赤峰沼氣站技術(shù)方案

1、 副 本中糧家佳康（赤峰）有限公司赤峰一期沼氣站土建安裝設計施工總承包項目投 標 文 件（沼氣站技術(shù)設計方案）投 標 人：河北省第四建筑工程有限公司（簽字或蓋章）法定代表人或其委托代理人： （簽字或蓋章）二一五年九月二十日 目 錄1、設計基礎12、工藝流程圖13、工藝描述23、1勻漿池3、2厭氧發(fā)酵罐及儲氣柜3、3潛水攪拌機3、4 發(fā)酵配套設備-加熱技術(shù)4、沼氣預脫硫及脫硫塔95、沼氣存儲工藝106、沼氣鍋爐107、控制系統(tǒng)118、接地、防雷等要求149、沼氣站主要建筑平面圖1510、管道平面布置圖161、設計基礎 1、日處理500立方米豬糞沼氣站。混凝土勻漿池2座、混凝土環(huán)套環(huán)發(fā)酵罐1座、沼

2、氣鍋爐一臺（2噸）、鍋爐房1座、相關沼液、沼氣管道、輸送泵設備總成、發(fā)酵設備、1500立方儲氣罐1套、脫硫設備1套、PLC控制系統(tǒng)制作安裝；職工宿舍10間、變配電室1座。2、工藝流程 沼氣豬糞勻漿池厭氧發(fā)酵罐沼液池固液分離沼渣工藝流程圖根據(jù)上圖沼氣站的工藝流程是：豬糞在養(yǎng)殖場通過泵送收集到勻漿池，在勻漿池內(nèi)停留兩天，進行除沙等功能，然后由中心泵房的中心泵送到厭氧發(fā)酵罐，在厭氧發(fā)酵罐進行消化產(chǎn)氣，發(fā)酵罐內(nèi)有加熱系統(tǒng)以及攪拌系統(tǒng)以保證豬糞能充分消化和產(chǎn)氣。消化完的漿料進行固液分離，沼液進入沼液存儲池，沼渣可以外送作為肥料。而沼氣經(jīng)過凈化和脫硫后進入產(chǎn)熱。出的熱通過熱水回流進入?yún)捬跸薜募訜峁艿纴?/p>

3、保證厭氧發(fā)酵罐的消化溫度。3、工藝描述3、1勻漿池設計兩座均質(zhì)池，由混凝土制成，并且采用保溫措施，每個勻漿池的容積700m3, 內(nèi)徑10米，高度9米，停留時間48小時/池。每個均值池設有壓力門和機械攪拌裝置以及混凝土池頂設有服務平臺以操作機械攪拌裝置，以及液位觀察窗和液位計。系統(tǒng)正常運行時，兩個均質(zhì)池并聯(lián)運行，當一個池子進行清理時，另一個池子可以承擔系統(tǒng)繼續(xù)運行的工作。均質(zhì)池清理工作非常簡單，通過泥漿泵排空均質(zhì)池后，可以打開壓力門，通過車輛將沉淀的物質(zhì)清除，均質(zhì)池清理工作可以12個月進行一次。由于養(yǎng)豬場每日在規(guī)定的時間進行排糞，勻漿池的目的主要是對不同時間來的物料進行收集和物料的混合，設計兩座

4、勻漿池，設計停留時間48小時，勻漿池為混凝土池體和混凝土頂蓋，物料通過中心泵輸送至消化池, 物料通過中心泵進行輸送。勻漿池還有水解酸化作用，水解酸化是整個有機物厭氧降解開始，有機物在水解罐內(nèi)被從大分子水解開，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橹行》肿拥挠袡C酸，同時伴隨釋放出部分氣體。豬糞的水解酸化有厭氧菌類參與，由于水解酸化菌類發(fā)揮最佳活性的環(huán)境條件與產(chǎn)甲烷菌類發(fā)揮最佳活性的環(huán)境條件有較大差別，因此為實現(xiàn)最佳的降解效果，本工藝設計為水解酸化過程與產(chǎn)甲烷過程分別獨立進行的兩相發(fā)酵過程，避免出現(xiàn)其他單相工藝容易出現(xiàn)的反應器內(nèi)酸化，導致整個厭氧降解過程受到抑制的不利情況。最大限度的保證厭氧發(fā)酵過程的穩(wěn)定性。均質(zhì)池除了水解酸

5、化的作用以外，另一個作用是將預處理系統(tǒng)處理后的漿液中的小顆粒的塑料和沙石沉淀下來，以免影響消化池的運行，為消化池的穩(wěn)定運行提供前期保證。同時在服務平臺上設有產(chǎn)氣管道，連接至雙膜式儲氣柜。3、2厭氧發(fā)酵罐厭氧發(fā)酵罐為環(huán)套環(huán)形式設計，消化效率高，消化充分，產(chǎn)氣率高；并且保溫較好，可以很好的降低能耗，提高產(chǎn)氣效率。在厭氧消化過程中，豬糞通過中心泵輸送首先進入外環(huán)消化罐，在外環(huán)消化罐通過攪拌機的推流攪拌，在外環(huán)內(nèi)系統(tǒng)環(huán)形的流態(tài)，充分消化產(chǎn)氣，在停留足夠的時間后系統(tǒng)會通過泵送把漿料送入內(nèi)環(huán)消化罐，內(nèi)環(huán)消化是全混式設計，在外環(huán)消化罐沒有消化完全的漿料在內(nèi)環(huán)消化罐繼續(xù)消化產(chǎn)氣，達到充分消化產(chǎn)氣的效果。外圈和

6、內(nèi)圈為混凝土結(jié)構(gòu)，外圈帶有保溫，混凝土頂蓋，內(nèi)圈不需要保溫，混凝土頂蓋。厭氧發(fā)酵罐為環(huán)套環(huán)鋼筋混凝土一座，分成兩部分，第一部分為外環(huán)，外環(huán)消化池為混凝土池體和混凝土頂蓋，直徑32米，高度9米，外消化池配有攪拌裝置和服務平臺，并配有加熱裝置。第一段設計停留時間12天，消化溫度為38度 第二部分為內(nèi)環(huán)厭氧池，內(nèi)環(huán)消化池為混凝土池體和頂蓋，直徑22米，高度10米,內(nèi)環(huán)消化池配有攪拌裝置和服務平臺并配有加熱裝置，第二段設計停留時間8天，消化溫度為38度。消化液從第一段到第二段是通過中心泵進行輸送。工藝特點：. 減少運行成本的同時可以增加產(chǎn)氣量. 外環(huán)最佳推流形態(tài). 混合更加均勻. 無短流. 對進料進行

7、完全混合. 占地面積小. 最高池高為10米. 最小的熱量損失. 最短的管路設計和安裝厭氧消化系統(tǒng)是中溫消化系統(tǒng)，設計消化溫度為38-40度，并且設計在罐內(nèi)較熱的加熱系統(tǒng)，以保證加熱的效率。該加熱管道安裝在消化罐的內(nèi)壁，管道是消化罐的介質(zhì)完全接觸，通過管道內(nèi)熱水的循環(huán)對介質(zhì)進行加熱，熱交換效率比較高，能耗少。管道內(nèi)熱水是由發(fā)電機預熱提供，并通過安裝在泵房內(nèi)的加熱循環(huán)控制設備來控制。環(huán)套環(huán)厭氧發(fā)酵罐外環(huán)有效容積3300立方米，為混凝土頂蓋，在頂部設有電攪拌器及服務平臺同時在側(cè)壁設有液位觀察窗和緊急沼氣排放管，同時設有防溢流和防止泡沫扎裝置。沼氣氣通過其中一套服務平臺的氣體管道與內(nèi)環(huán)消化罐的氣體管道

8、合并脫硫后送入位于旁邊的獨立式雙膜儲氣柜內(nèi)。環(huán)套環(huán)厭氧發(fā)酵罐內(nèi)環(huán)有效容積3200立方米，設有液壓攪拌器及服務平臺為混凝土頂蓋，在頂部設有兩套電攪拌器及服務平臺其中一個服務平臺帶有產(chǎn)氣管道，將預脫硫后的沼氣輸送到獨立式雙膜儲氣柜內(nèi)，雙膜儲氣柜的體積為600m3。（為山東明碩新能源科技公司提供）獨立式雙膜儲氣系統(tǒng)的主要功能 1、儲氣功能 沼氣儲氣室外型。內(nèi)膜儲氣，外膜填充空氣用于穩(wěn)壓及成型。 2、增壓功能 當沼氣壓力低于設置壓力時，對外膜空氣進行增壓至設定壓力值。采用風機增壓。 3、泄壓功能當沼氣壓力高于設定壓力值時，對外膜空氣進行泄壓，采用電子機械泄壓及水封泄壓雙重泄壓方式。當電子自動機械泄壓不

9、夠時，啟動水封（不銹鋼）物理泄壓。水封還是最后的安全保護裝置。 4、氣壓穩(wěn)壓功能 全自動穩(wěn)壓控制，邏輯電路控制，使儲氣柜出口壓力恒定。 5、顯示功能外膜壓力和內(nèi)膜容量顯示：均為無級精確連續(xù)型LED顯示。顯示精確到0.01?？刂七^程顯示：指示燈顯示；其它顯示，可以根據(jù)客戶需求定制。 6、外膜恒壓控制功能一般為邏輯電路控制；外膜控制壓力值,客戶可以在一定范圍內(nèi)（0-5000Pa）在儀表上進行隨意調(diào)整；以利日后合理調(diào)整使用； 7、內(nèi)膜容量（即沼氣容量）控制功能一般為邏輯電路控制；沼氣容量是根據(jù)外膜頂端的距離探測器到內(nèi)膜頂端的距離來表述內(nèi)膜（沼氣）的大致容量的。距離最大即沼氣容量為0，距離最小即沼氣容

10、量最大。該產(chǎn)品在容量的全程中分為多個控制點輸出，此控制點客戶可以在儀表上隨意調(diào)整其間距控制點，以便后增壓設備、火炬設備、報警設備、客戶其它設備的良好配合或啟停。通過實踐摸索出最佳效果控制點。 8、信號輸出功能產(chǎn)品的信號輸出具有壓力、容量的全能輸出功能。即壓力、容量信號420mA單獨輸出端子，以利客戶的PLC總體聯(lián)控。同時可向客戶提供與容量有關的后增壓設備、火炬設備、沼氣泄壓設備、安全報警設備等提供開關信號輸出端子。也可向客戶提供壓力設定值的開關信號輸出。 9、防腐防爆功能本公司儲氣柜產(chǎn)品中，風機為D級防爆產(chǎn)品，電控箱的外殼為進口工程塑料密封外殼，具有防腐防爆功能。壓力、容量探測器為密封產(chǎn)品。3

11、、3潛水攪拌機采用南京中德環(huán)保公司生產(chǎn)提供的攪拌機。QJB型直聯(lián)沖壓式結(jié)構(gòu)的潛水攪拌機采用多極電機。其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、操作維護簡單、安裝檢修方便、噪音小，使用壽命長；葉輪經(jīng)沖壓成型，精度好，具有最佳的水力設計，工作效率高，沖氧量明顯提高，有效防止沉淀。3.3.1技術(shù)性能 1攪拌機的定額是以連續(xù)工作制（S1）為基準的連續(xù)定額；2攪拌機轉(zhuǎn)動平穩(wěn)、自如，無卡阻、停滯等現(xiàn)象；3攪拌機應能承受壓力不低于0.2MPa；歷時3分鐘的氣壓試驗而無滲漏現(xiàn)象；4攪拌機采用雙機械密封結(jié)構(gòu)和唇形密封組織，機械密封保證在25000小時內(nèi)可靠運行而不需更換，機械密封品牌為博格曼；5攪拌機的引出電纜采用GB5013.4中

12、規(guī)定的YZW型中橡膠套電纜或性能相同的其它電纜，電纜長度正常配置為10m，也可按用戶要求提供。電纜密封頭采用特殊硫化處理，能方便地進行更換并有效地密封；6攪拌機的不銹鋼部分，采用酸洗、鈍化處理，其表面光亮，無污損，碰傷，裂痕等現(xiàn)象；7攪拌機油室內(nèi)設有密封泄漏保護裝置；8攪拌機設有明細的紅色旋轉(zhuǎn)標記；9攪拌機引出電纜中雙色線（黃/綠）規(guī)定為接地線，聯(lián)接可靠。接地標志明顯，在使用期內(nèi)不易磨滅；10攪拌機葉片及轉(zhuǎn)子采用動平衡試驗，平衡精度為G6.3；3.3.2結(jié)構(gòu)設計每臺攪拌機整體設計，封閉式連接，潛水型。攪拌機所有的組件包括電機可在水下連續(xù)運轉(zhuǎn)。所有外露的螺母、螺栓、墊片均為不銹鋼。油室蓋是耐腐蝕

13、合成材料。 1接線盒接線盒材質(zhì)為不銹鋼，是全封閉的，與周圍液體、電機部分完全密封隔離；電纜是經(jīng)過特殊加工的密封水密電纜。 2機械密封軸封采用兩道分別獨立的機械密封結(jié)構(gòu)，密封磨擦幅材料為耐腐蝕燒結(jié)碳化鎢/碳化硅，密封在油腔內(nèi)運行，油腔有足夠油量和空間，能以穩(wěn)定的流速對重疊的密封面進行潤滑。外機械密封為耐腐蝕燒結(jié)碳化鎢/碳化硅，避免攪拌液進入油腔。內(nèi)機械密封為碳化硅/碳化硅，避免油腔中的油進入電機。內(nèi)、外機械密封各自獨立地運行。靜密封采用O型圈密封，材質(zhì)為丁晴-70。3軸承（SKF）電機軸由一個深溝球軸承、一個雙列角接觸球軸承和一個圓柱滾子軸承支撐；葉輪軸由兩個深溝球軸承和一個推力球軸承支撐。所有

14、軸承均為免維護進口軸承（NSK），設計使用壽命大于100000小時。4電機 潛水攪拌機的電機為鼠籠式感應電動機，電機的額定功率值應超過最大預期負荷至少10%，通過減速裝置與葉輪聯(lián)接，其繞組的絕緣等級為F等級，最大工作溫度可達155OC，電機在最大攪拌載荷下不會出現(xiàn)過載現(xiàn)象，電機每小時可起動不小于15次，但時間間隔應均勻。電機為惰性氣體填充殼式設計，內(nèi)部為充滿的惰性氣體,以防止電機內(nèi)部凝露和外部污水的侵入。電機定子采用熱套法嵌入機殼中，牢固可靠。正常情況下，電機的溫升不超過80OC。5保護裝置電機定子腔及油室內(nèi)設有泄漏檢測器，以便檢測動、靜密封泄漏情況，并適時切斷電源。定子室漏水傳感器經(jīng)導線引至

15、電機接線盒。6冷卻電動機的冷卻通過機殼周圍液體熱傳導而完成。電機定子采用熱套嵌入機殼使其熱傳導效率更高。7使用壽命 攪拌機在規(guī)定的條件下連續(xù)運行、間歇運行和長期停止狀態(tài)后恢復運行，攪拌機在整個運行過程能保持平穩(wěn)運行，首次故障前平均運行時間不小于10000小時，整機使用壽命不小于20年。3、4 發(fā)酵配套設備-加熱技術(shù) 本設計采用形式厭氧發(fā)酵池，使熱量損失降到最小，為了保證系統(tǒng)在冬季的運行效果，外環(huán)外墻設計為保溫層,同時在內(nèi)側(cè)設置加熱管道，內(nèi)環(huán)設置加熱管道，在冬季最寒冷的時間，也可以保證設計38度的消化溫度，內(nèi)外環(huán)加熱的熱量全部來自于沼氣鍋爐產(chǎn)生的熱量. 4、沼氣預脫硫及脫硫塔 沼氣脫硫分成兩步進

16、行，包括預脫硫和脫硫塔，預脫硫采用生物脫硫方法。沼氣一定濃度的硫化氫（H2S）。設計硫化氫氣體的濃度在1,000-6,000ppm之間， 預脫硫工藝是在沼氣進入沼氣柜之前，將一定量的空氣在送入導入含有硫化氫的沼氣中，混合氣體通過預脫硫去除部分硫化氫。經(jīng)過預脫硫的沼氣被送入沼氣存儲柜，沼氣存儲柜是獨立式雙模式儲存柜，體積為600立方，獨立式安裝，通過沼氣管道接入。沼氣通過活性炭脫硫塔，脫硫塔的反應器內(nèi)部安裝有活性炭填料，進行脫硫。在硫化氫含量較低時，通過預脫硫工藝便可以達到脫硫的目的，達到使用要求。（脫硫塔為為山東明碩新能源科技公司提供） 5、沼氣存儲工藝沼氣儲存工藝采用雙膜干式貯氣柜，由外膜、

17、內(nèi)膜、底膜和混凝土基礎組成。內(nèi)膜與底膜圍成的內(nèi)腔用于貯存沼氣，外膜和內(nèi)膜之間氣密。外層膜充氣為球體形狀。膜材采用進口優(yōu)質(zhì)膜材，材料經(jīng)表面特殊處理加高強度聚酯纖維和丙烯酸脂清漆。貯氣柜可抗紫外線、防泄漏，膜不與沼氣發(fā)生反應或受影響，抗拉伸強度強，適用溫度為-3070，設計沼氣存儲量600m3, 設計風力140km/h, 設計雪量負荷54kg/m2。6、沼氣鍋爐該鍋爐以沼氣為燃料，提供用于厭氧發(fā)酵罐加熱的熱水以及其他用熱設備。CLHS0.47-8565-ZQ（M）沼氣、煤兩用熱水鍋爐：1、規(guī)格尺寸：DN1200H3250.2、沼氣消耗量：70m3h3、設備配置：膨脹水箱、爐體、煙囪、沼氣燃燒機、進

18、氣總成、阻火器、熱水循環(huán)泵0.5T軟化水裝置、鍋爐給水泵、電控柜等。7、控制系統(tǒng)整個自動化控制系統(tǒng)由就地控制層、PLC控制層和監(jiān)控中心組成；控制級別由高到低依次為：設備就地控制箱控制PLC自動控制觸摸屏監(jiān)控?？刂乒δ埽築IOTECH-FCS(生物過程檢測軟件)是一個有自主知識產(chǎn)權(quán)的過程檢測專用軟件。基于細胞代謝物流檢測與控制理論進行參數(shù)相關分析，微生物過程優(yōu)化與放大的多尺度問題研究的最佳軟件?？刂苹虿杉痯H、DO、罐壓、溫度、轉(zhuǎn)速、空氣流量、排氣O2、排氣CO2、補料稱重、發(fā)酵液體積等14個直接參數(shù)并可計算間接參數(shù)。可以通過軟件方便的標定pH、DO電極；設定參數(shù)的初始控制狀本系列產(chǎn)品的具有豐富

19、的檢測手段，決定了采樣的豐富性。本軟件的功能主要如下：、精確計算在線的OUR、CER、RQ、KLa等間接參數(shù)，能在同一坐標平面上同時顯示多條不同參數(shù)的曲線；2、顯示發(fā)酵罐內(nèi)物料平衡與變化，方便用戶分析發(fā)酵過程的相關性，從而幫助用戶得出合適的調(diào)控點，實現(xiàn)中試一步放大的目的；3、離線輸入總糖、還原糖、氨基氮、菌濃、發(fā)酵單位等檢測數(shù)據(jù)并在在線工藝參數(shù)曲線下生成相應曲線控制系統(tǒng)采用上海保興公司生產(chǎn)的PLC控制系統(tǒng)；所有的PLC設計滿足工藝要求；備用點不少于15%。1)本處理系統(tǒng)具有自動和手動兩種控制方式。系統(tǒng)的自動控制是通過PLC完成操作控制、運行參數(shù)控制、設備切換控制及系統(tǒng)自診斷、報警保護等功能。當

20、系統(tǒng)處于自動模式時可實現(xiàn)無人值守。2)控制系統(tǒng)具有完善的聯(lián)鎖報警功能。與系統(tǒng)安全運行有關的參數(shù)均設置報警聯(lián)鎖功能，其上下限值可根據(jù)用戶需要進行在線調(diào)整。3)控制系統(tǒng)還應具有對外信號遠傳接口，可在系統(tǒng)控制室監(jiān)視工藝流程的狀態(tài)參數(shù)及故障報警。4)所有罐體配套有液位計具有液位就地顯示功能，又能輸出高、低位開關量信號。5)根據(jù)系統(tǒng)工藝要求設置必要就地測量儀表。與漿液接觸的所有測量元件材質(zhì)均要求防腐。6)所有控制儀表和設備應具有高可用性、穩(wěn)定性、可操性和可維護性，并滿足控制要求。7)所有顯示儀表刻度單位采用國際標準工程計量單位。檢測儀表的精度不低于0.5級。遵循的原則a) 在正常情況下機房設備實現(xiàn)自動控

21、制。b) 系統(tǒng)采用公認標準并且是開放的、可自由采用的。 c) 系統(tǒng)具有友好編程及操作界面。便于組態(tài)的模塊化結(jié)構(gòu)。 d) 系統(tǒng)配置時應考慮足夠的備用余量.I/O卡、控制卡需有10%的備用量。 e) 柜子的門應可靈活轉(zhuǎn)動及拆卸，柜子的進線應為底部進線，且接線方便，柜子具有冷卻風扇和防塵設施等。設置相應接地銅排，保護接地和工作接地。 機柜的內(nèi)部接線(包 括接地線)完整。 f) CPU 的負荷最高不應超過70%。 顯示和人機對話功能要求 根據(jù)系統(tǒng)控制與顯示監(jiān)視的要求，監(jiān)控操作站能提供友好的漢化的人機操作界面，畫面 能分層顯示，支持在線修改和編輯畫面。監(jiān)控顯示和功能如下： (1) 用戶登錄 操作員必須輸

22、入正確的用戶名和操作密碼進行登錄后才能進入系統(tǒng)。系統(tǒng)對不同的用戶 賦予了不同的操作權(quán)限，分為操作員權(quán)限和管理員權(quán)限。操作員只能進行設備操作和數(shù)據(jù)瀏覽，管理員可進行設備操作、數(shù)據(jù)瀏覽、參數(shù)設定、用戶和密碼維護。(2) 實時工藝流程圖 工藝生產(chǎn)過程狀態(tài)以工藝流程圖方式顯示，圖像由一系列圖例系統(tǒng)組成，分組展示，流 程圖上有相關的實時生產(chǎn)過程的動態(tài)參數(shù)值顯示。當動態(tài)顯示值改變時，設備圖形的相應部 位也隨之改變。 (3) 測量值顯示模擬量測量值以棒狀圖形式動態(tài)顯示，有上、下限設定值，設定值是可修改的。點擊每個模擬量測量值都顯示該模擬量的實時曲線,同時顯示關于該工藝參數(shù)的設定值,具有權(quán)限的用戶還可以修改其設定值. (4) 報警顯示 過程檢測或運動設備出現(xiàn)越限或故障時，流程圖上相應的圖例紅光閃動，并發(fā)出報警 聲響加以提示。報警的笛聲可以通過觸摸屏解除，閃動的紅光繼續(xù)保持，直至該故障消除，閃動才停止。報警對象