赤峰沼气站技术方案

1、 副 本中粮家佳康（赤峰）有限公司赤峰一期沼气站土建安装设计施工总承包项目投 标 文 件（沼气站技术设计方案）投 标 人：河北省第四建筑工程有限公司（签字或盖章）法定代表人或其委托代理人： （签字或盖章）二一五年九月二十日 目 录1、设计基础12、工艺流程图13、工艺描述23、1匀浆池3、2厌氧发酵罐及储气柜3、3潜水搅拌机3、4 发酵配套设备-加热技术4、沼气预脱硫及脱硫塔95、沼气存储工艺106、沼气锅炉107、控制系统118、接地、防雷等要求149、沼气站主要建筑平面图1510、管道平面布置图161、设计基础 1、日处理500立方米猪粪沼气站。混凝土匀浆池2座、混凝土环套环发酵罐1座、沼

2、气锅炉一台（2吨）、锅炉房1座、相关沼液、沼气管道、输送泵设备总成、发酵设备、1500立方储气罐1套、脱硫设备1套、PLC控制系统制作安装；职工宿舍10间、变配电室1座。2、工艺流程 沼气猪粪匀浆池厌氧发酵罐沼液池固液分离沼渣工艺流程图根据上图沼气站的工艺流程是：猪粪在养殖场通过泵送收集到匀浆池，在匀浆池内停留两天，进行除沙等功能，然后由中心泵房的中心泵送到厌氧发酵罐，在厌氧发酵罐进行消化产气，发酵罐内有加热系统以及搅拌系统以保证猪粪能充分消化和产气。消化完的浆料进行固液分离，沼液进入沼液存储池，沼渣可以外送作为肥料。而沼气经过净化和脱硫后进入产热。出的热通过热水回流进入厌氧消化罐的加热管道来

3、保证厌氧发酵罐的消化温度。3、工艺描述3、1匀浆池设计两座均质池，由混凝土制成，并且采用保温措施，每个匀浆池的容积700m3, 内径10米，高度9米，停留时间48小时/池。每个均值池设有压力门和机械搅拌装置以及混凝土池顶设有服务平台以操作机械搅拌装置，以及液位观察窗和液位计。系统正常运行时，两个均质池并联运行，当一个池子进行清理时，另一个池子可以承担系统继续运行的工作。均质池清理工作非常简单，通过泥浆泵排空均质池后，可以打开压力门，通过车辆将沉淀的物质清除，均质池清理工作可以12个月进行一次。由于养猪场每日在规定的时间进行排粪，匀浆池的目的主要是对不同时间来的物料进行收集和物料的混合，设计两座

4、匀浆池，设计停留时间48小时，匀浆池为混凝土池体和混凝土顶盖，物料通过中心泵输送至消化池, 物料通过中心泵进行输送。匀浆池还有水解酸化作用，水解酸化是整个有机物厌氧降解开始，有机物在水解罐内被从大分子水解开，逐渐转变为中小分子的有机酸，同时伴随释放出部分气体。猪粪的水解酸化有厌氧菌类参与，由于水解酸化菌类发挥最佳活性的环境条件与产甲烷菌类发挥最佳活性的环境条件有较大差别，因此为实现最佳的降解效果，本工艺设计为水解酸化过程与产甲烷过程分别独立进行的两相发酵过程，避免出现其他单相工艺容易出现的反应器内酸化，导致整个厌氧降解过程受到抑制的不利情况。最大限度的保证厌氧发酵过程的稳定性。均质池除了水解酸

5、化的作用以外，另一个作用是将预处理系统处理后的浆液中的小颗粒的塑料和沙石沉淀下来，以免影响消化池的运行，为消化池的稳定运行提供前期保证。同时在服务平台上设有产气管道，连接至双膜式储气柜。3、2厌氧发酵罐厌氧发酵罐为环套环形式设计，消化效率高，消化充分，产气率高；并且保温较好，可以很好的降低能耗，提高产气效率。在厌氧消化过程中，猪粪通过中心泵输送首先进入外环消化罐，在外环消化罐通过搅拌机的推流搅拌，在外环内系统环形的流态，充分消化产气，在停留足够的时间后系统会通过泵送把浆料送入内环消化罐，内环消化是全混式设计，在外环消化罐没有消化完全的浆料在内环消化罐继续消化产气，达到充分消化产气的效果。外圈和

6、内圈为混凝土结构，外圈带有保温，混凝土顶盖，内圈不需要保温，混凝土顶盖。厌氧发酵罐为环套环钢筋混凝土一座，分成两部分，第一部分为外环，外环消化池为混凝土池体和混凝土顶盖，直径32米，高度9米，外消化池配有搅拌装置和服务平台，并配有加热装置。第一段设计停留时间12天，消化温度为38度 第二部分为内环厌氧池，内环消化池为混凝土池体和顶盖，直径22米，高度10米,内环消化池配有搅拌装置和服务平台并配有加热装置，第二段设计停留时间8天，消化温度为38度。消化液从第一段到第二段是通过中心泵进行输送。工艺特点：. 减少运行成本的同时可以增加产气量. 外环最佳推流形态. 混合更加均匀. 无短流. 对进料进行

7、完全混合. 占地面积小. 最高池高为10米. 最小的热量损失. 最短的管路设计和安装厌氧消化系统是中温消化系统，设计消化温度为38-40度，并且设计在罐内较热的加热系统，以保证加热的效率。该加热管道安装在消化罐的内壁，管道是消化罐的介质完全接触，通过管道内热水的循环对介质进行加热，热交换效率比较高，能耗少。管道内热水是由发电机预热提供，并通过安装在泵房内的加热循环控制设备来控制。环套环厌氧发酵罐外环有效容积3300立方米，为混凝土顶盖，在顶部设有电搅拌器及服务平台同时在侧壁设有液位观察窗和紧急沼气排放管，同时设有防溢流和防止泡沫扎装置。沼气气通过其中一套服务平台的气体管道与内环消化罐的气体管道

8、合并脱硫后送入位于旁边的独立式双膜储气柜内。环套环厌氧发酵罐内环有效容积3200立方米，设有液压搅拌器及服务平台为混凝土顶盖，在顶部设有两套电搅拌器及服务平台其中一个服务平台带有产气管道，将预脱硫后的沼气输送到独立式双膜储气柜内，双膜储气柜的体积为600m3。（为山东明硕新能源科技公司提供）独立式双膜储气系统的主要功能 1、储气功能 沼气储气室外型。内膜储气，外膜填充空气用于稳压及成型。 2、增压功能 当沼气压力低于设置压力时，对外膜空气进行增压至设定压力值。采用风机增压。 3、泄压功能当沼气压力高于设定压力值时，对外膜空气进行泄压，采用电子机械泄压及水封泄压双重泄压方式。当电子自动机械泄压不

9、够时，启动水封（不锈钢）物理泄压。水封还是最后的安全保护装置。 4、气压稳压功能 全自动稳压控制，逻辑电路控制，使储气柜出口压力恒定。 5、显示功能外膜压力和内膜容量显示：均为无级精确连续型LED显示。显示精确到0.01。控制过程显示：指示灯显示；其它显示，可以根据客户需求定制。 6、外膜恒压控制功能一般为逻辑电路控制；外膜控制压力值,客户可以在一定范围内（0-5000Pa）在仪表上进行随意调整；以利日后合理调整使用； 7、内膜容量（即沼气容量）控制功能一般为逻辑电路控制；沼气容量是根据外膜顶端的距离探测器到内膜顶端的距离来表述内膜（沼气）的大致容量的。距离最大即沼气容量为0，距离最小即沼气容

10、量最大。该产品在容量的全程中分为多个控制点输出，此控制点客户可以在仪表上随意调整其间距控制点，以便后增压设备、火炬设备、报警设备、客户其它设备的良好配合或启停。通过实践摸索出最佳效果控制点。 8、信号输出功能产品的信号输出具有压力、容量的全能输出功能。即压力、容量信号420mA单独输出端子，以利客户的PLC总体联控。同时可向客户提供与容量有关的后增压设备、火炬设备、沼气泄压设备、安全报警设备等提供开关信号输出端子。也可向客户提供压力设定值的开关信号输出。 9、防腐防爆功能本公司储气柜产品中，风机为D级防爆产品，电控箱的外壳为进口工程塑料密封外壳，具有防腐防爆功能。压力、容量探测器为密封产品。3

11、、3潜水搅拌机采用南京中德环保公司生产提供的搅拌机。QJB型直联冲压式结构的潜水搅拌机采用多极电机。其结构紧凑、体积小、操作维护简单、安装检修方便、噪音小，使用寿命长；叶轮经冲压成型，精度好，具有最佳的水力设计，工作效率高，冲氧量明显提高，有效防止沉淀。3.3.1技术性能 1搅拌机的定额是以连续工作制（S1）为基准的连续定额；2搅拌机转动平稳、自如，无卡阻、停滞等现象；3搅拌机应能承受压力不低于0.2MPa；历时3分钟的气压试验而无渗漏现象；4搅拌机采用双机械密封结构和唇形密封组织，机械密封保证在25000小时内可靠运行而不需更换，机械密封品牌为博格曼；5搅拌机的引出电缆采用GB5013.4中

12、规定的YZW型中橡胶套电缆或性能相同的其它电缆，电缆长度正常配置为10m，也可按用户要求提供。电缆密封头采用特殊硫化处理，能方便地进行更换并有效地密封；6搅拌机的不锈钢部分，采用酸洗、钝化处理，其表面光亮，无污损，碰伤，裂痕等现象；7搅拌机油室内设有密封泄漏保护装置；8搅拌机设有明细的红色旋转标记；9搅拌机引出电缆中双色线（黄/绿）规定为接地线，联接可靠。接地标志明显，在使用期内不易磨灭；10搅拌机叶片及转子采用动平衡试验，平衡精度为G6.3；3.3.2结构设计每台搅拌机整体设计，封闭式连接，潜水型。搅拌机所有的组件包括电机可在水下连续运转。所有外露的螺母、螺栓、垫片均为不锈钢。油室盖是耐腐蚀

13、合成材料。 1接线盒接线盒材质为不锈钢，是全封闭的，与周围液体、电机部分完全密封隔离；电缆是经过特殊加工的密封水密电缆。 2机械密封轴封采用两道分别独立的机械密封结构，密封磨擦幅材料为耐腐蚀烧结碳化钨/碳化硅，密封在油腔内运行，油腔有足够油量和空间，能以稳定的流速对重叠的密封面进行润滑。外机械密封为耐腐蚀烧结碳化钨/碳化硅，避免搅拌液进入油腔。内机械密封为碳化硅/碳化硅，避免油腔中的油进入电机。内、外机械密封各自独立地运行。静密封采用O型圈密封，材质为丁晴-70。3轴承（SKF）电机轴由一个深沟球轴承、一个双列角接触球轴承和一个圆柱滚子轴承支撑；叶轮轴由两个深沟球轴承和一个推力球轴承支撑。所有

14、轴承均为免维护进口轴承（NSK），设计使用寿命大于100000小时。4电机 潜水搅拌机的电机为鼠笼式感应电动机，电机的额定功率值应超过最大预期负荷至少10%，通过减速装置与叶轮联接，其绕组的绝缘等级为F等级，最大工作温度可达155OC，电机在最大搅拌载荷下不会出现过载现象，电机每小时可起动不小于15次，但时间间隔应均匀。电机为惰性气体填充壳式设计，内部为充满的惰性气体,以防止电机内部凝露和外部污水的侵入。电机定子采用热套法嵌入机壳中，牢固可靠。正常情况下，电机的温升不超过80OC。5保护装置电机定子腔及油室内设有泄漏检测器，以便检测动、静密封泄漏情况，并适时切断电源。定子室漏水传感器经导线引至

15、电机接线盒。6冷却电动机的冷却通过机壳周围液体热传导而完成。电机定子采用热套嵌入机壳使其热传导效率更高。7使用寿命 搅拌机在规定的条件下连续运行、间歇运行和长期停止状态后恢复运行，搅拌机在整个运行过程能保持平稳运行，首次故障前平均运行时间不小于10000小时，整机使用寿命不小于20年。3、4 发酵配套设备-加热技术 本设计采用形式厌氧发酵池，使热量损失降到最小，为了保证系统在冬季的运行效果，外环外墙设计为保温层,同时在内侧设置加热管道，内环设置加热管道，在冬季最寒冷的时间，也可以保证设计38度的消化温度，内外环加热的热量全部来自于沼气锅炉产生的热量. 4、沼气预脱硫及脱硫塔 沼气脱硫分成两步进

16、行，包括预脱硫和脱硫塔，预脱硫采用生物脱硫方法。沼气一定浓度的硫化氢（H2S）。设计硫化氢气体的浓度在1,000-6,000ppm之间， 预脱硫工艺是在沼气进入沼气柜之前，将一定量的空气在送入导入含有硫化氢的沼气中，混合气体通过预脱硫去除部分硫化氢。经过预脱硫的沼气被送入沼气存储柜，沼气存储柜是独立式双模式储存柜，体积为600立方，独立式安装，通过沼气管道接入。沼气通过活性炭脱硫塔，脱硫塔的反应器内部安装有活性炭填料，进行脱硫。在硫化氢含量较低时，通过预脱硫工艺便可以达到脱硫的目的，达到使用要求。（脱硫塔为为山东明硕新能源科技公司提供） 5、沼气存储工艺沼气储存工艺采用双膜干式贮气柜，由外膜、

17、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。膜材采用进口优质膜材，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-3070，设计沼气存储量600m3, 设计风力140km/h, 设计雪量负荷54kg/m2。6、沼气锅炉该锅炉以沼气为燃料，提供用于厌氧发酵罐加热的热水以及其他用热设备。CLHS0.47-8565-ZQ（M）沼气、煤两用热水锅炉：1、规格尺寸：DN1200H3250.2、沼气消耗量：70m3h3、设备配置：膨胀水箱、炉体、烟囱、沼气燃烧机、进

18、气总成、阻火器、热水循环泵0.5T软化水装置、锅炉给水泵、电控柜等。7、控制系统整个自动化控制系统由就地控制层、PLC控制层和监控中心组成；控制级别由高到低依次为：设备就地控制箱控制PLC自动控制触摸屏监控。控制功能：BIOTECH-FCS(生物过程检测软件)是一个有自主知识产权的过程检测专用软件。基于细胞代谢物流检测与控制理论进行参数相关分析，微生物过程优化与放大的多尺度问题研究的最佳软件。控制或采集pH、DO、罐压、温度、转速、空气流量、排气O2、排气CO2、补料称重、发酵液体积等14个直接参数并可计算间接参数。可以通过软件方便的标定pH、DO电极；设定参数的初始控制状本系列产品的具有丰富

19、的检测手段，决定了采样的丰富性。本软件的功能主要如下：、精确计算在线的OUR、CER、RQ、KLa等间接参数，能在同一坐标平面上同时显示多条不同参数的曲线；2、显示发酵罐内物料平衡与变化，方便用户分析发酵过程的相关性，从而帮助用户得出合适的调控点，实现中试一步放大的目的；3、离线输入总糖、还原糖、氨基氮、菌浓、发酵单位等检测数据并在在线工艺参数曲线下生成相应曲线控制系统采用上海保兴公司生产的PLC控制系统；所有的PLC设计满足工艺要求；备用点不少于15%。1)本处理系统具有自动和手动两种控制方式。系统的自动控制是通过PLC完成操作控制、运行参数控制、设备切换控制及系统自诊断、报警保护等功能。当

20、系统处于自动模式时可实现无人值守。2)控制系统具有完善的联锁报警功能。与系统安全运行有关的参数均设置报警联锁功能，其上下限值可根据用户需要进行在线调整。3)控制系统还应具有对外信号远传接口，可在系统控制室监视工艺流程的状态参数及故障报警。4)所有罐体配套有液位计具有液位就地显示功能，又能输出高、低位开关量信号。5)根据系统工艺要求设置必要就地测量仪表。与浆液接触的所有测量元件材质均要求防腐。6)所有控制仪表和设备应具有高可用性、稳定性、可操性和可维护性，并满足控制要求。7)所有显示仪表刻度单位采用国际标准工程计量单位。检测仪表的精度不低于0.5级。遵循的原则a) 在正常情况下机房设备实现自动控

21、制。b) 系统采用公认标准并且是开放的、可自由采用的。 c) 系统具有友好编程及操作界面。便于组态的模块化结构。 d) 系统配置时应考虑足够的备用余量.I/O卡、控制卡需有10%的备用量。 e) 柜子的门应可灵活转动及拆卸，柜子的进线应为底部进线，且接线方便，柜子具有冷却风扇和防尘设施等。设置相应接地铜排，保护接地和工作接地。 机柜的内部接线(包 括接地线)完整。 f) CPU 的负荷最高不应超过70%。 显示和人机对话功能要求 根据系统控制与显示监视的要求，监控操作站能提供友好的汉化的人机操作界面，画面 能分层显示，支持在线修改和编辑画面。监控显示和功能如下： (1) 用户登录 操作员必须输

22、入正确的用户名和操作密码进行登录后才能进入系统。系统对不同的用户 赋予了不同的操作权限，分为操作员权限和管理员权限。操作员只能进行设备操作和数据浏览，管理员可进行设备操作、数据浏览、参数设定、用户和密码维护。(2) 实时工艺流程图 工艺生产过程状态以工艺流程图方式显示，图像由一系列图例系统组成，分组展示，流 程图上有相关的实时生产过程的动态参数值显示。当动态显示值改变时，设备图形的相应部 位也随之改变。 (3) 测量值显示模拟量测量值以棒状图形式动态显示，有上、下限设定值，设定值是可修改的。点击每个模拟量测量值都显示该模拟量的实时曲线,同时显示关于该工艺参数的设定值,具有权限的用户还可以修改其设定值. (4) 报警显示 过程检测或运动设备出现越限或故障时，流程图上相应的图例红光闪动，并发出报警 声响加以提示。报警的笛声可以通过触摸屏解除，闪动的红光继续保持，直至该故障消除，闪动才停止。报警对象