您的生物燃气专家
Your Biogas Expert
大中型沼气工程建设及运行管理
李倩杭州能源环境工程有限公司
2011. 07. 26
您的生物燃气专家
Your Biogas Expert 主要内容
一、引言
二、发酵原料
三、技术特点
四、工艺选择
五、工程建设
六、运行管理
七、典型案例
八、前景展望
您的生物燃气专家
Your Biogas Expert
主要内容
一、引言
二、发酵原料
三、技术特点
四、工艺选择
五、工程建设
六、运行管理
七、典型案例
八、前景展望
您的生物燃气专家
Your Biogas Expert 一、引言
能源利用形态的转变：
固态（煤炭）液态（石油）气态（天然气/沼气）高碳燃料低碳高氢燃料燃料种类煤炭汽油甲烷
碳氢比4:1 1:2 1:4
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一、引言
大中型 沼气工程
开发 清洁能源
应对 气候变化
发展 循环经济
治理 环境污染
利用畜禽粪便、农作物秸秆和有机垃圾等生物质废弃物为原
料生产沼气，建设大中型沼气工程，具有双向清洁功能，越来越受到世界各国的重视。
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主要内容
一、引言
二、发酵原料 三、技术特点 四、工艺选择 五、工程建设 六、运行管理 七、典型案例 八、前景展望
1、畜禽粪便
2、秸秆等农业废弃物
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项目 日龄/d 粪便排放量/kg/头
TS /% 尿排放量/kg/头 TS /% 粪尿排放总量/kg/头 TS 排放量
/kg/头 母猪 270 3.6 20 4.5 2.5 8.1 0.83 公猪 270 2.6 20 5.2 2.5 7.8 0.65 商品猪
135
1-1.75 （1.38）
20
1.5-
2.75
（2.12）
2.5
3.5
0.33
1、畜禽粪便 （1）猪粪尿排放量
二、发酵原料
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（2）牛粪尿排放量 一头成年奶牛日排粪量为25 kg~30 kg ，排尿量为30 kg 一头成年肉牛日排粪量为20 kg ，排尿量为25 kg （3）鸡粪排放量
每羽肉鸡日排粪量为：
0.05~0.1 kg/羽·d
存栏蛋鸡的日排粪量为： 0.11 kg/羽·d
1、畜禽粪便 二、发酵原料
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a. 根据COD 计算: 1 kg COD 相当于0.35 m 3甲烷
b. 根据TS （总固体）计算
种类 TS /% oTS /%TS 产气量
CH 4含量/%
m 3/t 鲜粪 m 3/t oTS 牛粪 18~20 68~76 40~50 210~300 ≥60 猪粪 20~25 75~80 55~65 270~450 ≥60 鸡粪
30~32
63~80
70~90
250~450
≥60
（4）产气量计算
二、发酵原料
1、畜禽粪便 您的生物燃气专家
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100
200
300
400
500
600
700
香蕉叶（TS36.7%）
菠萝叶（TS 36%）甘蔗叶（TS 87%）厨余（TS 25%）烟草茎（TS 88%）木薯茎（TS 38%）麦草（TS 85%）稻草（TS 86%）玉米秸秆（TS 88%）
不同原料的产气潜力（m 3/t ）38℃，60d
原料产气率（m3/t ）
二、发酵原料
2、秸秆等农业废弃物
您的生物燃气专家
Your Biogas Expert 主要内容
一、引言
二、发酵原料
三、技术特点
四、工艺选择
五、工程建设
六、运行管理
七、典型案例
八、前景展望1、技术模式
2、发酵工艺
3、装臵结构
4、关键设备
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三、技术特点
1、技术模式：热、电、肥联产，零排放模式
冬季发电机余热增温，中温发酵，无需外加热源。
TS 8%：冬季余热80%用于增温；
TS 10%：冬季余热60%用于增温；
TS 12%：冬季余热40%用于增温。
多余热量还可用于蔬菜大棚的供暖。
夏季利用余热烘干沼渣；
沼液、沼渣全部用于有机肥料，实现零排放。
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热电联产沼气发电
能量平衡图
1、技术模式：热、电、肥联产，零排放模式
三、技术特点
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2、发酵工艺：高浓度、全混合、中温发酵、有搅拌
TS 8%–12% ，节省投资、节约增温能源、降低运输能耗、产气率高，池容产气率可达到1 – 1.5m 3/m 3·d 。
有搅拌装臵，解决含固率高，物料不均，易结壳的问题。
3、装臵结构：
大型沼气工程，宜采用分体式厌氧罐和双膜干式贮气装臵； 中小型沼气工程，宜采用发酵、贮气一体化沼气装臵。
三、技术特点
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预处理进料
设备匀浆搅拌设备水解除砂设备厌氧发酵
高效厌氧
装臵
厌氧搅拌
设备
增温换热
设备
净化贮存
生物脱硫
设备
干式贮气
设备
脱水过滤
设备
沼气发电
机组
沼气提纯
设备
沼气压缩
设备
沼气利用
固液分离
设备
沼肥深施
设备
高值利用
设备
沼肥利用
三、技术特点
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主要内容
一、引言
二、发酵原料
三、技术特点
四、工艺选择
五、工程建设
六、运行管理
七、典型案例
八、前景展望1、大型沼气工程
2、中小型沼气工程
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四、工艺选择
1、大型沼气工程（分体式装臵）
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蛋鸡粪中砂含量8%，分离难度大。通过中温水解工艺除砂后可去除80~90%的砂，避免贝壳粉和砂在厌氧罐和管道内的沉积、堵塞，保证后续工艺正常运行。
螺旋除砂装臵
（1）预处理水解除砂工艺
四、工艺选择
1、大型沼气工程（分体式装臵）
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完全混合厌氧反应器
（Continuous Stirred Tank Reactor, CSTR ）
高浓度发酵原料：TS 8%~12% 有搅拌装臵
发酵原料和微生物完全混合 处理量大，停留时间长，产沼气多
a. 厌氧发酵罐
四、工艺选择
1、大型沼气工程（分体式装臵） （2）发酵工艺
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b. 进料浓度
大中型沼气工程进料TS 浓度较高，在8%~12%之间： ① 可以提高装臵利用率和产气率； ② 减少反应器容积，节省工程投资； ③ 减少冬季增温能耗； ④ 减少沼液、沼渣的运输量，降低运输成本。 c. 停留时间
中温发酵为20~25 d ，高温发酵10~15 d 。
四、工艺选择
1、大型沼气工程（分体式装臵）
（2）发酵工艺
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发酵温度每升高10℃，厌氧反应速度约增加1倍。 ① 高温发酵
最佳温度范围50~55℃； ② 中温发酵（较常见） 最佳温度范围为32~42℃。
四、工艺选择
1、大型沼气工程（分体式装臵） （2）发酵工艺
d. 发酵温度
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采用生物脱硫工艺，可使沼气中的H 2S 含量降至200 ppm 以下，脱硫效率95%。脱硫成本0.03元/m 3，比传统化学脱硫降低70%。 生物脱硫原理：
H 2S + 1/2O 2 → S + H 2O
H 2S + 3/2O 2 → H 2SO 3
沼气生物脱硫装臵
(3) 沼气生物脱硫技术
四、工艺选择
1、大型沼气工程（分体式装臵）
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双层膜干式贮气柜由外膜、内膜和底膜组成，外膜构成贮气柜外部球体形状，内膜与底膜围成内腔贮存沼气。
贮气柜可抵抗强风、积雪、冰冻等恶劣天气的影响，在寒冷地区冬季也能安全运行。
(4) 双膜干式贮气柜
四、工艺选择
1、大型沼气工程（分体式装臵） 您的生物燃气专家
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四、工艺选择
2、中小型沼气工程（一体化装臵）
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主要优势：
- 适合于各种高浓度发酵原料； - 占地面积小，节省占地面积30%； - 节省工程造价15%；
- 建设工期短，缩短工期50%； - 寒冷地区冬季也能正常运行； - 产气率高：1.0 - 1.5m 3/m 3·d ；
- 安全可靠，检修维护方便。
沼气发酵、贮气一体化反应器
四、工艺选择
2、中小型沼气工程（一体化装臵）
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结构特点：
- 装臵下部为发酵部分，上部贮气。
- 罐体常用常用径高比为2:1-3:1。 - 中温发酵，常年稳定运行 - 罐内安装侧搅拌器或斜搅拌器 - 生物脱硫
- 罐底和罐壁上安装增温管
沼气发酵、贮气一体化反应器
四、工艺选择
2、中小型沼气工程（一体化装臵）
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工作原理：
通过支撑鼓风机的充气，调整并维持内外膜之间夹层的空气压力，以保护维持贮气柜的结构，并将内膜内的沼气送入输气管道。
沼气发酵、贮气一体化反应器
四、工艺选择
2、中小型沼气工程（一体化装臵）
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进料装臵 - 进料泵 - 切碎机
- 适用于粪草混合原料的秸秆进料装臵
四、工艺选择
2、中小型沼气工程（一体化装臵）
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发酵罐罐体 罐体材料：
- 钢结构； - 钢筋混凝土结构； 结构形式： - 锥形贮气柜 - 球冠形贮气柜
四、工艺选择
2、中小型沼气工程（一体化装臵）
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搅拌机
侧向搅拌机
斜搅拌机（低速节能搅拌技术）
四、工艺选择
2、中小型沼气工程（一体化装臵）
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增温保温装臵
- 钢筋混凝土罐体的增温管一般安装在罐壁内侧的下部。
- 钢结构罐体的增温管一般安
装在罐壁外侧；
四、工艺选择
2、中小型沼气工程（一体化装臵） 您的生物燃气专家
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贮气膜
外膜：具有良好的抗紫外、耐老化的性能，起到保护内膜、保持结构的作用。
内膜：具有良好抗甲烷渗透性能，防火性能良好，耐磨，耐褶并且耐硫化氢腐蚀。
四、工艺选择
2、中小型沼气工程（一体化装臵）
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主要内容
一、引言 二、发酵原料 三、技术特点
四、工艺选择 五、工程建设 六、运行管理 七、典型案例 八、前景展望
1、概述
2、土建工程施工
3、厌氧消化罐施工
4、设备安装
5、工程验收
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（1）工程承包模式
EPC （设计-采购-施工） DB （设计-施工）
BOT （投资-建设-运行）
（2）工程监管目标 工程质量控制 工程进度控制 工程安全控制
五、工程建设
1、概述
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（3）施工阶段的质量控制 a. 施工质量控制三阶段 ?施工准备质量控制 ?施工过程质量控制 ?竣工验收质量控制 b. 施工质量控制的依据 ?工程合同文件
?设计文件（按图施工） ?国家法规
?有关标准、规范、规程或规定
五、工程建设
1、概述
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c. 施工质量控制的工作程序
五、工程建设
1、概述
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a. 施工承包单位资质的审查
《营业执照》
《建筑业企业资质证书》 《安全生产许可证》 施工企业同类工程业绩
现场项目经理部的质量管理体系（项目经理、质检员、安全员、特种作业人员的资格证、上岗证）
（4）施工准备阶段的质量控制 五、工程建设
1、概述
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b. 施工组织设计的审查
开工前施工单位提交施工方案，经审核后方能开始施工。
施工顺序应符合“先地下、后地上，先土建、后设备，先主体、后附属”的基本规律。 施工方案与施工平面图的协调一致。
施工方案与施工进度要求一致。
（4）施工准备阶段的质量控制 五、工程建设
1、概述
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c. 施工组织设计内容
工程概况（工程性质、规模、建设单位、设计单位、监管单位、主要工程结构类型、建设总投资、建设工期） 施工总进度计划
主要施工人员、施工机械及设施配臵计划 施工平面图
单位工程施工方案 质量控制方案
施工安全控制与应急预案
五、工程建设
1、概述
（4）施工准备阶段的质量控制
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案例——施工总进度计划
施工阶段 施工周期
各步骤衔接