大型沼气工程建设技术方案

1、大型沼气工程建设技术方案1.1.1概况本项目建设主体为某县东信养殖有限公司、某山泽农牧发展有限公司两家企业，规划在某县十八里铺镇宁堂村、古 云镇西李楼村建设大型沼气工程各1处，厌氧规模均为 1000m3，通过“CSTR厌氧发酵利用”技术，对本镇的养殖粪 污集中收集、集中处理，产生的沼气发电，沼渣生产有机肥。1.1.2建设内容预处理单元：调配池50m3x1座厌氧单元：CSTR反应器1000m3x1座储气单元：柔性气柜300m3x1座净化单元：脱硫设备1套发电单元：发电机组1套、锅炉系统1套后处理系统：固液分离设备1套其他辅助单元：供热系统、消防系统、电控系统。1.1.3技术指标进料量：50t/d

2、粪便进料浓度：8%发酵温度：3538C1.1.4流程简介“预处理+CSTR中温发酵+脱硫净化+沼气发电”为核心的处理工艺。1.1.5产品方案沼气：36.3万m3/a沼渣肥：3600t/a （TS:20%）沼液肥：12400t/a （TS:1.5%）1.1.6原料供应方案根据现场调查，原料需要量如表4-1所示:表4-6原料统计表原料类型进料量（t/d）含固率TS（%）可挥发性固体含量VS（%）产气率（mL/gVS）沼气产量（m3/d）粪污508853501190总计50-1100 （取整）根据上表计算本项目日产沼气1100 m3，甲烷含量为50%-55%。1.1.7产品供应方案1、沼气：本项目日

3、产沼气1100 m3，甲烷含量崩0%； 沼气经净化处理后部分用于发电，满足厂区内所有用电设备 负荷；剩余沼气用于厂区锅炉燃烧给系统供热。2、沼渣肥、沼液肥：本项目日产沼渣肥11t，沼液肥38t， 全年按330天计，年产沼渣肥3630吨、沼液肥12400吨、运输半径3公里以内。粪污经厌氧发酵后产生的沼渣沼液作 为肥料用于周边农作物种植，可提高农产品的产量和品质， 同时不含有任何对人体有害的物质。1.1.8产品方案汇总表4-7产品方案汇总表产品用途单位日输出量年输出量沼气厂区自用m31100363000沼渣沼渣肥t113630沼液沼液肥t3812400 （取整）1.1.9工艺流程本项目拟采用CST

4、R中温发酵有机废弃物工艺，工艺流 程如图4-8所示。沼气生产工艺流程简要说明：粪污通过运输车输送至调配池，调整浓度为8%，停留1 天后泵入CSTR反应器。物料在反应器中温发酵，消化好的 沼渣沼液进入缓冲水池暂存，再泵至固液分离机，分离后的 沼渣作为沼渣肥，沼液进入沼液储池存储，用作沼液肥；沼 气经化学脱硫塔除去硫化氢后进入柔性气柜储存，一部分沼 气用于发电，剩余部分进入锅炉为厂区提供热源。该系统热量需求主要来源于物料升温以及系统散热所需 热量。此部分热量来自本项目自产沼气燃烧供热。固液分荔机J沼液储弛W至渣制作 幸机肥P沼正招补供热#图4-8工艺流程图1.1.10核心设备预处理粉碎系统渣浆泵流

5、量：5m3/h扬程：20m功率：5.5kW数量：2台(2)桨式搅拌机功率：4kW数量：1台厌氧反应器高温厌氧消化罐选择全混式厌氧消化罐(CSTR),厌氧 装置是该沼气工程的核心设备，物料中的有机物在厌氧条件 下经微生物降解，转化成甲烷、二氧化碳等，所产气体(沼 气)含甲烷N60%，可作为能源再次利用，既去除了有机污 染物又回收了能源，清罐时间为10-15年。在厌氧罐运行中， 需要一定的保温，以保证厌氧污泥的活性。反应器罐体采用 钢结构制作，总容积1000m3，设置1座1000m3厌氧罐。罐 内有立式搅拌器、换热系统，罐体采用保温板加彩钢板进行 保温。技术说明：进料设计参数进料量：50t/d进料

6、含固率(TS)： 8%发酵温度：35-38C过程控制参数CSTR 停留时间(HRT)： 25dVS降解率70%出料设计参数出料温度：3538C沼气产量：1100m3/d甲烷含量：50%罐顶搅拌装置作用：确保有机物料、罐内温度的分布均匀，避免罐内 出现积砂、浮渣。本项目厌氧发酵罐搅拌装置采用机械搅拌形式，选择罐 顶安装的立式搅拌机。搅拌机为进口全混式厌氧反应器（CSTR）专用大型立式搅拌机，搅拌机采用变频控制，可 连续搅拌。搅拌器位于厌氧罐内，用于搅拌反应物料，搅拌 能力强、死角小，使得厌氧罐内物料处于完全混合状态，保 证受热均匀，避免沉积和浓差分布。搅拌轴液面位置设有螺 旋破壳装置，将浮渣压入

7、液面以下，有效避免液面结壳。主要参数：立式搅拌机功率：11kW数量：1台（5）温度变送器在罐体的上、中、下三个位置分别安装温度变送器，用 来检验罐内物料的实时温度并反馈给在线监测系统，以调控 换热系统的供热情况。当罐内温度低于35C时开启供热系 统，以保证温度达到高温厌氧发酵的要求（3538笆）。主要参数：测量范围：0100C；适用环境温度：-40-70C；环境湿度：0-95%；数量：3台（6）正负压保护装置：罐体正常使用压力范围为（-300Pa2000Pa）,罐体设有 正负压保护器、压力变送器和调压装置，当罐内压力低于设 置低压或高于设置高压时，调压装置启动，防止超压，保护 罐体，使其在设计

8、的压力范围内使用。（7）进料、出料装置：发酵罐采用连续方式进料，发酵罐中物料体积需保持恒 定，因此发酵罐的排料时间、排料量与进料时间、进料量相 同，即发酵罐进料与发酵残渣排料同时进行，由于发酵罐体 为圆柱形结构，出料选为设有控制阀门的重力自然排料方式 及泵出料方式，排放出的发酵残渣进入缓冲水池，随后进入 固液分离系统。（8）取样系统在罐体内部中下部和中上部分别设置取样管，通过管道 通道罐体外部方便取样位置并设置阀门，需要取样时，将阀 门打开一定时间排出管道内积料后进行取样，方便快捷。（9）换热装置罐内设置加热盘管，通过外部热源对罐内反应物料增 温，以保证反应的正常进行。（10）保温装置为保持热

9、量，保证厌氧效果，罐体外侧设有岩棉隔热材料（罐壁150mm、罐顶150mm）保温。罐体保温外做0.5mm波楞彩钢瓦做保护层。（11）除砂及除浮渣装置系统设计多级除砂措施，调配池设置加热盘管，利用物 料温度的提升降低物料粘度，提高沉降速度，达到砂水有效 分离，并尽量减少有机物损失；调配池底部采用锥形设计， 以便沉砂、除砂；调配池内设有螺旋除砂机，及时外排清除。 CSTR厌氧反应罐设置排砂管、排砂泵、防涡挡板等措施， 消除物料沉积，有利于物料中杂质以及粗砂重物质的及时排 出。排砂泵定时启动、自动进行除砂。（12）在线监控系统每座罐体均配备静压液位计、温度变送器、温度计、压 力变送器、流量计等仪器仪

10、表设备，用于监测液位、温度、 压力、流量等数据的在线监测，并在自控系统中实时显示。（13）其他配套设施罐体设有爬梯，下部设有人孔，上部设有观察孔、透光 孔、观察平台等辅助设施，便于操作人员观察罐内情况及搅 拌器运行情况。化学脱硫罐本项目沼气采用化学脱硫，经处理后的沼气H2S含量50ppmo化学脱硫罐型 号：12mx3.0m材 质：碳钢防腐数量：2套配套设备（1）沼气风机功 率：1.1kW风 压：9.8kPa风 量：2.16m3/min数量：2台（1用1备）（2）气水分离器规格型号：DN600数 量：1台材 质：不锈钢柔性储气柜气柜是一种用沼气专用膜材加工、制作，用来储存沼气 的柔性双膜柜体，外

11、膜具有抗静电、抗紫外线、耐老化等优 点；内膜具有抗甲烷渗漏、耐火、耐磨、耐褶、抗硫化氢等 特点。（1）本单元可以保证后续单元运行的连续性，对设备有 一定的缓冲的作用，避免因气量过大或过小对后续处理单元 造成冲击，损坏设备。（2）当后续处理单元出现故障后，可以保证沼气存储量，而不至于因该单元出现问题，而把沼气全部燃烧掉，造成浪费。本工程日产沼气1100 m3,柔性储气柜主要设计参数：有效容积：300m3结构形式：PVC柔性材料数 量：1座发电系统净化后的沼气进入沼气发电机发电，沼气发电项目包含 以下几个部分：沼气输送部分，排气及余热利用部分，发电机组部分，冷却部分、电力输出部分等。需达到沼气发电

12、机组运行所必须的条件:其他成份油、水灰尘灰尘粒度硫化物含量无液态成份10mg/m350m200mg/m3沼气发电机配有余热回收系统，回收余热主要分为两部 分：一部分是烟气余热回收，一部分是夹套热水余热回收， 回收热量经过换热后能提供70C热水，为厌氧系提供热量。 本项目按照沼气60%甲烷含量计算，发电量为1.8kWh/m3, 设置120kW发电机组1套，同时配套余热回收系统，回收后 的热量用于系统供热。固液分离系统沼渣沼液经过固液分离机分离，沼渣直接外运，输送至有机肥加工厂；产生的沼液部分进行回流调配，其他剩余沼 液作为有机肥输送至项目周围的大棚。主要设备参数：1）固液分离机处理量：5m3/h

13、形式：螺旋挤压式数 量：1台2）潜水渣浆泵（固液分离机进料）处理量：5m3/h功 率：3kW数 量：2台3）潜水渣浆泵（沼液泵）处理量：5m3/h功 率：1.5kW数 量：2台4）潜水搅拌机（缓存池）结构形式：推流式功 率：3kW数 量：2台1.1.11核心设备一览表表4-8核心设备一览表序号仪器设备名称数量单位1卷扬机1台2汽车衡1套3渣浆泵2台4潜水搅拌机2台5沉淀池浆式搅拌机1台6沉淀池潜水搅拌机2台71#螺杆泵2台8鼓风机1套9厌氧罐，1000m31座10CSTR加热系统1套11保温系统1套12CSTR顶搅拌装置1台13正负压保护器1台14阻火器1套152#螺杆泵2台16空压机1台171#静压液位计1套181#温度变送器4套19热式气体质量流量计（沼气）1套20热水循环泵2套21热储罐1套222#静压液位计1台232#温度变送器3台24干式独立气柜，300m31座25沼气风机2套26汽水分离器1套27化学脱硫罐2套28发电机，120kw1台29沼气火炬1套30固液分离机1套31潜水搅拌机2台32沼液泵2台33沼气锅炉1