其面积和体积的比值为6万，而人的这种比值却不到1。所以，它能够以极快的速度与外界环境发生物质交换，使之具有很强的代谢能力。3、适应性强，容易培养 与高等生物相比，多数微生物适应较强，并且容易培养。在自然条件下，成群体状态生长的微生物更是如此。例如，沼气池里的微生物（主要是厌氧和兼性厌氧两大菌群）在1060度条件下，都可以利用多种多样的复杂有机物进行沼气发酵。有时经过驯化培养后的微生物可以加快这种反应，从而更有效地达到生产能源和保护环境的目的。32 设

12、备实物工作量如下表：序号设备名称规格型号mm材质单位数量11#沼气罐15800*H2835Q235B台1四、施工准备：41 技术准备411 组织有关人员对图纸进行会审，及时发现并解决图纸中存在的问题。412 施工方案已经审批，并对施工人员进行技术交底和技术培训，明确施工方法/施工程序及质量标准要求。413 审查原材料质量证明书，组织材料验收、清点，现场的原材料应对其规格、数量、质量进行检查。414 确认焊工资格，凡参加沼气罐制作施工的焊工，必须持劳动部门颁发的且钢材组别、焊接方法和焊接位置与实际工程相一致的焊接资格证，否则不得上岗。42 施工现场准备421 施工用的水、电、气可满足需要，并能保

13、证连续施工。422 设备基础及预埋件已完成，施工区域空间满足设备预制条件。423 施工所需材料供应到75%以上。424 施工所需工、机具已齐全，并处于完好状态。五、施工方法的选择：采用群桅杆倒链多点倒装施工法，即在沼气罐基础环板=9.2m直径单台对称均布12根高3m的金属桅杆（219×6的无缝钢管，材料利用甲方材料制作）焊接在沼气罐基础环板上，桅杆两侧焊接拉撑（75×75×10）并焊在沼气罐基础环板上，每根桅杆的顶部配一个10T的倒链作为起吊工具，每次起吊的高度稍高于带板宽度。罐壁吊点设在距壁板上口1/3位置处。上部带板首先组装，同时将连接其上的角钢圈装好。吊时，

14、由12人同时操作手拉葫芦，要求用力、速度尽量均匀一致。以免发生倾斜，依照此方法依次组装以下各带板。由此可知，采用倒装施工的关键在于选择吊装工具，下面就倒链的选择进行可行性分析：51 起吊倒链的选择及可行性分析Q根据罐体部分起吊部分的总重量吨，选择了10T的起吊倒链。由于每个倒链承受的实际最大重量可用下式来表达： K·NW=式中：Q起升罐体的总重量（Q=52吨） N倒链的数量（与立柱数量相同），N=12 K倒链的工作效率。一般取 K=0.7所以5212×0.7W= =6.2吨10T。故选择10T起升倒链可行。（其它储罐的施工方法同上）六、施工程序、方法、技术要求及质量标准61

15、 施工程序 施工前准备（技术、材料、工机具、现场准备）材料验收基础验收下料基础环板预制安装上封头及壁板卷制群桅杆制作群桅杆安装、吊装工具安装胀圈制安上封头安装筒体组装筒体组装裙座组装下椎体组装桅杆拆除及罐内件制安外部附件制安、质量总检设备充水试验设备整体检验交工62 施工技术要求621 基础环板的预制： 环板应按环板排版图下料，环板的排版直径应按设计直径放大0.10.2%。 边缘板沿罐底半径方向在最小尺寸不得小于700mm。622 包边角钢制作：按照图纸要求下料，其对接缝和壁板的纵缝应错开200mm以上。角钢应先扣成方钢，用卷板机卷制成型。用弧样板检查弧度，制成多段圆弧后再组装拼接。623 壁

16、板的预制： 壁板的宽度不得小于1m，长度不得小于2m。应按筒体排版图放样下料，下料后的壁板应放在卷板机上滚圆，滚圆后的钢板应立放在平台上，用弧样板检查弧度，弧样板的长度应不小于1.5m。卷制前，应检查坡口的质量，钢板的切割和坡口的加工采用半自动切割机乙-氧焰切割，钢板边缘加工面应平滑，不得有夹渣、分层、裂纹及溶渣等缺陷。火焰切割坡口产生的表面硬化层应磨除，如发现裂纹即时处理。弧板卷制前应检查卷板机滚筒表面，不得有明显划痕。弧板卷制时，卷板机应由专人操作，并采用25T吊车跟踪配合，卷制过程中随时用样板检查弧度。壁板预制中，考虑到带板部件因运输搬运而产生变形，卷制成型的弧板，应在两个端部设置临时拉

17、撑。624 其它金属结构、附件、内件，如人孔、接管、内挡板等按施工图进行预制。625 预制好的沼气罐部件，按照安装的顺序或编号，采用 25T吊车配合安装。626 基础环板的组装： 在环板组装前，必须完成设备基础的验收工作，并办理交接手续。 应严格按排版图铺设底板，环板铺设前应完成底板下表面除锈、防腐工作。 铺设前，应定出基础十字中心线，由中心向外铺设。当环板铺设完毕后，每隔一定距离用卡具固定，然后按环板施焊要求焊接。环板的拼接采用全焊透结构，组焊后其表面应平整，局部凸凹度不超过5mm。627 壁板、包边角钢圈组装： 在底板上画出通过圆心的十字中心线，并画出贮槽的内径圆及其立柱所安装的中心位置。

18、在沼气罐内径圆内侧点上定位角钢（每隔一定距离）。沼气罐壁板组对、安装。A、吊装前，按壁板的编号围板，使其紧靠在底板的内圆弧线上。B、考虑到壁板纵缝组对间隙的不均匀性及其焊缝收缩量的不可预测，每带板的最后一张板其长度应增加50100mm焊接收缩量以弥补，最后合口时切出。C、围好后先将焊缝点焊固定，留一道活口，最后用倒链收紧到紧贴定位角钢和内滑道上。当壁板立焊缝施焊完毕后，即可组装包边角钢圈，角钢圈可分段组装，组装前用弧样板校验其弧度，当角钢圈全部组装、点焊完毕后，再按正确的焊接顺序施焊。起升吊装工具的安装。在底板上安装提升立柱、斜拉撑，挂倒链。在起升吊装工具安装完毕后，即安装下一段罐壁。A、下一

19、段罐壁板围在上一段罐壁板的外面，同样将纵焊缝点焊固定，留一道活口。B、在下一段板上（环缝已焊完）距上口1/3位置处焊上吊耳，桅杆上倒链挂在吊耳上。12个倒链同时起吊，起升到稍高于下一段罐壁板的高度为止。C、同样用倒链收下段罐壁板至定位角钢，割除多余部分，对口点焊。依照此方法依次安装其他罐壁板及裙座板。D、壁板组装时，相邻纵焊缝间距不小于500mm。628 沼气罐零部件的安装 当沼气罐筒体制作安装、焊接完毕后，即可进行沼气罐内件，附件及接管的安装。零部件的部件待预制完毕后，运输至安装现场，采用汽车吊从筒体顶部放下，并在汽车吊的协助下进行就位、安装。罐内的零部件的支撑，待安装焊接完毕后，方可按图纸

20、要求施工。629 接管、补强板、人孔等附件安装按照施工图，根据接管、人孔等附件的方位图进行组装。罐开孔接管或人孔接管的补强板外缘与罐壁纵向焊缝之间的距离不得小于200mm，与环向焊缝之间间距不得小于100mm。罐壁补强板与罐壁连接焊缝须与壁罐的纵环焊缝错开，两者之距不小于300mm。罐壁补强板应与罐壁表面密切贴合。七、焊接工艺71 焊接技术要求711 焊接的一般规定 沼气罐焊接施工前，首先根据焊接工艺评定，选择焊接方式。参加沼气罐焊接的人员必须经考试合格后持证上岗。焊接材料设专人负责保管，使用前必须按焊条说明书的要求烘干，烘好的焊条应保持在100150的恒温箱中，随用随取。焊条的烘干、发放、回

21、收必须有记录，领用焊条，要使用保温筒，超过允许使用时间后须重新烘干。施焊前，应检查组装质量，清除坡口面及坡口两侧20mm范围内的泥砂、铁锈、熔渣、水分、油污和其它聚杂物，多层焊时层间要清理干净，双面接头进行反面焊接，必须清根后补焊。壳体对接接头必须清根焊内口，余高应尽量减少，角焊缝应圆滑，不允许向外凸起，焊缝圆滑度差或成形不良者必须打磨，焊缝表面不得存在咬边。焊缝表面质量不得有裂纹、气孔、夹渣、弧坑和焊肉低于母材的缺陷。在下列任何一种焊接环境，如不采取有效的防护措施，不得进行施焊：A、雨天或雪天；B、风速超过10m/s；C、大气相对湿度超过90%。712 焊接方法焊接方法：采用手工电弧焊。焊条

22、选用：Q235A钢材之间选用J422， 06Cr19Ni10附件与Q235A钢材之间选用A302。713 焊接接头的型式严格按照设计的要求施工。714 罐焊接顺序为控制罐焊接变形，必须按正确的焊接顺序施焊。环板的焊接A、中幅板：先短缝，后长缝，由中间向四周扩散。长缝焊接时，焊工要均匀对称分布，由中心向外分段退焊，分段长度不大于500mm为宜，采用卡具进行反变形。B、边缘板与中幅板的连接缝：待中幅板、边缘板焊缝全部焊完后，再焊其连接长缝，焊工要均匀对称分布，由中心向外分段退焊。罐壁的焊接A、焊接顺序：外纵缝外环缝内纵缝内环缝。B、纵缝焊接时，焊接采用分段退焊法，盖面焊接从下至上一次焊完，且同一带

23、板纵缝焊接应对称施焊。C、环缝焊接时，焊工应均匀分布，且沿同一方向分段对称施焊。D、焊接第一带板与底板的角焊缝应在底圈板纵焊缝焊完后施焊，并应用卡具找正或定位固定。焊接顺序为：壁板与边缘板之间的外角缝内角缝边缘板与中幅板之间的收缩缝。E、角焊缝焊接由数对焊工对称分布在第一带板内，沿同一方向分段退焊。F、两侧均为连续角焊缝，内侧角缝应焊后磨成具有圆滑过渡的角焊。八、罐体试验81 充水试验沼气罐制造完毕，在罐锥底严密性试验合格后，应进行充水试验并检查：A、罐体的严密性及强度。B、罐锥底的强度和严密性。C、沼气罐基础沉降量。811 试验前应具备的条件A、所有与检测有关的焊缝不得涂漆。B、设备组装、焊

24、接、检验等技术文件齐全、完整，并经主管负责人审查合格。C、罐主体及附件的组装工作应全部完成，焊接及检验工作已完成。D、罐内的杂物已清理干净，清扫孔及接管口已封闭完毕。E、各种测量器具、量具齐全，并处于完好状态。F、试压水源及排放点事先应勘察好，试压临时管线已安装完毕。G、试压用水温度不低于5，并采用洁净水。812 充水试验A、罐锥底的严密性应以充水试验过程中罐锥底无渗漏为合格。若发现渗漏，应按有关要求补焊。B、罐壁的强度及严密性试验应以充水到设计最高液位并保持48小时后，罐壁无渗漏、无异常变化为合格。若发现有渗漏时应放水，使液面无渗透处低于300mm左右，并按有关规定补焊。813 基础沉降观测

25、A、在罐裙座底部，沿圆周均布4个观测点。B、基础沉降观察按以下六个阶段进行：充水前；充水到1/2H；充水到3/4H；充水到最高设计液位后；充水到最高设计液位48小时后；放水后。C、沉降无明显变化为合格。如沉降有明显变化，应停止充水，处理后，方可继续进行试验和沉降观察。82 竣工验收沼气罐竣工后，施工单位需提供下列竣工资料：A、沼气罐交工验收证明书；B、竣工图，并附设计修改文件；C、材料和附件出厂质量合格证书或检验报告；D、沼气罐基础检查记录；E、沼气罐体几何尺寸检查记录；F、焊接接头返修记录（附标注缺陷位置及长度的排版图）；G、盛水试验记录；H、基础沉降观测记录。九、质量保证措施91 操作人员

26、必须持证上岗，每条焊缝均打上焊工代号，质量和经济挂钩。92 预制好的构件放于胎具或专业支架上以防变形。93 组对施焊时，利用定位焊接固定或卡具定位，卡具材质与母材材质相同，以防止焊接裂纹和减少焊接应力，要避免强行组对。94 焊接底板、罐体时，要按焊接顺序焊接，以减少焊接变形。95 为保证贮罐的施工质量，实行A、B、C（R）质量控制点，前道工序合格后方可进行下一道工序施工。 贮罐制作安装A、B、C（R）工序质量控制点序号项目名称等级1材料接收C2焊接工艺及焊工资格认定B3基础复查C4几何尺寸检查CR5开孔方位检查BR6焊缝外观检查C7内件、附件检查C8封闭前检查A9罐体严密性试验A10焊缝试漏检

27、查A11基础沉降观测AR96 沼气罐制作过程中应采取的防护措施：961 在基础环板的预制过程中，严禁锤击平整板材。962 罐底环板及锥底的焊接很容易发生变形，应采用正确的焊接顺序，即采用分段对称退焊法，另外在对接焊缝施焊前采用肋板将底板压平撑死，待施焊结束冷却后再铲除肋板。963 罐壁板在运输和堆放过程中，应放在专用支架上，支架弧度和壁板弧度相同，防止壁板变形。964 沼气罐制作总体试验未结束前，严禁防腐，防止将防腐层破坏。十、施工安全措施101 罐体施工起重设施，在每次提升之前，都要仔细检查，必须保证安全可靠。102 操作人员在工作时，要坚守工作岗位，不得打闹，做到一切行动听指挥。103 罐

28、总体提升到位时，外围对口倒链应立即收紧，收紧上下倒链的速度要保持一致。104 组对环缝时，动作要迅速，并对称沿同一方向以同样的速度点焊。105 罐体内外应设信号装置传递信号。106 禁止使用绝缘层已破的电焊把线，所有现场用电设备及钢平台、集装箱，应接地接零，并安漏电保护器。十一、冬雨季施工措施： 为保证秋雨季节施工生产的正常进行，对贮槽组成部件的制作加工，采用在操作平台上搭设防雨蓬的措施进行避雨；对于已加工的置于露天的成批部件，采用塑料防雨棚遮盖。十二、施工现场平面布置说明施工前三通一平工作已符合施工要求，基础验收、图纸及技术资料、施工技术力量、材料、设备、工机具、夹具准备齐全，专用制作钢平台120m2已搭设，满足连续施工要求。 十三、附表、附图：1）：沼气罐制作、安装的质量标准及检测方法