农村沼气发电

农村沼气发电（共11篇）

农村沼气发电 篇1

着禽畜养殖和工业有机废水处理规模的不断扩大, 沼气发电技术得到了较快的发展, 成为实现废弃物减量化、无害化处理的重要技术之一。

我国可用于沼气发电的资源十分丰富。据统计, 目前, 我国生猪存栏数量达到6.6亿头, 家禽1 2 0亿只, 牛1.38亿头, 禽畜粪便总排放量约为1 9亿吨。据初步估算, 如果将大中型养殖场排放的粪便作为大中型沼气工程的原料, 可年产沼气3 0多亿立方米;我国工业有机废水排放总量达到3 0多亿吨, 可年产沼气1 2 0亿立方米。按此推算, 我国目前可规模化利用的沼气资源潜力为1 5 0亿立方米;随着禽畜粪便和工业有机废水排放量的增加, 到2020年, 规模化利用的沼气资源潜力可达400亿立方米。如果考虑城市垃圾填埋和污水处理生产沼气等因素, 我国沼气资源潜力将进一步增加, 预计装机容量可达3 0 0 0万千瓦以上。

我国开展大中型沼气工程建设已有2 0多年的历史, 全国已建成大中型沼气工程3 0 0 0多座, 户用沼气池1 7 0 0多万口, 沼气发电工程4 0余座, 大中型沼气工程所需要的主要设备和部件基本可以由国内生产, 具备了大规模发展的基础条件。

但总体来看, 我国沼气发电数量较少, 装机规模小, 发展比较缓慢。究其原因, 主要是优惠政策不落实, 现有机制严重制约沼气发电的发展。首先, 我国尚未实行严格的环境污染处罚措施, 禽畜粪便和工业有机废水超标排放的企业不需要为自身造成的环境污染等外部成本支付相应的成本, 致使企业缺乏投资沼气工程治理污染的积极性;其次, 沼气发电距离电力负荷较近, 可以直接为大中型沼气工程等电力用户提供电力供应, 但其建设规模一般较小, 潜在的电站数量较大, 电网运行管理成本较高, 属于典型的分布式发电。我国目前尚缺乏大规模分布式电站运行管理的经验, 致使沼气发电的并网和售电遇到许多困难。

为了促进沼气发电的发展, 国家应研究和制定相关的政策措施, 要明确沼气发电目标和发展规划, 制定沼气发电的国家行动计划, 确定沼气发电的技术发展方向和产业布局;要给予沼气发电一定的电价和税收优惠, 确保沼气发电可供电量由电网企业全部收购, 并建立和完善沼气发电等分布式发电的运行管理体系;要建立符合我国国情的沼气资源收集、储存和运输管理机制, 确保沼气发电厂的原料供应。

农村沼气发电 篇2

目 录

第一章 项目摘要1.1 项目名称1.2项目主管部门：新疆维吾尔自治区农业厅1.3项目建设单位及法人1.4项目建设地点1.5建设期限1.6项目建设规模和产品方案1.6投资估算和资金筹措1.7效益分析1.8项目可行性研究报告编制依据第二章 项目建设的必要性、可行性2.1 项目建设的必要性第三章 市场供求分析与预测3.1前景分析3.1.1沼气成分及用途3.1.2 沼渣、沼液成分及用途3.2市场预测第四章 项目建设单位基本情况第五章 项目地点选择分析5.1 项目选址原则5.2项目区自然条件5.2.1气象资料5.2.2区域概况5.3社会经济发展现状5.4厂址推荐方案6.1基本工艺要求6.2典型工艺介绍6.3 项目工程组成6.4 工艺技术路线主要工艺技术参数工艺设备与设施规模确定基本依据6.5.1 工艺设计说明6.5.2沼气的贮存与利用6.5.3沼渣、沼液的利用第七章 项目建设目标和建设方案7.1项目建设总体目标7.2项目建设内容与规模7.3项目产品方案第八章 项目建设内容8.1 建筑工程8.1.1设计依据8.1.2 设计范围8.1.3构筑物建筑内容和形式8.2电气、自动控制系统8.2.1设计依据8.2.2 设计范围8.2.3 设计内容8.4 公共工程8.4.1场区总平面布置9.1投资估算依据及范围9.2固定资产投资总额9.2.1工程费用9.3资金筹措及使用方案第十章 建设期限和进度安排10.1 项目实施预备阶段10.2项目实施进度安排第十一章 环境保护与安全生产11.1项目拟采用的环境保护标准11.2项目对环境的影响11.2.2项目运行后对环境的影响及治理对策11.3环境监测制度的建议11.4安全生产第十二章 项目组织与管理12.1 项目管理12.2劳动定员和人员培训12.2．1劳动定员第十三章 效益分析与风险评价13.1生产成本和销售收入估算13.1.1成本估算13.1.2销售收入估算13.2年运行效益13.3项目效益分析与风险分析13.3.1经济效益13.3.2社会效益和环境效益13.4风险分析第十四章 招标方案14.1招标管理14.2招标方式14.3招标工作的申报

第一章 项目摘要 1.1 项目名称

新疆博湖县博宁畜牧发展有限公司沼气发电示范工程工程 1.2项目主管部门：新疆维吾尔自治区农业厅 1.3项目建设单位及法人

1.3.1新疆博湖县博宁畜牧发展有限公司

1.3.2项目法人：宁志国 联系电话：0996 —6625968、6932568 1.4项目建设地点

新疆博湖县本布图镇再森诺尔村 1.5建设期限

2年，即2007----2008年 1.6项目建设规模和产品方案

1.5.1项目区占地20亩，具体建设内容包括厌氧发酵罐2个，容积1090m3;浮罩式储气罐1个，容积455m3；沉淀池、预处理池、沼液贮存池总容积4872m3；

项目实施后，年处理猪场粪便2.1万吨、污水12万吨，年产沼气65万m3，年最大发电量可达70万千瓦时,全部自用(公司年耗电72万千瓦时),年产固体有机复合肥5800吨。项目实施所发酵产生的沼液、沼渣，可为周边18000亩蔬菜基地和8000亩大棚生产无公害蔬菜提供丰富的有机肥料。1.6投资估算和资金筹措

项目建设总投资466.9万元。其中：中央投资180万元、地方政府配套50万元、建设单位自筹资金236.9万元。1.7效益分析

根据确定的产品方案和建设规模及预测的产品价格，达产期内年均销售收入181.08万元，其中节约电开支17.28万元，销售有机肥120万元，通过利用沼液增收43.8万元。1.8项目可行性研究报告编制依据 1.8.1《农业基本建设项目管理办法》

1.8.2农业部《大中型沼气工程建设项目指南》

1.8.3国家《能源中长期发展规划纲要》（2004-2020）； 1.8.4农业部《全国农村沼气工程建设规划》（2006-2010）； 1.8.5 NY/T1220-2006 沼气工程技术规范

1.8.6《新疆维吾尔自治区国民经济发展十一五规划纲要》；

第二章 项目建设的必要性、可行性 2.1 项目建设的必要性

2.1.1、实施沼气发电项目是建设资源节约型社会的需要。

本项目以粪污综合治理为手段，利用粪污全年恒定中温厌氧发酵、全年生产优质高品位沼气能源，并利用部分沼气进行发电、沼渣及沼液制肥等多种现代农业新技术、新产品、新成果，是对传统的养殖业进行的一次彻底的改造，是一次全面的技术升级行动。2.1.2、实施沼气发电项目是建设社会主义新农村的需要。

农村能源建设，作为缓解农村地区能源短缺，改善农村地区能源结构，改善农业生态环境的一项重要措施。对提高农民收入，改善农民生活水平，加快改善农村的生产生活条件和整体面貌具有重要的作用，符合社会主义新农村建设“生产发展、生活富裕、乡风文明、村容整洁、管理民主”的要求。我国政府非常重视农村能源建设，温家宝总理曾经指出“农村能源工程要在开发利用和节约相结合上大做文章，要充分利用可再生能源，发展多能互补综合效益，使之成为良性循环，走农业可持续发展道路”。

2.1.3、实施沼气发电项目保护我县生态环境，促进县域经济的可持续发展。

新疆维吾尔自治区在“十一五”发展纲要中提出，大力建设现代优质畜产品基地，加快防疫基础设施和饲草料基地建设，推进牲畜品种优良化、畜群结构合理化、生产经营产业化、产品营销市场化和动物疫病防治网络化，加快传统畜牧业向现代畜牧业转变。提高农业综合生产能力，保障农业安全、生态安全和土地安全，形成合理的产业布局，促进农业发展和农牧民增收致富。本项目以养殖业为起点，对粪污进行综合处理，最终向绿色产品的种植业者提供合格的有机复合肥料产品，大力发展有机农业生产。

2.1.4、实施沼气发电项目是发展绿色农产品，提高农产品质量的需要。无公害或绿色食品的生产，必须有达标的环境资源作保障，必须有足够的有机肥源作基础。固体高效有机复合肥与液体高效有机复合肥作为本项目转化的产品，将成为博湖县推动绿色食品生产与供应、提高居民生活水平的重要支撑。随着项目的实施，所提供的有机复合肥将延伸推广应用到绿色蔬菜、绿色果品、绿色粮食作物的生产领域。

2.1.5、实施沼气发电项目是增加农牧民收入的需要。博湖县主要以农作物种植，沼气工程的实施，解决农民有机肥的问题，可有效提高农作物的产量和品质，增加农牧民的收入。2.1.6、随着我州畜牧业的发展，对牲畜粪便处理尚未得到较好的解决，实施沼气发电项目可解决粪便污染的难题，同时对沼气生产起到较好的带动作用。2.2项目建设的可行性。2.2.1县委县人民政府高度重视。针对沼气工程召开专门会议研究项目申报、选址、配套资金的落实，将项目作为工作的一大重点。

2.2.2项目实施单位具备发展大型沼气生产的能力。

2.2.3项目区的地理位置优越、周边农民对沼气生产的高度认识，使项目具有较强的发展潜力。

2.2.4项目实施所生产的沼液、沼渣可较好解决博湖地区土壤板结、有机质贫乏的问题，提高土壤质地，使农作物产量有很大的增产潜力。第三章 市场供求分析与预测 3.1前景分析

博湖县拥有耕地25万亩，主要以种植小麦、工业番茄、辣椒、甜菜和各类蔬菜，蔬菜供应新疆大部分城市，尤其是乌鲁木齐市。从2004年开始实施农村户用沼气项目以来，已经建造沼气池2400座，农牧民对沼气有了较深的认识，沼气不仅解决了农民对清洁能源的需求，也为无公害蔬菜的生产提供了优质的肥料。项目建设地点周边种植露地、拱棚蔬菜18000亩，大棚蔬菜8000亩。根据测算，每亩需要固体有机肥1t/年，沼液肥10t/年以上，仅8000亩大棚蔬菜需要沼渣8000t，沼液肥8万t。该沼气工程生产的沼渣、沼液尚不能满足大棚蔬菜种植有机肥需求，因此大中型沼气工程产生的沼渣、沼液市场前景良好。3.1.1沼气成分及用途

沼气的主要成分有甲烷、二氧化碳、硫化氢、一氧化碳、氢、氧和氮等气体。沼气中甲烷最多，占总体积的50%~70%，二氧化碳次之，其它几种气体含量很少，一般不超过总体的2%~5%。根据博宁畜牧发展有限公司的实际情况，项目实施后沼气及沼气发电主要供应养殖小区使用，因此不存在市场问题。3.1.2 沼渣、沼液成分及用途

厌氧发酵过程中，发酵料液中的可溶物主要由分子量不等的有机物及各种离子组成。沼渣、沼液中含有氮、磷、钾等营养元素，以及氨基酸、维生素、蛋白质、赤霉素、生长素、糖类、核酸等对作物的生长发育有调控作用 “生理活性物质”，还含有钙、磷、铁、锌、钼等刺激作物发芽和生长的离子。

从沼液成分分析可看出沼液能起到多种作用，这些作用主要表现在调节作物生长、增长肥效和抗病虫害三个方面。3.2市场预测

工业化制成的有机肥料（如粉状、颗粒状有机肥料），其养分全面，有机质含量高，在贮存，运输，使用方面大为改善，同时有机肥料销售价格合理，一般粉状有机肥料在350——500元/吨左右，颗粒状有机肥料在850元/吨左右，而化肥的价格一般约为600元/吨，有机肥具有明显的价格优势，因此适合大面积推广使用。目前有机肥产品使用的主要对象为蔬菜、果园等绿色食品基地，还用于城镇绿化和花卉培养。随着市场经济的发展，有机绿色农产品将实行优质优价，这样对有机肥的需求将会越来越大。

项目所产沼气沼电主要为企业自用。由于项目位置距离周边农户距离较近，沼气与沼电输送需要的基础性设施投入不高，且满足技术与安全要求，为使农户用上清洁能源，保护植被，在当地政府的倡导与支持下，所余沼气沼电产品向周边农户供应，以满足新农村建设中农户对清洁能源的需求。随着养殖规模的扩大，项目规模也随之扩大，届时沼气沼电产品的供应范围也将进一步拓展。由于沼气与沼电产品为高品位能源，生产成本低于成常规能源生产成本，是清洁、绿色能源，价格将低于常规能源价格，市场前景良好。第四章 项目建设单位基本情况

博湖县博宁畜牧发展有限责任公司，位于博湖县本布图镇养殖工业园，法人代表宁志国。公司现下设全资产业活动单位有博宁养猪场、民乐养殖场、本布图粮油加工厂、博宁种猪繁育中心，另有猪肉制品连锁经营加盟店16个。公司前身为民乐养殖场，始建于1982年，经过20年的发展壮大，现厂区用地340亩，建筑面积4.76万平方米。2003被博湖县人民政府评为“2Ａ级信用企业”；2004年5月,被新疆畜牧厅、新疆无公害畜产品质量安全委员会认定为新疆无公害生产品产地，产地规模3万头。2005年，博宁顺利通过国家农业部农产品质量安全中心审定，成为新疆唯一的无公害畜产品生产加工企业。2005年，公司被博湖县农村信用社评定为2Ａ级企业，“2005年新疆维吾尔自治区最佳乡镇企业”； 2005年1月被新疆维吾尔自治区乡镇企业管理局评为”服务三农最佳乡镇企业”；2006年1月被国家商务部确定为国家生猪活体储备基地，是自治区第四批重点扶持的农业产业化龙头企业。2006年2月被新疆维吾尔自治区乡镇企业管理局评为“先进乡镇企业”

博湖县博宁畜牧发展有限责任公司生产规模为年产生猪7万头以上，常年存栏3万余头生猪，生产中年排放粪便、生产污水12万多吨，项目建设单位的自筹配套能力。博宁公司企业注册资本达4180多万元，2005年公司销售收入4403万元，利润563万元。公司自身可为沼气工程配套236.9万元。博湖县在财政十分困难的情况下，由政府研究承诺配套50万元，使该项目的实施有充分的资金保证。第五章 项目地点选择分析 5.1 项目选址原则

选择建厂地区须符合行业布局，还应考虑地域资源、区域地质、交通运输和环境保护等要素。其主要原则包括：

1）符合国家政策和生态能源产业发展规划； 2）满足项目对原材料、热和电的供应需求； 3）交通方便，运输条件优越；

4）充分利用地形地貌，地质条件符合建设要求； 5）满足当地养殖业的防疫要求，并远离水源；

6）基础条件适合与沼气工程的特定生产需要和排放要求； 7）有可供利用的社会基础设施和协作条件。5.2项目区自然条件 5.2.1气象资料

博湖县春季气温多变，干旱少雨，夏季干燥炎热，秋季降温迅速，冬季寒冷，蒸发量大，全年多晴日，光能资源丰富，日照时数长，与周围地区相比，气候温和，热量适中，干热风少，空气温和湿润，从而形成了独特的温带大陆性荒漠型气候，具有适合发展种植业、林业、牧业旅游业等优越的气候条件。年平均气温7.9℃,全年1月最冷平均气温–11℃，极端低温–35.2℃，7月最热,平均气温22.8℃,极端高温38℃,相对湿度70%。年平均 降水量64.5mm,年平均蒸发量1881.2mm。年平均日照时数为3017.5小时,年无霜期189天,全年多为西北风,年平均风速1.8～2.8米／秒。四月份为全年的多风日，1月的风最少，干旱风多出现于6月。

5.2.2区域概况

本布图镇隶属于博湖县,位于县境东北6.5公里处,东临博斯腾湖,西接焉耆县和巴州种畜场,南靠农二师25团,北邻塔温觉肯乡.距焉耆县城9公里,距库尔勒60公里 5.3社会经济发展现状

项目建设点所在地本布图镇位于开都河三角洲平原上,地势由西向东倾斜，海拔高度在1047～1054米之间，自然坡降1／4000，土地平坦，由于紧靠开都河和博斯腾湖，地下水和地上水都很丰富，是博湖县主要的农、牧、副产品生产区。全镇2005年农村经济总收入4556万元，同比增长13.6%.其中第一产业收入3640万元,增长13.5%；第二产业收入307万元，与上年持平；第三产业609万元，增长22.3%。全镇固定资产投资完成1510元，农牧民人均纯收入增加368元，达到3456元。5.4厂址推荐方案

根据项目选址原则，结合博宁畜牧发展有限公司的实际情况，项目建设地点选择在新疆博湖县口东镇博宁畜牧发展有限公司。具体位置见附图1和附图2。将项目建设点选择在此的理由在于：

1）企业已经认识解决粪便污染问题的紧迫性，正在积极筹措资金，筹备建设沼气工程； 2）项目建设点离县乡道路300米，交通便利；

3）项目建设点紧邻养殖场,目前为养殖场粪污堆放点,拟建点水电已经与养殖场的水、电连接。将项目建设点选择在此，可保证项目地用水、用电；

4）本项目区位于本布图镇南2公里处，原博宁种猪场。项目点所在地周围种有蔬菜18000亩，大棚8000亩，可较好地利用沼液和沼气。

5）项目点符合当地畜牧业发展规划，政府大力支持,养殖场需求强烈，当地适宜推广“猪——沼——作物”等能源生态模式，当地农村能源管理部门技术力量强，项目建设后能对工程进行有效、长期的管理，能较大地促进生态农业发展和农业增效、农民增收的地方。第六章 生产工艺技术方案分析 6.1基本工艺要求

1）沼气工程的工艺技术方案设计在不断总结生产实践经验和吸收科研成果的基础上，积极采用新技术、新工艺、新材料、新设备，以提高自动化水平，降低劳动强度，减少投资和运行费用，采用的技术工艺尽可能接近国际先进水平或国内领先水平；

2）沼气工程的工艺技术方案设计做好前期工作，实地考察和收集必要的资料。要符合当地总体规划，与养殖场客观实际紧密结合，能够正确处理集中与分散、处理与利用、近期与远期的关系；

3）沼气工程的工艺技术方案以减量化、无害化、资源化为目标，尽可能采用清洁生产技术； 4）沼气工程的工艺技术方案设计考虑沼气的有效利用，充分利用附近苗圃、花卉、蔬菜基地和农田施用沼渣、沼液；

5）沼气工程的工艺技术方案设计，除了执行能源环境行业标准外，还应符合国家及地方现行的相关标准、规范的规定。6.2典型工艺介绍

生产工艺的确定是沼气工程设计的关键。工艺是否合理直接关系到工程的处理效果、运转稳定性、投资、运转成本。因此，必须结合新疆博湖县对环境要求、用能特征，以及种植业、养殖业发展趋势和博宁畜牧发展有限公司粪污特征，综合考虑粪便资源、配套土地和能源需求等因素，慎重选择适宜的生产工艺，以达到最佳的处理效果、获取最大的经济效益。目前比较成熟、适用的生产工艺有两大类，一类是以综合利用为主的“能源生态型”处理利用工艺，另一类是以污水达标排放为主的“能源环保型”处理利用工艺。“能源生态型”处理利用工艺是指畜禽场污水经厌氧无害化处理后不直接排入自然水体,而是作为农作物的有机肥料的处理利用工艺。“能源环保型”处理利用工艺指的是畜禽场的畜禽污水处理后直接排入自然水体或以回用为最终目的的处理工艺，该工艺要求最终出水达到国家或地方规定的排放标准。6.3 项目工程组成

新疆博湖县博宁畜牧发展有限公司大型沼气工程由畜禽粪污前处理系统、厌氧消化系统、沼气发电系统、沼液后处理及商品化肥料加工系统及附属配套设施组成。6.4 工艺技术路线（1）减量化原则

养猪场可实行干清粪工艺，冲圈和降温用水减少到最低限度，从而减少治理经费，达到把污染源控制在最低限度的目的。（2）无害化原则

选用先进工艺技术，所有污水、粪便必须采用封闭式的厌氧发酵工艺，无毒无味运行，经过一段时间的厌氧发酵，可去除污水中的COD约80%左右，病毒菌杀灭率96%以上，消除蚊蝇孳生地和寄生虫生长的寄生体。（3）资源化原则

有害粪污经过治理，达到变废为宝的目的。粪便治理后可作为果树、蔬菜的有机肥或深加工成有机复合肥。污水、粪水治理经过厌氧发酵所产生的沼液中富含溶解氮、磷、钾的黄腐酸，浓缩后可制成植物叶面有机喷施肥。（4）生态化原则

选用先进处理工艺治理后，将沼渣和沼液分别制成固体有机复合肥和液体有机复合肥，固体有机肥可作为农作物的底肥或追肥，液体有机复合肥可作为叶面肥或滴灌施肥，形成“养殖——能（沼气）——肥料——种植——养殖”生态模式。整个工程是一个可持续发展的生态环保能源工程，注重资源综合开发利用和生态平衡，利用现代科学技术，通过人工设计生态工程，协调发展与环境之间、资源利用与保护之间的关系，形成生态与经济两个良性循环。6．5项目工程的工艺流程。

猪粪通过人工清运和污水通过管道输入沉淀池，经格栅清除沉渣和杂草后，泵入匀质调节池升温处理后pH值达到中性，并调节成干物质浓度为8%的粪水料液,泵入CSTR厌氧消化反应器内搅拌均匀，在恒定中温条件下进行厌氧反应，温度设在35～38℃，水力滞留期为15天。为保证本场及周遍农户炊事用气的稳定性,部分沼气由贮存在压力贮气罐内，其他大量沼气贮存浮罩式贮气罐内,供发电及燃气锅炉使用。反应后的料液经固液分离后产生的沼渣、沼液分别制成固体、液体有机无机复合肥，多余的沼液回流使用。

为保证冬季厌氧消化器在恒定中温条件下的正常运行，利用部分沼气通过喷淋锅炉直接加热预处理池内的冷粪到40℃，利用热电联产发电机组产生的热量通过换热器保证厌氧发酵罐内的恒定中温。经固液分离后产生的沼液暂时贮存在浮罩式贮气罐内进行二次发酵，提高沼气的产量。主要工艺技术参数 猪粪干物质含量：18%;发酵料液浓度：8%;发酵罐投料体积比：90%;发酵罐容积产气率：1.2m3/(m3.d);水力滞留期：15d;发酵温度：35～40℃;发酵物pH值：7～7.5;物料适宜碳氮比：15～25;固液分离后沼渣中含水率:65%;固体有机肥沼渣中含水率:14%;热电联产发电机组沼电转化率：1.5kW.h/m3;工艺设备与设施规模确定基本依据

本项目以粪污为原料实现各阶段生产，现有猪场养殖规模及粪污供应量为工艺设备与设施规模确定的基本依据。(1)粪污收集量

表6-1 粪污量收集表（以万头为单位）

序号 名称 粪污生产规模 单位 单位产量 日产量 收集率 干物质 干物质 干物质年产量 kg/个）(t)含量 日产量(t)(t)1 养殖场粪便 10000 头 2.86 28.6 90% 18% 4.86 1691.12 2 养殖场污水 10000 头 3 30 90% 2% 0.324 197.10 3 日常人员 80 个 0.5 0.04 90% 20% 0.006 2.63 4 合计 58.6 5.19 1890.85(2)沼气生产及其利用 1)厌氧发酵罐的确定

V=（5.19t/d×15d）÷(8%×90%)=1081m3 分为2个同容积的单体发酵罐，同时根据发酵罐标准模数，选择发酵罐容积为545m3，直径8.79m，高度9.00m，总容积为1090 m3。2)沼气生产

日产气量:1090m3×1.2 m3/(m3.d)=1308m3/d;年产气量: 1308m3/d×365d=477420m3。实际设计量为15000头生猪计算。合计为65万立方。图6-1新疆博湖县博宁畜牧发展有限公司沼气工程工艺流程图 6.5.1 工艺设计说明 1）格栅

污水通过沟管由场区自流进入集水池之前，先经过格栅。设置格栅主要是去除污水中较大的悬浮物，减少管道、污水泵等设施的堵塞情况的发生，保证后续处理设施的正常运行。2）集水池

猪场污水主要来源于挤奶厅排放的废水。由于受冲洗周期的影响，污水单位时间内的排放量变化比较大。因此必须设置集水池保证后续工艺的要求。3)水解酸化池

由于畜牧废水的特殊性，其废水中纤维含量较高，并含有大量的悬浮颗粒。水解酸化的作用在于降解部分悬浮 物质，将复杂的有机物转化为简单的有机物质，提高畜牧废水的可生化性能，有利于厌氧消化。4）沼气池

厌氧池是大型沼气工程的核心设施，微生物的繁殖，有机物的分解转化，沼气的生成,以及污染物的降解都是在厌氧消化期内进行。因此，选择一个高效的厌氧池是沼气工程的重点。高效厌氧池必须满足的原则是：  能够保持大量的厌氧活性污泥；

 保持污水进入沼气池和污泥之间的充分接触；  厌氧过程中污泥、沼气能有效的分离和收集；  厌氧消化负荷高；

 可以应用于各种性质的有机污水处理；  污泥产量小，出水浓度低。

厌氧池根据HRT、SRT和MRT分为常规厌氧池、污泥滞留型池和附着膜型池三种类型。目前，在沼气工程中技术先进、可靠的的厌氧池主要是UASB，UASB是目前在有机废水处理中最常用的一种厌氧反应器，依靠池内颗粒（或絮状）污泥的良好沉降性能结合布料系统和三相分离器，使池内气、液和固相有效分离。该反应器滞留期短、具有抗冲击负荷的能力。采用改良型的UASB发酵工艺，该工艺具有占地面积少、CODcr去除效率高、耐冲击能力强、管理维护方便等特点。根据厌氧出水直接进行综合利用，所以在设计时考虑适当延长水的滞留时间，更大程度上去除COD、BOD。5）水力筛网

为进一步去除污水中的悬浮物体和猪毛等杂物，更有利于厌氧发酵和避免管网的堵塞。水力筛网筛出的浮渣等集中进入集粪池，进行固体堆肥处理。6）兼性塘

废水兼性塘属于生物处理设施，废水在塘内滞留的过程中，水中的有机物通过好氧微生物的分解而达到稳定化的目的。好氧微生物的代谢所需的溶解氧由塘表面的大气复氧作用以及藻类的光合作用提供。7）有机肥加工

根据处理工艺的需要，车间的主体构筑物一般包括预加工车间、发酵车间、合成车间和仓库，采用彩钢结构厂房。6.5.2沼气的贮存与利用

在稳定的工作状况下，该项目每天可产沼气180立方米左右。沼气作为清洁高效能源，热值为22000kj／m3，每m3沼气可发电1.5kwh。沼气在经过阻火器后，气水分离器、脱硫净化塔、计量后进入沼气贮气柜，沼气经过阻止回火器后送入50KW通过能源办引进的沼气发电配套变送电设备，供应企业和周边用户的生产生活用电。6.5.3沼渣、沼液的利用

经厌氧发酵后的沼肥必须全部回收利用起来，用以补充菜地、果园等用肥。综合利用的主要设施包括管道输送设备和液肥喷灌设施等。

（1）管道输送：选择管道输送的方式，把沼液送到田间。

（2）田间贮存池：贮液期30天以上，采用地面池，高于地面，农田用肥时只需开阀便可自流，省工省运行费，远距离需喷灌，需采用污水泵加压，运行费用也很低。

（3）液肥喷灌：为了使液肥用于农田喷灌，一般田间地下设置ф100至ф150的水泥压力管，每50M左右设喷灌消火栓一组，配200M左右消防水带和消火喷枪，便于液肥的施用。

第七章 项目建设目标和建设方案 7.1项目建设总体目标

本项目总体目标是：对养猪场粪污进行综合处理和转化，形成沼气、沼电能源产品与有机肥产品，创造新的经济增长点，改善环境，建成集粪污处理和沼气发电、有机肥料生产为一体的能源环境示范工程项目。7.2项目建设内容与规模

本项目建设用地20亩，具体建设内容包括沉淀池、预处理调节池、厌氧发酵罐、浮罩式储气罐、压力储气罐、沼气发电机组、固体有机肥生产线、以及相应配套工程。

本项目拟建设年处理粪污12万吨的沼气工程；年发电量为70万kW的热电联产发电机;年产固体有机复合肥5800吨的固体有机肥生产线。7.3项目产品方案

项目达产后，年产沼气65万m3，年发电量70万kW.h，其中可销售给周围居民沼气15万m3，每年销售居民用电10万kW.h，年产并销售固体有机复合肥5800吨，年销售沼液67000吨。该项目生产的有机肥、沼液可用于18000亩露地蔬菜和8000亩大棚对有机肥需求的补充，充分发挥了有机肥、沼液产品优势，有效避免了畜禽粪便在区域内造成的污染。该项目以沼气为核心，通过利用猪场污水和固体粪便生产沼气和有机肥，并利用沼气发电，有机肥和沼液用于蔬菜种植。该项目将环境保护和养殖业、种植业有机结合起来，达到畜禽养殖业废弃物的无害化、资源化、减量化的目标；通过生产可再生能源缓解农村能源供需矛盾，降低不可再生能源的消耗；使项目区走上能源生态可持续发展的良性循环轨道，极大的促进了农村经济的可持续发展。

第八章 项目建设内容

本项目建设用地20亩，新建集水池200m2、水解酸化池80m2、沼气池1500m3、兼性塘2000m2，贮气柜池200 m3。新建有机肥车间3200m2、管理用房150m2以及相应的配套室外工程。8.1 建筑工程 8.1.1设计依据 1）《建筑设计规范》； 2）《建筑设计防火规范》； 3）建筑及各专业提供的设计条件。8.1.2 设计范围

该工程主要构筑物有：水解酸化池、沼气池、有机肥车间和办公室。其中水解酸化池、集水池、沼气池为钢筋混凝土结构；发电机房和办公室为砖混结。

本大型沼气沼气工程属博宁畜牧发展有限公司内新建工程，建筑设计要求美观大方。建筑物均为地上式单层建筑，建筑物内墙根据功能进行初级装修。8.1.3构筑物建筑内容和形式

1、格栅集水池（2座）：

格栅井：在此处安装格栅，格栅为钢结构，格栅井为钢筋混凝土结构，外形尺寸为4m×9.5m，池深2m，水深1.5m。

集水池：集水池为钢筋混泥土结构，容积80立方米，池底呈坡形，外形尺寸为4m×7m，池深3.3m，水位高2.9m，池顶加盖。格栅井与集水池均为地下池。

2、水力筛网（2套）：

水力筛网底座为砖混结构，水力筛网网片、水力筛网布水箱等均是不锈钢，水力筛网网片尺寸是3.6m×8m，底座尺寸为4m×9m，高3.0m。水力筛网设于地上。

3、水解酸化池（2座）：

水解酸化池容积为80m3，分为三格，每格均挂有弹性立体填料。池体为钢筋混泥土结构，外设保温层，池底设有泥斗，池外形尺雨为4.2m×6m，池深3.5m，水位高度是3.2m。水解酸化池为半地上池。

4、厌氧发酵罐（2座）：

厌氧发酵罐池容为500立方米，采用现浇钢筋混泥土结构，在罐体外设置保温层，厌氧罐内设有三相分离器、布水器和溢流槽等（均为钢结构）。直径8.4m，高度10m，有效水深9m。厌氧发酵罐为半地上池。

5、沉淀池（2座）：

沉淀池池容为60m3，采用砖混结构，池外形尺寸4.2m×5.2m，高度3m，有效水深2.7m。沉淀池为地下式池。

6、生物稳定塘：

生物稳定塘总面积为5000 ㎡，稳定塘采用现有水塘改造，结合工艺流程，在水塘中养植水葫芦等水生植物，有利于水的净化。

兼性塘：面积2000平方米，水深1.2 m，处理水量150m3 /d，BOD5表面负荷161.5KG BOD5/104.M2.d，HRT=15.6天，采用二塘串连方式。稳定塘之间的各塘均采用自流的方式。

7、沼气贮气罐： 沼气贮气罐钟罩容积为100m3×2，贮气罐为湿式贮气柜，水池为钢筋混泥土，钟罩为钢结构，沼气贮气罐为地上池。

8、沼气发电机房及设备：

发电机房建筑面积为100㎡，安装50kw的沼气发电机组，机房采用砖混结构。

9、集粪池：

集粪池池容为80×2m3，池子钢筋混泥土结构，池外形尺寸为5m×10.8m，池深2m，为敞口池。半地上池。

10、有机肥加工中心：

根据处理工艺的需要，主体构筑物一般包括预加工车间发酵车间、合成车间和仓库。有机肥料的加工需要较为宽敞的工作空间，车间大门的宽度能容纳铲车、卡车等运输工具的进出，因此肥料中心内的主体构筑物占地面积相对较大。

11、管理用房：

项目建设的管理用房有：管理房、配电室净化室150㎡。管理用房均为砖混结构。

12、粪肥浇灌系统：

由于污水处理工程处于半坡地上，与有机肥使用基地之间存在一定距离，为了减少工程投资，同时也考虑到使用有机肥的方法，本项目建设2000m3储液池，把经厌氧发酵的有机肥经过泵打入沼液池，然后安装输液管网，为了使液肥用于农田喷灌，一般田间地下设置直径100㎜至150㎜的水泥压力管，每50m左右设喷灌消火栓一组，配200m左右消防水带和消火喷枪，便于液肥喷灌、还田，不造成二次污染。同时减少对稳定塘的压力，更有效的确保不产生突发性环保事故。同时有机肥的使用可结合农田灌溉同时进行，这样可大量节约灌溉用水，对有限的水资源也是一种很好的保护 8.2电气、自动控制系统 8.2.1设计依据(1)建筑设计方案；

(2)建筑及各专业提供的设计条件；

(3)《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16-92）。8.2.2 设计范围

(1)照明系统、避雷和接地系统设计；

(2)各处理池污水泵、上料系统、污泥泵控制系统的设计；(3)卧式沼气池内温度控制系统的设计；(4)进料车间、干化车间控制系统的设计；(5)控制室的电气设计。8.2.3 设计内容 1）用电负荷计算 动力设备容量 45 kw 照明容量 5kw 合计 50kw 2）动力系统 电源电压及配电系统：电源电压为380/220V，负荷等级为三级，在控制室中设置总配电柜，主干线采用YJV-0.6/1KV交联电缆，动力配电箱配电线采用全塑铜芯导线，穿钢管沿墙及地面铺设。

配电设备类型：总配电箱选用GHK-1型低压固定框，动力配电箱选用XXL-53型动力箱。3）照明系统：电源电压为380/220V，设置2配电箱，配电方式采用放射式。照明配电箱采用PZ-30型模数化终端组合电器。照明线采用铜芯导线，穿钢管在墙板和顶板上明铺设。4）接地系统：接地形式采用TN-C-S系统，在电源进线处设有总等位联接，接地电阻不大于4欧姆。8.4 公共工程 8.4.1场区总平面布置

沼气沼气工程的总体布置应符合该沼气沼气工程工艺的要求，布置紧凑，便于施工、运行和管理；结合地形、气象和地质条件等因素，经过技术经济分析确定；竖向设计应充分利用地形、设施高度，达到排水畅通、降低能耗、土方平衡的要求；构筑物的间距应紧凑、合理，并应满足施工、设备安装与维护、安全的要求；附属建筑物宜集中布置，并应与生产设备和处理构筑物保持一定距离；各种管线应全面安排，避免迂回曲折和相互干扰，输送污水、污泥和沼气管线布置应尽量减少管道弯头以减少能量损耗和便于清通；各种管线应用不同颜色加以区别。

第九章 投资估算与资金筹措 9.1投资估算依据及范围

项目投资估算综合国内设备生产厂家的近期报价、天津建筑安装定额资料、项目建设的总体规划资料，以及《工业企业财务制度》等资料，并适当考虑运输费用和物价上涨因素。估算范围包括工程项目所需固定资产投资即建筑工程、设备购置、安装工程、配套辅助设施以及土地租赁等所需的费用，以及流动资金和建设期利息。9.2固定资产投资总额 9.2.1工程费用

工程费用分为建筑工程、设备购置、有机肥厂、工艺管道、其他五项费用，分别为主要生产设施、辅助生产设施、公用工程、服务及生活福利设施、厂外工程等。具体明细见附表9-

1、9-

2、9-3。

9-1项目工程总投资构成 单位：万元 名 称 投资金额 投资比例 备注 建筑工程 143 30.6% 设备工程 236.3 52.7% 附属工程 26.6 5.7% 其 他 61 12% 合 计 466.9 100%

9-2土建工程投资估算 单位：万元 名 称 数 量 单 位 规 格 金 额 备 料 池 40 立方米 防渗混凝土池 2.8 调节调桨池 30 立方米 防渗混凝土池 2.1 酸化池 120 立方米 防渗混凝土池 7.2 USR厌氧消化反应器 1 台/套 防渗混凝土池 43 贮气罐混凝土池 1 台/套 300立方米/台套 18 阳光大棚 200 M2 砖瓦结构 4 工具泵房 81.25 M2 砖瓦结构 5.3 沼气发电机房 52 M2 砖瓦结构隔音 6.6 田间沼液池 4000 M3 土池防渗 8 制肥车间 400平方米 500元 20 仓 库 400平方米 400元 16 辅助房 200平方米 500元 10 合 计 143 附属工程

道路、晒场平方米 2000 160000 16 大门 套 2 8000 1.6 围墙 米 300 300 9 合计 26.6 工程建设其他费用 35 预备费 26

主要工程项目名称 单位 数量 单价（元）格栅调浆搅拌机 套 1 10000 1 进料泵(单螺杆泵)台 2 14000 2.8 600型厌氧溢流器 套 2 6000 1.2 600型厌氧布水器 套 4 4500 1.8 4PW污水泵 台 2 6000 1.2 3NL潜水切割泥浆泵 台 2 4000 0.8 沼气储气柜钢罩300M3 M2 300 600 18 沼气快速脱硫器 台 1 10000 1 沼气除水器 台 1 6000 0.6 沼气防倒流器 台 1 9000 0.9 破壳设备 套 1 150000 15 固液分离机LW—400型 台 1 500000 50 沼气站电器控制总柜 台 1 10000 1 沼气站电器控制分柜 台 3 6000 1.8 钢制沼气冷凝水集水井 台 4 1000 0.4

总价万元 SS100沼液喷灌用消火栓 套 8 1000 0.8 沼气发电余热、消声处理系统 套 1 40000 4 发电机组50KW 套 1 450000 45 自动螺杆脱水机 台/套 1 50000 5 低温干燥机 台/套 1 80000 8 低温浓缩机 台/套 1 180000 18 自动计量灌装机 台/套 1 30000 3 自动计量包装机 台/套 1 30000 3 造 粒 机 台/套 2 25000 5 搅 拌 机 台/套 1 28000 2.8 传动装置 台/套 1 50000 5 9-3设备工程投资估算 单位：万元 沼液喷灌管道 米 1200 120 14.4 电力照明 套 1 1 1 反 应 釜 套 1 10000 10 余热加温管道 米 320 150 4.8 站内工艺管网 米 600 150 9 合计 236.3 9.3资金筹措及使用方案

项目总投资466.9万元，其主要资金来源有： 1)中央财政拨款180万元； 2)地方政府配套50万元； 3)自筹资金236.9万元。

第十章 建设期限和进度安排 10.1 项目实施预备阶段

根据沼气工程的特点，沼气工程可以由新疆博湖县和博宁畜牧发展有限公司组建项目实施管理机构；项目管理架构的任务是办理可行性研究、勘察、设计和施工的委托手续及签订相应的合同和协议；参加厂址选择；提供设计必需的基础资料；申请或订购设备和材料；负责设备的检验和运输等工作。10.2项目实施进度安排

2007年1-12月项目申报；2008年1-3月为设备选择、订购阶段；2008年4-6月进行土建施工和安装，2008年6-9月进行调试和人员培训；2008年9-12月正式运行达产，并组织验收。

表10-1项目实施进度表

序号 项目实施内容 2007年 2008年 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度 1 项目申报 2 施工准备、设备购置 3 土建工程、设备安装 4 项目调试与人员培训 5 项目验收

第十一章 环境保护与安全生产 11.1项目拟采用的环境保护标准

《中华人民共和国环境保护法》、《水污染防治法实施细则》、《大气污染防治法》、《环境噪声污染防治法》、《固体废弃物污染环境防治法》、《畜禽养殖业污染防治技术规范》、《畜禽场环境质量标准》、《城镇燃气设计规范》等。11.2项目对环境的影响

本项目粪污在经厌氧消化处理后产生的沼渣经深加工制成固体有机复合肥，沼液直接提供给周边农户。其环境效益表现为四个方面：卫生、水、空气和大气质量的改善。（1）卫生效果：杀灭种猪繁育场粪便中的病菌、病毒和寄生虫卵，减少人畜病害。（2）改善水环境：有效降低粪便污水中的COD、BOD、NH3-N、P等有机质，解决粪便污水对周边环境的污染。

（3）减少酸雨、保护生态：沼气是清洁能源，利用沼气替代煤炭，可以减少SO2等污染物的排放，本项目用于沼气烧锅炉和发电，均对减少酸雨污染产生效果。按照燃煤的热效率分析，1m3沼气可以替代1.12～2kg煤炭，可以减排SO2 0.018～0.032kg，烟尘0.013～0.024kg。同时，沼气供周边农户炊事用，那么可以减少薪柴消耗，保护森林。

（4）减排温室气体：利用清洁能源（沼气）替代矿物燃料煤炭，起到减排CO2的效果：每立方米沼气可以减排CO2 2.13～3.81kg；利用沼气技术处理规模化养殖场的粪便，可以减少因粪便的曝弃、堆沤或直接田间施用而产生的甲烷（甲烷的温室效应是CO2的21倍）排放：本项目实施后每年减排CO2526.7吨。

由此可见，本项目是保护环境，提供清洁能源，充分利用资源，实现可持续发展的一个综合性的基础产业，生产过程中产生的沼渣与沼液产品均得以合理转化及利用，不再产生新的污染源。沼气、沼电产品属清洁能源，无环境污染问题。因此，本项目在环境保护方面不需增加其它措施。

11.2.2项目运行后对环境的影响及治理对策 1）沼气工程的气味

沼气工程运行过程中，水解酸化池等设施会产生一些不良气体，特别是嗅觉方面尤为突出。主要治理措施：一是场区内生活设施和办公用房尽量避开主导风向的下风向；二设计中尽量采取淹没进水、进粪便；三是种植对不良气体吸收能力强的树种，既绿化环境又起到屏障隔离和吸收作用。

2）噪声的影响及防治对策

沼气工程的噪声主要来源于电动机、固液分离机及各种泵类。其噪声防治措施主要有：主要水泵采用潜污泵，噪声源在水下使噪声大大降低；结合绿化，在噪声大的设施周围设绿色屏障，高大的树木是很好的消声设施；对设备噪声源设置消声器消声等。3）其他措施

建立环境保护制度，工程主要负责人直接参与，对周围环境负责。加强全面绿化，构建工程的良好小环境。

11.3环境监测制度的建议

加强在贮气柜、净化车间等区域对不良气体的检测，发现异常情况立即处理。这些措施在污水提升泵房、格栅区和固液分离区域应加强噪声的监测。11.4安全生产

本项目的生产安全包括各类设备的运行安全及沼气供应的安全。通过设备选型、工艺设计及布局设计加强其安全性能，同时，通过加强管理与培训工作，避免运行阶段的安全事故。（1）布局

根据项目建设地点地形地貌、常年主导风向、生产工艺流程和卫生等要求，本项目做了合理的布局，场区内的工作人员、原料、产品通过道路均进行分流，减少道路运输过程产生的危害风险。主要建筑物之间保持合理的消防及生产安全距离，尤其是沼气发酵及贮气设备与生活场区之间保持适当距离。（2）设备与电气

本项目选定的电气与机械传动设备，均设置防护罩和接零保护装置和设备故障报警装置。（3）压力容器

高压贮气罐选择有压力容器生产资质单位的生产设备，在使用前进行压力实验检测,使设备使用安全得到保证。

1)压力容器安全操作的基本要求是：平稳操作，即加载和卸载应缓)慢，保持运行期间压力、温度平稳；防止超载，主要是防止超压、超温，将其控制在设计规定的范围内。2)容器的维护与保养

☆ 保持好防腐层,经常检查防腐层（是否完好，若发现防腐层损坏，即使是局部的，也必须进行修补。

☆ 消除产生腐蚀的因素 针对不同工作介质产生腐蚀的特定条件，消除造成腐蚀的因素，如潮湿、积水、连接处的渗漏、器壁粗糙等。

☆ 经常保持容器处于完好状态 容器上所有的安全装置和计量仪表，应定期进行调整校正，使其保持灵敏、准确；容器的附件、零件保持齐全和完好。

在工程运行期间，建立安全生产及机械保养制度，严格按照“设备说明书”、“操作规程及注意事项”等执行。

第十二章 项目组织与管理 12.1 项目管理

（1）项目建设期间的组织与管理

自治区农业厅和自治区发改委成立沼气发电项目领导小组，主要负责项目的申报、监督实施、竣工和验收工作。博湖县农业局和博宁畜牧有限责任公司成立沼气工程项目领导小组，负责项目的组织管理和施工进度监督等重要工作。同时成立由 技术人员和技术依托单位技术人员、能源工程专业施工队与企业负责人共同组成的项目实施小组，负责项目的全面建设工作。

在项目施工方面，项目建设按照相关国家或行业标准，项目施工采用招投标制，严格按照要求，由有资质的单位施工，并且具备有较好的施工经验；建成后的运行管理，由业主选择文化素质高、业务好、经验丰富的技术人员，进行专业技术培训。

在项目资金管理方面，所有项目资金支出都要经法人代表审查签字。项目财务人员必须按照制度认真审查凭证，如实、及时登记，填送财务报表，妥善保管财务档案。项目资金管理要接受审计部门和上级主管部门的审计监督。地方配套资金必须按规定及时足额划拨到位。国家下拨的资金和地方配套资金必须立专帐管理，专款专用，纳入项目统一管理、使用和核算。任何组织和个人不得截留、挤占和挪用项目资金。（2）项目建设后的组织与管理

良好的项目后期运行管理，是保障已建成项目效益持续发挥的重要条件。项目后续运行必须坚持的原则是“有法可依，有章可循；经费保障；产权清晰、职责明确、管理科学；适应市场经济发展的要求，建立自主经营、自负盈亏、自我约束、自我发展的市场运行机制，最大限度地发挥建成项目的经济效益和社会效益。”

根据上述原则，首先要确定切实可行的项目运行计划。在项目建设后期，组织有关人员，结合该项目的特点，制定项目运行计划，同时要制定出《项目运行和管理办法》，使项目的后期运营有法可依，有章可循。

项目完成后，由博宁畜牧有限责任公司具体进行操作管理，实行独立核算，自负盈亏的管理经营模式，建立一套科学、完整、规范的经营机制和运行机制，实现种植、养殖、沼气、沼渣和沼液综合利用等环节协调发展，以达到生态环境和经济的良性循环。12.2劳动定员和人员培训 12.2．1劳动定员

项目完成后，将建立专门的运行管理机构，由经过专业培训的持证人员进行操作管理。为了加强管理，减少费用，整个项目管理及操作人员统一安排。（1）沼气生产和肥料加工工作分工：

畜粪管理部：负责养殖场和屠宰车间排放的粪污和污水集、输送，也就是沼气和有机肥生产的原料组织和供应。

生产技术部：负责沼池进、运料、出气的监控和调度；设备运行状态监控；负责有机肥料的生产技术、工艺、配方、品种的标准化系列，保证肥料的质量和科技含量。市场营销部：组织销售网点的设立，保持销售渠道的畅通。

产销服务部：负责建立产销服务体系，对设施设备进行维修，对成品（电力和有机肥料）进行输送、供应，并收集有关信息资料等。定员9人。（2）发电站按实际发电使用状况，需要管理人员4人。

（3）污水处理站包括沼液的综合利用。污水处理实行每天二班运转，需要管理人员6人。沼液喷灌等实用，由当地政府统一协调，养殖场与周边农场或农户签订协议，按照市场机制进行操作和管理。12.3.2人员培训项目启动后，需确定部分人员参与建设过程、设备安装、调试。项目完成后，将建立专门的运行管理机构，由经过专业培训的持证人员，负责操作管理。

第十三章 效益分析与风险评价 13.1生产成本和销售收入估算

财务评价中的所有投入物、产出物价格皆采用2004～2006年市场价。13.1.1成本估算

为了与产品价格相适应，项目的原材料、辅助材料及燃料动力价格均以近几年巴州地区已实现的价格为基础，并参照近几年的变动趋势来进行预测，所有价格都是预期建设期末价格。1）固定资产折旧和无形及其他资产摊销计算

固定资产折旧按直线法平均计算，计算时先扣除残值（取原值的5%）。按15年进行折旧。每年21.33万元 2）修理费

包括所有固定资产的大、中、小修修理费，按固定资产原值的1.5%计算，正常年份为2.46万元。

3）工资及福利费估算

全厂定员为16人，根据当地平均标准，工资及福利费按每人年均1.2万元估算，全年工资及福利费为19.2万元。4）其他费用

肥料包装费：2400吨/年×40元/吨=9.6万元；营销费用（销售收入的4%）：126.48万元×4%=5.05万元；管理费用（销售收入的5%）：126.48万元×5%=6.32万元。5）总成本费用

总成本费用每年63.93万元。13.1.2销售收入估算

项目产品价格是以新疆2005年的市场价为依据，参照近几年市场价格的变动趋势进行预测的，所有价格都是以项目预期建设期末价格来进行计算。项目正常生产年的销售收入估计为181.08万元。

(1)有机肥收入：2400t×500元/t=120万元；

(2)发电收入：50KW/台×24h×360d×0.4元/KW =17.28万元；

（3）43800t沼液供给周边18000亩蔬菜和8000亩大棚生产基地，可实现销售收入43.8万元。

13.2年运行效益

序号 指标与数据名称 单位 指标与数据 备注 销售收入(不含税)万元 181.08 /181.08 生产期平均/达产年 2 销售税金及附加 万元 2.15 / 0.0 生产期平均/达产年

增值税 万元 21.5 / 0.0 生产期平均/达产年 3 总成本费用 万元 63.93/63.93 生产期平均/达产年 4 利润总额 万元 157.43 / 178.93 生产期平均/达产年 5 所得税 万元 10.51/ 0.0 生产期平均/达产年 6 税后利润 万元 146.92/ 178.93 生产期平均/达产年 13.3项目效益分析与风险分析 13.3.1经济效益

项目的实施将给企业带来一定的经济收益。有机肥收入120万元，发电收入17.28万元，43800吨沼液供给周边18000亩蔬菜和8000亩大棚，可实现销售收入43.8万元，合计 181.08万元。扣除运行成本，每年可以收益117.15万元。13.3.2社会效益和环境效益

1）项目的实施为解决养殖场普遍存在的粪尿流失、污染环境等问题找到了一条科学的出路，畜禽场周围的环境卫生也将因此得到显著提高。

2）沼渣、沼液是优质有机肥料，适当施用可改善土壤颗粒结构，增加土壤肥力，可显著提高农作物的产量。同时农作物的产品质量也大大提高，且化学污染少，符合可持续发展战略的需要。

3）项目实施后，畜禽污水经过厌氧发酵变成有机液肥还田生产农作物，可少施或不施农药和化肥。

4）项目实施后畜禽粪便经过治理，杀灭了大量有毒害病菌，切断病疫传播途径。5）畜禽粪便经过无害化处理，使有害有机粪污变为生产绿色无公害有机农副产品必须肥料，为我国农副产品出口创汇提供了有利条件。6）为农业提供增产增收，提高品质的肥源。7）沼气发电可解决养殖场或地方上生产、生活用能；

8）随着生态牧业工程的实施，不仅改善了畜牧场周围的环境，同时也给附近的种植农户带来了良好的经济效益。13.4风险分析

由于该项目流动资金借款很少，因而项目流动比率和速动比率很大，说明项目每年流动资产可以立即用于偿付流动负债的能力较强，并通过加强管理、严格控制投资等一系列措施，增强还贷能力。第十四章 招标方案 14.1招标管理

项目招标将严格按照国家规定的程序执行，包括组建招标办事机构、编制招标文件、委托招标代理单位、成立评标委员会、组织开标和评标、发放中标通知书、进行合同谈判和签订合同等，每一步骤均规定向有关部门申报和批准。项目招标要依据《中华人民共和国招标投标法》、《农业基本建设项目管理办法》（农业部令[2004]第39号）、《农业基本建设项目招标投标管理规定》，对土建工程和单台设备投资超过5万元均按规定进行招投标。14.2招标方式

1）大型仪器设备采购参加农业部有关部门实行统一招标采购。2）小型仪器设备实行自主招标采购。

3）设计合同及监理单项合同不足50万元不进行招标，其中设计与监理将委托具有建筑甲级资质的设计单位进行 14.3招标工作的申报

1）初步设计完成以后上报主管单位，经批准后申报大型仪器设备招标统采购； 2）招标完成后进行招标总结并上报主管部门

结论：项目充分体现国家及新疆巴州地区农业和农村发展的产业政策。项目建立的生态养殖业模式具有向区域内示范辐射的良好作用，对推进农业产业结构调整，促进生态农业发展，提高农产品的国际竞争能力，创造了一个良好的生态环境，具有十分迫切的现实意义； 综上所述，项目建设非常必要与及时；符合国民经济和社会发展客观要求。符合国家行业、产业政策要求，符合我国生态环境保护战略的需要；项目建设目标明确，投资规模适宜，结构合理；项目管理系统健全；社会效益、经济效益显著，项目可行。

农村沼气发电 篇3

关键词：沼气发电工程；系统动力学；资源供需；优化模型

中图分类号： S216.4文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）11-0478-05

收稿日期：2015-05-14

基金项目：国家自然科学基金 （编号：71201057）。

作者简介：张彩庆（1964—），男，河北保定人，博士，教授，研究方向为技术经济及管理、电力市场等。E-mail：hdzhangcaiqing@126.com。

通信作者：臧鹏飞，硕士研究生，研究方向为物流工程。E-mail：291996671@qq.com。 能源短缺和环境污染是我国农村亟待解决的两大难题，而沼气发电工程是解决这些问题的有力措施。在农村发展沼气不仅能开发新能源、让农民用上清洁绿色能源、节约农民生活用能成本，而且也可以充分利用禽畜粪便、保护生态环境。此外，沼肥也可以作为农村耕地的肥料，节约农民生产成本。但是，很多沼气发电工程由于在兴建之前没有对沼气生产系统进行规划与分析，导致沼气发电工程在生产运行时出现了资源供需不配套等问题，不仅造成了资源浪费，而且造成生态环境污染。因此，依据发酵原料、沼肥及沼气的供需情况，确定沼气发电工程的规模大小和合理安排沼气生产，使各种资源充分合理利用，是沼气发电工程生产运行中首要解决的问题。

近年来，我国对沼气发电工程的研究工作越来越重视，学者们从不同方面对沼气产业的发展进行了讨论。如张无敌等分析了农村沼气和商品化沼气池的发展情况，对促进沼气产业发展提出了一些建议[1]。张佰明阐述了沼气发电工程在现代生态建设中的6大功能、沼气产业化发展思路、沼气产业规模化发展模式等，最后提出以基地示范效应促进沼气产业发展[2]。

国内外关于系统动力学应用和沼气发电工程运行中供需平衡问题的研究较少。Andrews首次提出了厌氧消化系统的动态抑制结构模型[3]，其他一些研究人员先后对该模型进行了修正和补充[4-6]。王凯军等结合黑箱模型和结构模型，提出了对厌氧动力学进行模拟的系统动力学方法[7]。顾树华等采用系统动力学模型对沼气发展的综合效益进行了分析，并以1个具体案例说明了系统动力学能帮助我们更好地认识沼气建设的效益，并为制定发展政策提供很好的参考[8]。欧阳彪先对沼气运行状态进行分析，然后用线性规划模型分析了沼气的供需模型并对原料及能源供需进行了优化[9]。王丽丽等应用系统动力学和有限元热平衡分析方法，针对黑龙江省某大型沼气发电工程，研究其能量供需平衡情况，并确定工程实际运行过程中的一些关键参数[10]。

一般沼气发电工程由政府投资建设，禽畜粪便等是沼气发电工程主要的发酵原料，其产生的沼气用于农户的炊事和取暖用气或供温室大棚用气，沼液、沼渣可用作肥料。如剩余沼气特别多，可以考虑利用沼气发电等。沼气发电工程的生产系统相当复杂，需要考虑发酵原料、沼肥等的供需平衡问题，以免造成资源浪费和环境污染，所以需要对这个系统的资源供需进行优化研究。本研究对沼气发电工程生产运行系统的资源供需优化问题进行研究，以实现各种资源的合理利用，充分发挥沼气发电工程在解决农村能源问题和环境保护中的作用。

1模型

1.1沼气发电工程生产运行系统

沼气发电工程一般都是由政府投资建设，通常都兴建在养殖场等发酵原料充沛的地方。沼气发电工程生产运行系统由前处理工程、生产工程、后处理工程组成。前处理工程包括发酵原料运输、浓度调节等，生产工程包括保温、原料搅拌等，后处理工程包括沼气的净化、管道运输以及沼肥的利用等。发酵原料主要是禽畜粪便等，净化的沼气供农户们炊事供暖使用，沼液沼渣等沼肥返入耕地作为肥料[11-12]。依据发酵原料和农户对沼气的需求量来确定沼气发电工程的规模。其因果关系如下：（1）有关沼气供给的因果关系：发酵原料→沼气发电工程的规模→ 沼气量→可供的农户数；（2）有关沼气需求的因果关系：农户数→沼气的需求量→沼气发电工程规模→发酵原料需求量。

1.2系统动力学

系统动力学[13-16]是对系统进行分析及实现计算机模拟仿真的有效方法，在许多领域都发挥了重要作用。它以控制论为基础，对系统中的各个因素进行因果关系分析，根据信息反馈原理，描述整个系统的运行情况。根据系统因果关系建立随时间变化的动态模拟仿真模型，在进行仿真过程中，可以改变模型中的一些变量来优化运行系统，从而提供更好的结果，作出更好的决策。

1.3沼气发电工程资源供需模型

1.3.1基本假设本研究应用VENSIM 软件建立沼气发电工程生产运行系统资源供需的系统动力学模型，各个变量的参数基本依据原始的模型设定，通过修改原来模型的数据或增加某些变量，对原始模型进行优化，使沼气发电工程的资源供需状况得到更好的改善。特做如下假设：

（1）农村的沼气发电工程能够在其整个寿命周期内持续运行，其生产能力处于基本稳定的状态[17]；

（2）农户人口及饲养禽畜的数量不会出现大幅增减的状况；

（3）剩余的禽畜粪便和产生的沼肥都被用作改良耕地的肥料[18-19]。

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1.3.2模型构建沼气发电工程资源供需系统动力学模型见图1。

1.3.3建立仿真方程式

1.3.4沼气发电工程资源供需优化模型基于上述沼气发电工程资源供需的系统动力学模型，要使沼气发电工程的资源供需状况得到更好的改善，我们需要修改或增加模型中的一些变量，以对其进行优化。如农村沼气发电工程[20-21]产生的沼气不仅能满足计划供气的农户需求，还有很多剩余，则可以考虑其他用途，比如给更多的农户供应沼气，也可以考虑建温室大棚；同时，沼气发电工程产生的沼肥可首先要满足农业耕地对肥料的需求和其他用途比如温室大棚对它的需求，剩下的沼肥可以用来生产商品颗粒有机肥。假如沼气发电工程的规模很大，生产的沼气除了满足农户和温室大棚的需求外，剩余的沼气可以用来发电（图2）。

改变的仿真方程式：

2具体算例

2.1河北某沼气发电工程简介

河北省某沼气发电工程被计划兴建于某村，沼气发电工程规模暂定为1 000 m3，并在2015年正式投产。该工程以禽畜粪便为发酵原料，产生的沼气为农户提供炊事和取暖用能，而且产生的沼肥还可被用作改良耕地的肥料。该村有 892 户，3 618 口人，耕地面积1 058.933 hm2，主要以生产猪为主导产业。目前，猪饲养量 18 000头。日处理鲜猪粪 345 t，年产沼气可达35.2 万m3，依托该工程，能够为600户农户提供沼气。

2.2模型

依据河北某沼气发电工程生产运行的实际资源供需关系，以沼气需求总量、施肥耕地需求量、猪粪和沼肥的供需差、沼气发电工程规模等变量为主要研究对象，沼气发电工程资源供需动力学模型见图3。

2.3模型模拟及结果分析

依据河北某村的人口及猪的数量变化和有关沼气发电工程的生产运行参数，查找其他沼气发电工程相关数据并经过检验后，确定了上述模型是有效的。模型包含很多变量，主要变量的初值如下：总人口数的初值是2 343，猪的总数的初值是18 000，设定此模型的模拟时间为16年，时间步长为 1。在模型模拟仿真运行中，主要考察沼气需求总量、施肥耕地需求量、猪粪和沼肥的供需差、沼气发电工程规模等变量（表1）。主要变量的初值如下：

从表1能够看出，沼气需求总量、沼气发电工程规模、猪粪总产量、用户数量、施肥耕地需求量、猪粪的供需差都随时间变化呈上升趋势。依据人口出生率及死亡率，600 户农户在未来16 年将会增加到628 户，沼气需求总量每年达 23.71万～24.78 万 m3，计划兴建的1 000 m3沼气发电工程可以满足600户农户未来 16 年对沼气的需求，并且每年还能剩余10.42万～11.49 万m3的沼气。对于此问题，可以考虑增加沼气供气的农户数，以便能够充分利用沼气。该村猪粪产量每年达 12.6万～17.59万 t，它主要被用作沼气发电工程的发酵原料，而且每年还剩余11.98万～16.95 万 t 。沼气生产会产生大量的沼液、沼渣等沼肥，假如要把所有剩下的沼肥和粪肥利用掉，那么就需要2 320～3 267 hm2的农业耕地，但是这比现有的耕地面积要多许多，这说明该村的沼气发电工程虽然可以获得一定的效益，可是还存在着许多的问题，比如资源浪费及环境污染等。

2.4优化分析

根据上述系统动力学模型的模拟分析，河北某沼气发电工程不但要增加其生产规模，而且要改善它的生产运行模式，才能解决该村存在的浪费及污染问题。

现在假定该沼气发电工程产生的沼气能够满足该村892户人口的炊事和取暖用能，产生的猪粪大都被用作沼气发电工程的发酵原料，剩下的猪粪全部用作农业耕地肥料，产生的沼肥先满足该村耕地所需肥料，剩余的经过后续加工处理生产成商品颗粒有机肥（图4）。该村的施肥耕地面积是1 058.933 hm2，设定生产颗粒有机肥比例为 0.125[22]（表2）。

沼气需求总量、沼气发电工程规模、沼肥供需差及颗粒有机肥总产量都随时间变化呈上升趋势。沼气发电工程规模只有达到 992～1 038 m3才能为全村农户提供集中供气。该村892户农户在未来16年每年沼气需求总量34.92万～36.57万 m3。沼气发电工程产生的沼肥先被用作耕地肥料，剩余的6.40万～11.37万t每年可以生产 8 002.19～14 208.3 t 商品颗粒有机肥（表2）。通过上述分析，优化后的沼气发电工程不仅能为全村农户提供清洁的炊事和取暖用气，还可以利用剩余的沼肥生产出商品颗粒有机肥，为该村带来了巨大的效益：一方面解决了该村的资源浪费和环境污染问题，另一方面满足了该村的能源需求问题。此外，生产的颗粒有机肥也增加了该村的经济收益。目前，该村已将有机肥生产项目列入沼气发电工程配套项目。

3总结

本研究对沼气发电工程的生产运行系统资源供需与优化进行了分析，应用系统动力学方法，建立了沼气发电工程资源供需模型。通过改变模型中的发酵原料、沼肥、沼气等变量对沼气发电工程生产运行系统进行了优化，建立了资源供需优化模型，实现了沼气发电工程资源平衡，为沼气发电工程建设提供理论依据。此外，将该模型应用于河北省某沼气发电工程项目的资源优化，证明了该方法的可行性和有效性。

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浅谈沼气发电 篇4

沼气是由多种厌氧微生物混合作用产生发酵而产生的。在这些厌氧微生物中, 按微生物的作用不同, 可分为纤维素分解菌、脂肪分解菌和果胶分解菌等。在发酵过程中, 这些微生物相互协调、分工合作, 完成沼气发酵过程。

沼气发酵产生的物质主要有三种:一是沼气, 以甲烷和CO2为主, 其中甲烷含量在55%~70%, 是一种清洁能源;二是消化液 (沼液) , 含可溶性N、P、K, 是优质肥料;三是消化污泥 (沼渣) , 主要成分是菌体、难分解的有机残渣和无机物, 是一种优良有机肥, 具有土壤改良功效, 沼气的生成物有很高的应用价值。

沼气发电是集环保和节能于一体的能源综合利用新技术。它利用工业、农业或城镇生活中的大量有机废弃物 (例如:酒糟液、禽畜粪、城市垃圾和污水等) 经厌氧发酵处理产生的沼气, 驱动沼气发电机组发电, 并可充分利用发电机组的余热用于沼气生产, 使综合热效率达80%左右, 大大高于一般30~40%的发电效率, 用户的经济效益显著。

2 国内外沼气发电技术现状

我国沼气发电研发工作有20多年的历史, 现已有大中型沼气工程2000多座, 户用农村沼气池1060万户, 数量位居世界第一。我国的沼气发电在技术方面以及运行管理等方面都已达到国际先进水平。

在发达国家如美国的能源农场、德国的可再生能源促进法的颁布、日本的阳光工程、荷兰的绿色能源等, 都已得到广泛的推广与应用。此外, 沼气发电的并网比例随着发电和电网技术的逐渐成熟也呈逐年增长的趋势。

3 沼气发电的实现

沼气发电主要有沼气燃烧发电与沼气燃料电池发电两大形式。

3.1 沼气燃烧发电

沼气以燃烧方式进行发电, 是利用沼气燃烧产生的热能直接或间接地转化为机械能并带动发电机而发电。沼气可以被多种动力设备使用, 如内燃机、燃气轮机、锅炉等。燃料燃烧释放的热量通过动力发电机组和热交换器转换再利用, 相对于不进行余热利用的机组, 其综合热效率要高。

3.2 沼气燃料电池发电

燃料电池是一种将储存在燃料中的化学能直接转化为电能的装置, 当源源不断地从外部向燃料电池供给燃料和氧化剂时, 它就可以连续发电。依据电解质的不同, 燃料电池分为碱性燃料电池、磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池及质子交换膜燃料电池等。沼气燃料电池是将沼气化学能转换为电能的一种装置, 它所用的“燃料”并不燃烧, 而是直接产生电能。

4 沼气发电的控制策略

围绕着提高沼气燃烧发电或沼气燃料电池的转化效率, 沼气发电的控制主要从两个方面进行考虑。

4.1 净化及提纯沼气

沼气发动机要解决的核心问题是沼气的净化处理和混合:1) 沼气的净化处理;2) 沼气发电机组的防腐处理;3) 电控混合器技术。

4.2 沼气燃料电池的发电控制

一套完整的沼气燃料电池发电系统除了具备沼气燃料电池组、沼气供气系统、沼气净化及提纯系统、直流稳压器、逆变器以及冷却系统之外, 最重要的是燃料电池控制器, 这样才能对系统中的气、水、电、热等进行综合管理, 形成能够自动运行的发电系统。

5 沼气发电产业化发展的主要障碍

我国沼气发电的研究和应用在近十年中发展比较缓慢。主要存在以下障碍:

内燃机 (一般是柴油机和汽油机) 的研究与改装时我国沼气发动机的主要开发方向。由于改装层次较浅, 热力性能研究不深, 导致运行中问题过多, 产品质量较为低下, 从而影响了沼气发动机的发展。而其根本原因在于生产实践经验不足, 技术层面不过关, 最终导致发动机在启动、运行、退出等方面都存在一定的缺陷, 致使可靠性降低。

相比国外技术而言, 我国技术在加工制造工艺和材质等方面都存在着较大的差距。我国研制的全烧沼气发动机的排气温度过高, 气阀、气缸盖易坏、易损。因此, 国产的沼气发电机组的整体转换效率较低。对于单机容量在0.2-0.6MW的发电机组, 其发电效率可以达到27%-30%, 气耗率0.57-0.70k Wh (沼气热值约为21MJ/m3) , 但这仍比发达国家同类型的沼气发电机组的发电效率低近5-6个百分点。

6 对于沼气发电产业发展的建议

我国是一个人口大国, 伴随着经济的迅速发展, 正在面临着经济增长和环境保护的双重压力, 改变能源结构、生产和消费方式, 开发利用生物质能等可再生的清洁能源资源对建立可持续供给的能源系统具有重要作用。这里为沼气发电及其并网的发展提出一些建议。

首先, 沼气发电应当得到政府的大力支持。政府制定相关的发展规划, 加强有关沼气发电技术的保障体系, 对于沼气发电在国内的蓬勃发展必将有极大的推动作用。其次, 如果国家提供相关的资金支持, 鼓励专业化生产, 那么必将引来更大规模的投资主体。另外, 加强法律保障, 对于沼气发电工程表示明确的支持态度, 制定相关的发展政策, 必将为沼气发电的发展带来可观的发展前景。

7 沼气发电前景广阔

由于我国地广人多, 常规能源不可能完全满足广大农村日益增长的需求, 而且由于国际上各种有关环境问题的公约, 限制CO2等温室气体排放, 这就要求改变以煤炭为主要能源的传统格局。因此, 立足于现有的沼气资源, 研究新型转换技术, 开发新型装备既是发展的迫切需要, 又是减少排放、保护环境、实施可持续发展战略的需要, 对于促进国民经济发展和环境保护具有重大意义。S

摘要：中国实现可持续发展离不开可再生能源。生物质能作为一种新型清洁能源, 具有广阔的应用前景。沼气发电是生物质能发电的主要形式之一, 合理有效利用这一新型能源, 对于可持续发展具有重要意义。

关键词：可持续发展,能源,生物质能,沼气发电

参考文献

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农村沼气发电 篇5

关键词：沼气 工程 发电

1、引言

生物质能是来源于太阳能的一种可再生能源，具有资源丰富、含碳量低的特点，加之在其生长过程中吸收大气中的C02，因而用新技术开发利用生物质能不仅有助于减轻温室效应和生态良性循环，而且可替代部分石油、煤炭等化石燃料，成为解决能源与环境问题的重要途径。

随着对环境的日益重视，人们开始利用各种方式来减少工农业生产对环境的破坏。近十几年来，在各级政府有关部门和企业的帮助协调下，用于处理畜禽粪便及各种生产、生活污水的大中型沼气工程纷纷上马，至1998年底，我国已建成大中型沼气工程742处，年产沼气量为16393.94万立方米；垃圾填埋法产生沼气是处理城市垃圾的主要方式之一，具有简单易行和费用较低的特点，同时还可回收能源，正受到世界各国的普遍欢迎。目前，全世界共建成4817座垃圾填埋场，每年可回收沼气51.42亿立方米。

沼气是一种具有较高热值的可燃气体，与其它燃气相比，其抗爆性能较好，是一种很好的清洁燃料，传统上大多利用沼气进行取暖、炊事和照明，随着沼气产量的不断增加，如何更高效地利用沼气，成为摆在我们面前的一项课题。

2、沼气发电技术进展状况

沼气燃烧发电是随着沼气综合利用的不断发展而出现的一项沼气利用技术，它将沼气用于发动机上，并装有综合发电装置，以产生电能和热能，是有效利用沼气的一种重要方式。目前用于沼气发电的设备主要有内燃机和汽轮机。

国外用于沼气发电的内燃机主要使用Otto发动机和Diesel发动机，其单位重量的功率约为27 kW／T。汽轮机中燃气发动机和蒸汽发动机均有使用，燃气发动机的优点是单位重量的功率大，一般为70～140kW／T；蒸汽发动机一般为10kW／T。国外沼气发电机组主要用于垃圾填埋场的沼气处理工艺中。目前，美国在沼气发电领域有许多成熟的技术和工程，处于世界领先水平。现有61个填埋场使用内燃机发电，加上使用汽轮机发电的装机，总容量已达340兆瓦；欧洲用于沼气发电的内燃机，较大的单机容量在0.4～2兆瓦，填埋沼气的发电效率约为1.68～2kWh／m3。

我国开展沼气发电领域的研究始于八十年代初，1998年全国沼气发电量为1,055，160kWh。在此期间，先后有一些科研机构进行过沼气发动机的改装和提高热效率方面的研究工作。我国的沼气发动机主要为两类，即双燃料式和全烧式。目前，对“沼气一柴油”双燃料发动机的研究开发工作较多。如：中国农机研究院与四川绵阳新华内燃机厂共同研制开发的S195—1型双燃料发动机：上海新中动力机厂研制的20／27G双燃料机等。成都科技大学等单位还对双燃料机的调速、供气系统以及提高热效率等方面进行过研究。潍坊柴油机厂研制出功率为120 kW的6160A一3型全烧式沼气发动机，贵州柴油机厂和四川农业机械研究所共同开发出60 kW的6135AD(Q)型全烧沼气发动机发电机组；此外，还有重庆、上海、南通等一些机构进行过这方面的研究、研制工作。可以说，目前我国在沼气发电方面的研究工作主要集中在内燃机系列上。表1是我国部分12kW以下沼气发电机组的测试性能比较。

3、沼气发电前景广阔

沼气发电工程本身是提供清洁能源，解决环境问题的工程，它的运行不仅解决沼气工程中的一些主要环境问题，而且由于其产生大量电能和热能，又为沼气的综合利用找到了广泛的应用前景：

1)有助于减少温室气体的排放

通过沼气发电工程可以减少CH4的排放，每减少1屯CH4的排放，相当于减少25吨C02的排放，对缓和温室效应有利。

2)有利于变废为宝，提高沼气工程的综合效益

我们以沼电在酒厂中的的综合效益为例：四川荣县进行了120 kW沼气发电的生产和示范。用酒糟废水经厌氧消化产生沼气，发电效率为1.69 kWh／m3，当年成本为0.0465元／kWh。沼电能够基本满足该厂的生产用电：山东昌乐酒厂安装2台120 kW的沼气发电机组，170m3酒糟日产沼气4800m3，发电8640kwh，全年能源节约开支29万元，工程运行一年即收回全部成本。

杭州天子岭填埋场发电工程在运行过程中，在平均电价为0.438元／kWh的条件下，投 资回报率可达14.8%。

3)可减少对周围环境的污染。

由于综合利用手段单一，很多沼气工程产生的沼气大量排入大气中，不仅严重污染周围的环境，也对工作人员的安全和健康产生了极大的威胁，沼气发电则为沼气找到了一条合理利用的途径。

4)小沼电为农村地区能源利用开辟新途径

我国农村偏远地区还有许多地方严重缺电，如牧区、海岛、偏僻山区等高压输电较为困难，而这些地区却有着丰富的生物质原料。因地制宜地发展小沼电，犹如建造微型“坑口电站”，可取长补短就地供电。

表1 12kW以下沼气发电机组测试表

研制单位产品型号功率（KW）甲烷含量（%）比气耗(m3／kWh)节油率（%）热效率（%）

四川省农机所0.8GFZ1.357730.868100 23.45

四川省农机所19512.9789.40.37100 30.7

泰安电机厂12GFS3212.8578.450.49281 31.99

泰安电机厂10GFsl311.1886.50.24862 37.89

南充农机所19513.5370.90.32281.38.8

武进柴油机厂195-Z13.5271.20.40100 35.39

上海内燃机所5GFZ5.6272.350.687100 26.78

重庆电机厂1.2kW1.5277.050.76100 294、沼气发电商业化发展的主要障碍

80年代是我国沼气发电研究的起始阶段，也是较为活跃的时期。但近十年的发展比较 缓慢。主要存在以下障碍：

4.1技术障碍

我国沼气发动机的开发研究主要集中在内燃机系列上，一般只是对柴油机和汽油机进行较浅层次的改装，对发动机的热工性能研究不深，由于产品质量不过关，在运行使用中出现诸多问题，给用户带来不便，从而影响其发展进程。导致这种情况的根本原因是没有对沼气发动机进行深入的研究，技术不过关，缺乏足够的生产实践。致使发动机在运行中产生热负荷高、可靠性差、起动困难；另外我国研制的全烧沼气发动机的排气温度过高，气阀易烧坏，使气缸盖等成为易损件等诸多技术问题。

4.2市场障碍

由于我国沼气发动机存在许多问题，先前应用国产发电机组的沼气发电工程有许多长 期处于停机状态。这就使后来发展的绝大多数沼气工程放弃了沼气发电方式，转而寻求其他的利用途径。少数沼气发电工程(如天津、杭州等)依靠贷款引进购买较为成熟的国外发电机组设备来维持运行。我国生产厂家则由于技术不够成熟而造成买方市场的严重匮乏，沼气发动机和发电机组无法形成规模化批量生产，使科研生产单位缺乏相关的研究经费，没有对其作深入研究开发的积极性，不能提供质量过关的产品，进一步阻碍产品的市场化进程，对生产科研单位自身以及沼气发电领域的发展都不利。

此外，沼气发电市场不规范，没有相应的较为完善的行业标准，也不利于其商业化开发和利用。

4.3政策障碍

缺乏相应的激励政策和限制性政策，不能有效地动员和吸收投资，成为影响其技术发展的一个重要原因。

由于目前沼气发电工程在技术和市场化方面面临许多问题，这就需要国家在这个领域给予政策方面的扶持。如果国家给予在税收、贷款方面的优惠政策、投资补贴和产业保护措施，以及电力部门在沼气电力并网方面给予支持和帮助，制定优惠的上网电价，将大大改善沼气发电的经济性和市场前景，对其进入市场具有很积极的作用。

5、促进沼气发电商业化发展的建议

从以上沼气发电商业化所面临的主要障碍来看，如果要克服其障碍，达到促进沼气发电技术商业化发展的目的，还需要采取一些措施和行动。

5.1制定发展规划

对我国沼气利用现状和市场前景进行成分调查，描述沼气发电能源利用市场，确定本项目建设发展领域，并评价发展沼气发电商品化和市场化的社会经济因素，分析沼气发电的技术开发和市场潜力，制定相关工艺开发利用的规划，明确开发的目标。

5.2加强技术保障体系的建设

引进吸收国外先进技术和经验，加强技术支持和保障体系的建设、扶持和培养，制定国家级的沼气发电工程技术规范和标准，逐步建立和完善可持续的、市场化的推广沼气发电综合性服务网络。

5.3引入竞争机制，创新投资体系

针对目前我国沼气发电技术发展资金匮乏的现状，认真总结分析我国外现行的资金筹措和运行管理经验，学习国外技术成熟的商业化运营沼气发电工程先进优惠政策以及市场化融资体系建设模式。转变观念，鼓励和动员更多的公司和企业投入到沼气发电技术的竞争行列。

5.4研究制定国家级的配套政策

进一步加强同环保部门、工业企业、科研院所和金融机构的合作与协调，研究制定激励性政策，地方性和全国性相结合的政策。同时应对沼气发电技术的产业化、商业化研究制定配套政策。

参考文献：

[1]蒋同昌等，《我国沼气发电机的研究和生产概括》，《中国沼气》，1992；10(2)：44—46。

[2]孙俊华．沼气发电机的使用与维修。中国沼气，1990；8(4)：23～24。

[3]中国农业部／美国能源部项目专家组。中国生物质能技术商业化策略设计．北京：中国环境科学出版社，1999。

浅析济源农村沼气建设 篇6

河南省济源市沼气建设同全国一样，经历了20世纪50年代、70年代两次建设高潮，但均因技术落后、建材质量低等原因，未能大面积推广。

2006年以来，济源市把农村沼气建设作为贯彻落实河南省委、省政府为民办好的实事来抓，出台政策、科学规划、规范程序、统一标准、集中连片、整村推进、严格验收、加强监管，全市农村沼气建设实现了跨越式发展。截至2014年年底，济源市沼气用户达到4.88万户，其中大中型沼气工程33处，集中供气1.19万户，户用沼气3.69万户。

在沼气建设快速推进的同时，济源市建管并重，把沼气后续服务作为推进沼气建设、提高沼气使用率的重要手段来抓，不断建立健全市、镇、村三级沼气服务体系，累计建设、完善市级服务网点1个、镇级服务网点11个、村级服务网点274个，服务体系覆盖济源沼气用户，做到了“小问题不出村、大问题不出镇、疑难问题不出市”，确保了沼气建设又好又快发展。

二、济源农村沼气建设取得的成效

（一）促进农民增收

户用沼气工程和大中型沼气工程的实施，促进了农业由粗放型向集约型转变，进一步提高了农产品质量，促进农业增收节支。据调查，1座10立方米的沼气池正常使用，每年可产沼气约500立方米，节省煤800余元，可产优质沼渣、沼液15吨，减少化肥农药施用量，年可节支700元左右；把沼气综合利用与发展庭院经济、发展生态农业联系起来，沼肥作为高效有机肥，肥效能提高30%左右，同时减少农药使用量70%，在提高农产品品质的同时，实现了作物的无公害生产。

综合计算，一座沼气池每年增收节支1500元左右，且一次投资多年受益，是农村经济新的增长点。据初步统计，济源市沼气池年产沼渣、沼液85万吨，利用沼渣、沼液大力推广的“畜—沼—果”“畜—沼—菜”“畜—沼—粮”等农业循环经济模式达16万亩次，加上农户使用沼气，济源市每年可增收2000万元以上。

（二）助力节能减排

济源市各种类型沼气池（工程）每年可处理畜禽粪便43万吨，年可产沼气2000万立方米，在满足沼气用户生活用能的同时，年节约标煤近1.7万吨，可减少二氧化碳排放2.3万吨。济源市沼气用户使用沼气，相当每年少用39万立方米的积材，相当于保护11.7万亩速生林或468万亩杂灌林或58万亩松杉林。通过沼气建设促进了家居环境清洁化、资源利用高效化、农业生产无害化和农村环境优美化，农村沼气已成为农村节能减排的主力军。

（三）改善生态环境

沼气的规模化建设和快速发展，使得济源市农村村容村貌更加整洁、生态环境全面改善，沼气建设逐渐成为美丽乡村建设的有效途径和重要组成部分。一是进行“一池三改”户用沼气建设，改变了过去“粪水四处流，苍蝇满天飞”的脏、乱现象，解决了农户做饭、照明问题，满足了广大农民对使用优质、清洁能源的需求，缓解了农村能源短缺矛盾，减少了生活垃圾排放，提高了农民的生活质量。二是在养殖场（小区）进行沼气工程建设，减少畜禽粪便乱排乱放，减少了对空气、土壤及地下水的污染，从而使生态环境大为改观。三是通过沼渣、沼液的综合利用，减少了农药和化肥的使用，在提高农产品品质的同时，减轻了环境污染，改善了人居环境，提高了生活质量。

三、济源农村沼气发展中存在的问题

（一）后续服务不尽完善

由于济源外出务工人员的增加，在农村留守的是老幼病弱，对沼气池的应用管理不到位，致使许多沼气池弃用。虽然济源加大了农村沼气服务网点的建设力度，对沼气建设起到了促进作用，但由于人员工资不断提高，沼气服务工作又脏又累，服务网点经项目建设起来后，经营收入偏低，又无后续资金扶持，往往无法保证服务人员的正常收入，导致服务人员流动性大，积极性不高，服务区域的沼气使用就会受到影响。

（二）原料短缺日益凸显

随着沼气用户不断增多和畜牧养殖区域分布不均，人畜粪便等原料不能满足需要的问题日益凸显，部分区域原料供应不足，影响正常使用。

（三）沼气工程发展不均

由于大中型养殖场区建设需要，群众对大中型沼气工程发展积极性高，但大中型沼气工程投资大，每年能享受国家补贴的数量有限，养殖场垫资较多，融资困难，制约了沼气工程的发展。

（四）安全隐患不容忽视

由于济源市户用沼气池和沼气工程使用年限增加，户用沼气池三口未加盖、管道灶具老化等原因，后续服务跟不上，存在安全隐患等问题逐渐增多。

四、济源沼气发展对策

（一）提高服务能力

三分建池，七分管理，必须提高服务能力，进一步加大沼气服务体系建设和管理的力度。通过各级资金扶持，进一步完善市、镇、村三级服务体系；加强人员培训，提高服务能力，确保沼气安全使用发挥效应。

（二）加快沼气工程建设

随着济源市沼气普及程度不断提高，天然气和煤气在济源市农村的发展，户用沼气建设趋于饱和。应因地制宜、合理布局，围绕养殖场（区）发展先进工艺的大中型沼气工程。加大技术创新力度，积极推广秸秆沼气、沼气发电、沼气贮运等技术，推进养殖场（区）和无公害农产品基地的衔接，促进循环农业加快发展，进一步提高沼气普及率、使用率，改善农村生产生活用能水平，提高农民生活质量。

（三）建立沼气基金

随着沼气使用年限增加，沼气池病池废池数量不断增加，尤其是沼气工程一旦出现问题，影响更大。应根据辖区沼气使用情况，合理安排专项经费，探索建立沼气维修基金，用于沼气工程、沼气池的维修维护、沼气从业人员培训等，从而提高沼气利用率，确保沼气正常使用发挥效益。

沼气发电配套技术及装备发展现状 篇7

1 沼气发电配套技术及装备

1.1 沼气发电机组

沼气发电设备方面, 德国、丹麦、奥地利、美国的纯燃沼气发电机组比较先进, 气耗率≤0.5 m3/kWh (沼气热值≥25 MJ/m3) , 价格在300～500美元/kWh。我国在“九五”、“十五”期间研制出20～600 kW纯燃沼气发电机组系列产品, 气耗率在0.6～0.8 m3/kWh (沼气热值≥21 MJ/m3) 之间, 价格在200～300美元/kWh之间, 其性价比有较大的优势, 适合我国经济发展状况。

1.2 畜禽粪便和秸秆的收集、输送、贮存

沼气发电工程需要大量的生产原料, 因此畜禽粪便和农作物秸秆的供给是一个关键因素。秸秆收集打捆机、吸粪车等配套机具可用于相关原料的收集、贮存及运输工作。

1.3 畜禽粪便和秸秆的调质及预处理技术

切碎秸秆经过干发酵后, 在调质池里实现畜禽粪便和秸秆按比例混合, 在预处理池经过搅拌机充分搅拌均匀后, 送入发酵池进行发酵、产气。

1.4 燃气净化、贮存技术

沼气发电的整个工艺流程主要分为沼气生产、沼气净化与储存、沼气燃烧发电和电力传输四个部分。沼气经过导气管从沼气池进入脱水脱硫装置, 在脱水脱硫装置中除去带有腐蚀性的有害气体 (如SO2, CO2等) , 再经过过滤压缩、稳压阻火、水气分离等处理后, 进入沼气发电机组及用户家庭。这一过程的净化、输送、匹配及安全性还需深入研究。

1.5 粪便、沼液、沼渣综合利用技术

剩余粪便和秸秆发酵后的残渣可被烘干、压制成型, 作为肥料使用, 并且利于保存;沼液可用来养鱼、养水生植物、浇灌瓜果、蔬菜、牧草等作物, 水葫芦、牧草等水生植物可用作猪等畜禽的优质青饲料, 实现循环利用。

2. 存在问题

2.1 沼气生产效率低

(1) 规模小。我国北方有很多沼气生产设备, 但是受到原料收集、输送、贮存、季节性及技术的限制, 一般规模比较小, 大多数还只能满足个体生产、生活的需要。沼气生产普遍存在量少、效率低、不稳定的现象。天冷时沼气产量低, 不够用;天热时沼气用不了, 白白浪费。

(2) 发酵产气效率低。在整个沼气生气系统中, 不计其数的微生物扮演了重要角色。它们在适宜的条件下, 利用畜禽粪便和农作物秸秆进行发酵, 所产生的气体甲烷即为沼气。微生物对有机原料的种类、比例等因素的要求比较高, 底物中脂类或乙醇含量过高对微生物是非常不利的。因此, 要维持微生物良好的作用环境, 除了机械作用外, 还需要对系统原料种类、混合比列、pH值、温度等因素进行控制。到目前为止, 我国大型沼气池大都用于养殖场和工业废弃物处理, 多用中低温发酵技术, 产气速度不是很高, 也不稳定。

2.2 沼气发电机组的工程配套存在问题

相对于小功率沼气发电机组, 大功率沼气发电机组发电效率高, 然而受发电规模和政策的限制, 无法确保发电机组始终保持较高负荷状态运行, 这不仅影响到机组发电效率, 也使得发电机组余热利用效率较低。再者, 由于加工制造工艺和材质等方面的差异, 国产的沼气发电机组的整体质量不高, 转换效率较低, 工作可靠性差。由此可见, 解决中小型沼气发电机组的工程配套问题显得尤为重要。

2.3 缺少高效经济的沼气净化技术

沼气发电系统的核心问题是沼气的净化处理和混合储存。沼气中SO2等腐蚀性气体对输气管道和发电机组部件产生强烈腐蚀作用, 影响发电机组的正常运行和使用寿命, 因此供发电机使用的沼气要经过脱水脱硫装置除去沼气中的水分和SO2。为确保沼气进入发电机组时的气压稳定, 需要在沼气进气管路上安装稳压装置。为防止进气管回火引起沼气管路发生爆炸, 应在沼气供应管路上安装防回火与防爆装置, 还要在进气管上安装过滤除尘、除湿、除油装置。发电机组进气管道上还要加装一套沼气—空气混合器, 以调节空气—沼气混合气体流量和流速。

2.4 缺乏沼气发电并网的技术规范, 造成沼气发电上网难

首先, 由于受到原料来源和能源输送半径的影响, 沼气工程具有规模小和较分散的特点。绝大部分沼气工程的年产沼气量在十几万立方米到几十万立方米之间, 所建的沼气发电站装机也就是几十千瓦到几百千瓦之间。电网公司认为小规模有限的电力上网会给电力公司带来一系列的运行、安全和负荷匹配等管理问题。此外, 现在包括沼气在内的大部分可再生能源发电的成本要高于常规火力发电或水力发电成本, 如果没有优惠的政策和财政补贴措施的支持, 电力公司难以接受, 不愿收购成本较高的可再生能源发电, 导致目前沼气发电几乎无法并网。

2.5 针对沼气发电项目的鼓励政策不明确, 补贴电价等政策难以落实

近年来, 我国政府为推动可再生能源的开发与利用, 颁布和出台了一系列的政策和法规, 但是这些政策和法规缺乏具体的实施细节, 可操作性不强, 不少企业认为风险大, 不确定因素多, 不敢轻易涉足沼气生产及其发电领域, 导致沼气发电产业化进展缓慢。此外, 沼气生产及其发电技术在改善环境方面的贡献没能得到相应的回报, 与石化能源发电相比, 在价格上没有任何优势。如果国家在税收、贷款方面给予优惠政策、投资补贴, 电力部门在沼气电力并网方面给予支持和帮助, 制定优惠的上网电价, 必将大大改善沼气发电的市场前景。

2.6 沼气发电监督和管理办法不到位

对于沼气发电工程的设计、建造及运行管理, 目前还缺乏相应的技术标准和规范;在沼气发电工程的设计、建造和运行管理的资质认定及认证管理方面还存在很多空白及部门交叉管理的问题。

2.7 缺乏对小型沼气发电项目工作人员的上岗培训

由于以上技术、经济、政策、信息、人才、管理等方面存在的障碍, 阻碍了沼气发电技术的商业化发展速度。

3. 应对措施

3.1 解除能源输送半径对沼气发电技术的制约

应因地制宜, 根据原料收集途径、种类及数量, 设定能源输送半径, 建设与之规模相匹配的沼气发电厂。可通过公司和农户合作的模式, 即农民主要负责为公司提供沼气生产原料, 如牲畜粪便, 农作物秸秆等, 并在公司技术及设备的支持下对这些原料进行初加工, 使其适合电热系统生产的要求, 送往沼气发电厂;公司主要提供技术支持, 并结合其成熟的经营、管理模式, 最终实现生产利益最大化的目的。

3.2 解决沼气发电机组容量匹配问题

目前成熟的国产沼气发电机组的功率规格, 主要集中在24～600kW这个区段。从沼气工程的产气量来看, 有不少大型沼气发电工程适宜配建500kW以上的沼气发电机组;从沼气发电机组的性价比来看, 在有可以利用的动力原机的情况下, 单机功率越大, 越利于提高燃料发电效率, 越利于降低发电机组单位功率成本, 从而获得较理想的性价比。同样, 从沼气工程的产气量以及从用电负荷性质来看, 20 kW以下的发电机组也大有市场。例如一个万头猪场沼气工程, 日产沼气80 m3, 显然不适合发电上网, 只适宜内部用电, 一般用作驱动沼气工程污水泵和猪场通风机、照明等, 因此宜配备10kW左右的发电机组。

3.3 开展高温发酵技术研究

我国北方大部分农村户用性小型沼气池均采用中温发酵, 气候变化对沼气生产影响较大, 尤其是冬季, 普遍存在着生物质原料发酵速度慢, 产气不稳定等问题。利用沼气发电过程中产生的余热, 提高沼气池温度, 实现高温发酵, 为细菌微生物创造良好的生存环境, 能有效地加快产气速度和稳定性。

3.4 开发、引进高效经济的沼气净化技术

日本新开发出组合烟囱型简易湿式脱硫装置、卧式小型脱硫装置、简易石灰石——石膏脱硫装置 (可同时脱硫、除尘) 。美国研制成功高效烟气脱硫洗涤器及高利用率新型吸附剂。美国ALANCO环境公司开发研制了荷电干式喷射脱硫法, ABB公司开发了近海燃煤电厂海水烟气脱硫技术。这些先进技术的引进、消化、吸收及创新, 对提高沼气发电机组的使用性能和使用寿命具有重要的意义。

3.5 沼气发电并网的技术规范

由于我国缺少包括生物质能在内的新能源发电并网技术规范, 大量电能白白被浪费, 前期投资不能有效回收。国家能源局着手建立新能源并网技术规范以及新能源检测机制, 目前已经安排了少量资金对相关工作予以支持。国家电网制定的风电场、光伏电站接入电网的技术标准对国家标准制定将起到参考作用, 预计国家标准规范将很快得到完善。

3.6 制定并落实沼气发电项目的补贴电价鼓励政策

大中型沼气工程属于环保性质的项目, 受益的是全社会。要在投资分摊上, 坚持“谁污染谁治理, 谁受益谁分摊”的原则, 由政府、地方和企业共同投资。对于初始投资, 国家将给予一定支持, 如:制定出一系列的优惠政策, 减免工程税费, 减轻企业负担;广辟资金渠道, 帮助建设方获得各类贷款;鼓励社会各界以各种形式投资开发沼气资源化利用项目, 以优惠政策、资金支持和专业化生产吸引更多的资本投入沼气发电工程, 切实调动各投资主体的积极性。

3.7 加强沼气发电系统工程的监督管理和技术指导

PLC在沼气发电工程中的运用 篇8

1.1 工艺流程的介绍

根据工程工艺流程总体要求, 上海某牛奶场牛粪发酵沼气发电项目系统包括匀浆池搅拌、厌氧罐发酵、脱硫除湿、沼气储存、沼气发电、沼渣分离等部分。

简述如下:

匀浆调节池的回水和车辆运来的牛粪在匀浆池内进行混合, 搅拌后通过切割机和进料泵进入匀浆池。经搅拌沉淀后, 上层料液经溢流管和中层的料液经管道进入匀浆调节池进行升温处理, 底层的料液则通过除沙器的底部管道释放出去。上层的清液溢流到匀浆池进行再利用。在匀浆调节池的料液基本达到厌氧发酵的条件后, 由进料泵向2个厌氧发酵罐输送料液, 每天按一定的次数送料。厌氧罐的进料时进行溢流, 发酵过的陈料溢流至固液分离机。经分离机分离后液体流入到后发酵罐, 沼渣则进行固态有机肥加工销售。收集的沼液可直接进入大田, 有机肥可进入销售渠道。厌氧罐的沼气经过脱硫和水汽分离后进入储气罐储存。气满后经过加压进入沼气发电机, 进行并网发电。 (详见工艺流程图)

2 需要实现的控制功能

2.1 进料系统

包括对匀浆池液位的控制, 在液位达到预定液位是启动进料泵进行抽料的处理, 超过报警液位后报警并启动两台进料泵进行抽料, 保证匀浆池的液位不能超过警戒水位。

2.2 厌氧罐的发酵系统

通过锅炉房和发电机的回水对厌氧罐内料液进行加热, 通过调节热水管道上的电动执行器的开度控制热水的流量, 从而恒定厌氧罐保持最佳的发酵温度。提高系统的产气量。

2.3 泥水分离单元系统

根据泥水匀浆池内陈料的多少来确定启动的泥水分离机的台数, 以50%为一梯次, 增加50%启动1台, 直至2台泵全部启动;液位由最高水位每下降一个梯次减少一台直至全部关闭。

2.4 锅炉房及净化室的沼气浓度报警系统

根据房间内的浓度进行浓度测量, 保证锅炉房内的浓度在一定范围内。如果浓度过高将开启增压风机对房间内的沼气进行抽排, 按照浓度不同, 开的增压风机数量也不同。

3. 控制系统

3.1 控制系统的组成

S7-200系列PLC具有性价比高, 可靠性好, 及更多的功能块组合的特点;SIMATIC WinCC具有界面友好, 操作简便, 与S7-200的兼容稳定的特点。故本控制系统的构成基于西门子S7-200系列PLC, 以SIMATIC WinCC为人机界面, 并结合现场操作箱进行紧急情况的操作。其系统结构为集散系统结构, 以集中管理, 分散控制为原则, 为每一个具体的工艺段提供一个可靠的解决方案。其优点是分工明确, 当主操作界面失效后, 重要的工艺段可独立工作, 同时远程及就地控制联合协作, 从而保证了整个系统的能高效运行, 使系统的可靠性大大提高。详见控制系统的组成图

3.2 S7-200系列PLC和SIMATIC WINCC的互联通讯

西门子S7-200系列PLC以PPI方式构成的网络控制系统, 上位机与下位机的通讯问题极为重要, 处理不当时容易出错。采用普通的MPI连接方式会产生数据无法传输的故障。其最主要原因在于S7-200系列PLC的通讯方式是RS485, 而下位机则是RS232。虽然他们的硬件接口是一样的, 但协议不一样, 最后在下位机接口上接一个RS485转RS232的转换器。

3.3 控制方式

上海某牛奶场沼气发电控制系统采用现场手动, 本地和中控室三种控制方式:

(1) 现场手动方式:在厌氧罐顶搅拌机这种距离控制箱有一定距离的设备旁边设置手动操作箱, 具备本地/远程转换开关, 启停按钮和运行指示灯, 可以在手动状态下对设备进行现场操作, 用于现场维护和检修或者应急处理。

(2) 本地控制方式:在所有需要启动的设备旁放一个控制箱完成设备的手动操作, 状态显示和自动运行。控制箱按照工艺流程进行区域划分, 各个区域独立控制, 互不干扰, 保证安全生产。

(3) 中控室控制方式:这是指在工控机的屏幕上完成设备的手动操作、状态显示、参数读取设定和自动控制。控制系统设备运行完全由PLC进行控制, 不需人工的干预。

应用总结

S7-200 PLC价格经济实用, 体积轻巧, 扩展模块齐全。同等规模系统, 与用中型系列PLC相比, 价格低1/3左右。功能强大, 性价比高。因此更适合目前困难企业占多数的国情。同时它通讯能力超强、形式简单、并有多种扩展方式、联网能力强, 可使多台小型PLC组网, 足以完成中型项目。本项目即一种具体应用。

摘要：利用禽畜类的粪便发酵产生沼气进行发电在很多发达国家已经被受到了积极的推广和广泛的重视, 在发电并网中占据越来越重要的位置。本文采用西门子S7-200系列PLC同SIMATIC WinCC互联通讯, 并结合现场就地操作的控制方式, 实现了友好界面、在线监视、联锁操作、历史追溯、安全管理等功能, 保证了粪便发酵沼气发电的安全作业, 降低了企业的生产成本, 提高了工厂的管理水平。该套装置成功应用在上海某牛奶厂。

关键词：沼气发电,PLC,WinCC,互联通讯

参考文献

[1]沈剑山.生物质能源沼气发电[M].北京:中国轻工业出版社.2008, 10.

[2]中国农业部/美国能源部项目专家组.中国生物质能技术商业化策略设计[M].北京:中国环境科学出版社.

[3]王平洋.电力系统自动化与智能技术[J].电力系统自动化.

[4]方承远.工厂电器控制技术[M].机械工业出版社, 2012.

农村沼气发电 篇9

沼气发电热电联产项目的热效率, 视发电设备的不同而有较大的区别, 如使用燃气内燃机, 其热效率为70%~75%之间, 而如使用燃气透平和余热锅炉, 在补燃的情况下, 热效率可以达到90%以上, 所以余热回收系统的设计是大型沼气发电工程的重点之一。

余热回收系统主要由板式换热器、高温烟气热交换器、热水循环泵、阀门仪表、保温输水管线组成。加热水介质, 产生热水, 供沼气池加温和生产应用。

下面为某大型沼气工程设计中的相关计算:

本设计利用4台500KW (三用一备) 沼气发电机组余热加热水供生产应用。为充分利用余热, 设计一套余热回收系统, 充分利用高温烟气热量, 使所燃气体总热量83.44%得到应用。

(1) 冷却油的余热利用

三台回收总热量为:88704kcal/h;

如果按进水温度50℃, 被加热水量72000kg/h计算, 则水温提高为:51.2℃。

(2) 高温水的余热利用

三台回收总热量为:1080000kcal/h;

如果按进水温度51.2℃, 被加热水量72000kg/h计算, 则水温提高为:66.2℃。

(3) 高温烟气余热利用

三台发电机组可利用排烟余热为:802417kcal/h;

按进水温度66.2℃计算, 被加热水量72000kg/h计算, 则水温提高为:77.3℃;

回收的总热量为:1971121kcal/h, 若一天发电24小时, 则回收的总热量为4.4×107kcal。

(4) 物料增温

物料增温是中温厌氧消化的重要条件, 为保证消化池在35℃条件下正常运行, 则需要热量为:3.06×107kcal。

(5) 厌氧发酵池保温

厌氧发酵池保温需补充热能, 根据经验和当地的气象情况, 散热量约为加温量的30%, 需向罐体输送热量为:0.92×107kcal。

(6) 热量平衡计算

经过上述计算, 热水循环系统除去厌氧罐内增温及保温后, 剩余热量为:

剩余热量用于挤奶厅等生产用热处。

农村沼气发电 篇10

二、工序操作运行

1. 搅拌溶解工序

(1) 粪尿及冲洗水由吸粪车运至沉砂池。沉砂池应根据沉砂量定期清砂。

(2) 水处理工将堆粪场内混合的粪污水, 放入搅拌溶解池内并开启搅拌机进行搅拌, 使粪污水进一步均匀混合, 搅拌溶解池内污水容量不得低于搅拌溶解池总溶积的2/3, 污水液面不得浸没格栅上方。水处理工随时注意清理搅拌溶解池内, 附着在格栅两侧的杂草以及其他体积较大的杂物, 防止杂物进入格栅内堵塞污水泵。

2. 脱渣工序

(1) 水处理工在接班后需检查脱渣系统水泵运转是否正常、管路是否畅通。

(2) 待粪污水在搅拌溶解池内充分搅拌均匀后, 由水处理工打开污水泵开关, 将粪污水泵入到脱渣机内对粪污进行脱渣处理。水处理工根据污水进水量的变化和工艺运行情况, 调节进水量, 保证处理效果, 以达到脱渣效率最大化。

(3) 进料泵启动后再开启固液分离机, 防止固液分离机内干物堵塞筛网。固液分离机使用中需要随时观察出渣水分对配重进行调整, 防止粪液冲出。若固液分离机一周以上时间停车需要拆下筛网, 用清水刷洗干净, 备用。牛粪渣用传送带清运。

(4) 水泵在运行中, 必须严格执行巡回检查制度, 应注意观察各种仪表显示是否正常稳定, 水泵机组不得有异常的噪声或振动。水泵启动和运行时, 操作人员不得接触转动部位, 水泵的日常保养应符合《污水处理中心维护保养规程》中的有关规定, 应至少半年检查水泵运行稳定性一次, 备用泵应每月至少进行一次试运转。

3. 沉砂渠工序

(1) 脱渣后粪污水进入沉砂渠, 操作人员根据设置与水量变化, 应调节沉砂渠进水量。宜保持设计流速。

(2) 沉砂渠应定时排砂或连续排砂。沉砂渠沉砂比重较大, 流动性较差, 在管道内易沉积, 不及时清除沉砂, 将造成堵塞。沉砂在渠内堆积, 减少了渠内有效容积的利用, 使流速增大, 不仅新进池的砂粒沉不下来, 还带走已沉下砂粒, 降低沉砂效率。同进给后续处理构筑物增加了负荷, 造成运转机械的磨损等一系列管理和维修的麻烦。

(3) 粪污水经沉砂渠进入搅拌计量池内, 经充分搅拌均匀后, 由水处理工打开污水泵开关, 将污水泵入到USR反应器内进行厌氧反应。其泵入量根据实验数据而定。

(4) 水处理工在污水泵入到USR反应器内的同时并根据流量表的流量记录污水流量。

(5) 粪污水含固率控制在2%~5%, 过高易堵塞水泵及管线。严重影响USR反应器的正常运行。

4. 升流式固体反应器反应工序

(1) 升流式固体反应器 (Upflow Solid Reactor, USR) 内反应温度控制在35℃左右, 温度过高或过低都会导致产甲烷菌活性下降, 产气率下降。

(2) 化学耗氧量 (Chemical Oxygen Demand, COD) , COD去除率应>85%, 含固率<1000mg/t, 如果过高, 产甲烷菌会受抑制, 产生率下降, 应减少进料量并加强内回流, pH值应控制在6.5~8.5。

(3) 内回流。各反应器回流泵隔3h开启, 运行3h再关闭。水泵开启后, 要巡查其是否运行正常, 出现异常情况, 要及时维修并向上级汇报。

(4) 外回流。放回搅拌池的水量不能过大, 严禁只外放不进水。

(5) 排渣。排渣时要保证反应器各排渣管放渣量均匀, 严禁只用一组排渣管排渣。每个反应器一次排渣不能超过100m3。USR对粪污内有机质降解后, 会有部分难以降解和不可降解的无机质截留漂浮或沉积在反应器内部, 应对反应器内的浮渣进行排渣及清理, 根据浮渣产生量, 可以一个季度打捞清理一次。反应器何时排渣及排渣量根据化验结果确定, 沼渣浓度>70g/L时, 就需要进行排渣。浓度<30g/L时必须停止排渣。

(6) 粪污处理的各个连接管道和明渠, 至少应半年彻底清理一次, 确保污水处理系统正常运行。

(7) 雨天或冰雪天气, 操作人员在上USR巡视或操作时, 应注意防滑。

(8) 营养物与微量元素。厌氧工艺对营养物的需求量小较好, 以可生化降解的COD (CODBD) 为计算依据, 厌氧对氮和磷的需求为 (350~500) ∶5∶1。对于氮和磷不足的废水, 需要按比例添加尿素和磷酸二氢钾等。

5. 沼气收集工序

(1) 沼气通过三相分离器, 经水封间, 最后到达贮气柜。水封间为防爆间, 一定要注意防爆要求。水封器水位要经常检查, 控制压力在3.5kPa左右。

(3) 贮气柜安全放空设备要每季检查一次。沼气柜水封槽内水的p H值应定期测定, 当pH<6时, 应换水。

(4) 沼气管线低洼处要定期排水。气柜低位时, 严禁排水。

(5) 沼气柜应定期检查维护。操作人员应按时记录沼气柜的贮气量和压力。

6. 脱硫工序

(1) 脱硫处理采用干法净化系统 (氧化铁) , 使硫化氢浓度<200mg/L。

(2) 脱硫装置中的脱硫剂应定期再生或更换。脱硫塔要定期排水。

7. 沼气发电工序

(1) 操作人员每小时应巡视一次, 检查发电机组的运行情况, 并做运行记录, 分析运行状态, 发现问题应及时进行调整或上报主管部门。

(2) 发动机在运行中, 操作人员应随时掌握负载的变化情况, 并应对发动机的最大负荷进行限制。

(3) 操作人员必须经常检查沼气发电机进气管路, 防止漏气及冷凝水过多而影响供气。沼气过滤装置应定期清洗。

(4) 发电机系统运行中, 遇有紧急情况可采用紧急停车保护。

(5) 在发电、供电等各项操作中, 必须执行有关电器设备操作票制度。

(6) 发电机组备用或待修时, 应将循环水的进、出闸阀关闭, 放空主机及附属设备内的存水。发电机系统的冷却用水, 必须使用合格的软化水或循环水中加入阻垢剂。必要时, 应对循环水进行更换。

(7) 发电机房内的电气设备应每年调整和检测一次。沼气发电机系统必须每周检查一次。沼气发动机系统宜分日保养、周保养, 运转额定小时保养。每次保养必须填写保养记录。

(8) 发电机余热利用系统的管道、换热器和保温设施应定期检修。沼气进气管路上的电磁阀应定期检修。沼气稳压罐、启动电瓶应定期检测。发电机的启动系统应定期进行检修。主机和附属设备内的水垢应及时消除。

(9) 油温、水温等降到常温时, 方可维修发电机。每立方米沼气的发电量宜>1.5kW·h。

(10各种机械设备应保持清洁, 无漏水、漏气、漏油等。根据机电设备要求, 应定时检查, 添加或更换润滑油或润滑脂。

(11) 操作和维修人员, 必须经过技术培训和生产实践并考核合格后方可上岗。

三、化验检测

1. 检测项目和频次

COD、TS、VS, 每周检测一次, 取样或取样点:牛粪牛尿沉沙池、配料搅拌池、调浆搅拌池、调节计量池及沼液和沼渣。COD作为有机物质相对含氧量的指标之一, 可以根据有机物的去除, 了解设备合适的进料控制浓度, 可以计算沼气产量。消化后的沼液COD去除率达到70%以上, 表明反应器运行状况良好。

TS总固体体积, 体现了目前设备运行中粪污的含水率和投料比。VS挥发性固体则是指粪污中的有机成分或能被降解的部分。运行中USR的排渣需要根据检测沼渣的TS来确定。当TS>70g/l时, 需要排渣, <30g/L时, 停止排渣。

挥发性脂肪酸VFA (Volatile Fatty Acid) 、氨氮, 每周检测一次, 在沼液中取样。

VFA是厌氧消化过程中的重要中间产物, 甲烷菌主要利用VFA形成甲烷, 较高的VFA浓度对甲烷菌有抑制作用。一般运行中要求沼液中的VFA≤300mg/L。如果高于>300mg/L时, 表示USR的运行状况开始变差, 甲烷菌活性受到抑制。此时需要立刻降低进料量, 投加小苏打进行调节, 一直待VFA恢复正常, 一周后可以逐步增加进料量。

厌氧对氮和磷的需求为 (350~500) ∶5∶1。对于氮和磷不足的废水, 需要按比例添加尿素和磷酸二氢钾等。

每班都应对USR的pH值和温度检测一次。

2. 其他注意事项

COD的检测中, 硫酸亚铁铵的浓度需要一周标定一次, 每次更换蒸馏水时需要重新做空白数据。蒸馏或冷凝回流液的滴定需要当天完成。

四、规章制度

1. 对操作人员的要求

必须熟悉沼电工程的工艺流程、处理工艺和设施、设备的运行要求与技术指标, 掌握设备操作要领及沼电工程的知识。

坚守工作岗位, 不做与工作无关的事项。文明操作, 积极妥善处理好职责范围内的一切业务。

应按要求巡视检查相关设施、设备、电器和仪表的运行情况。每天检测USR的温度、pH值, 计量沼气产量。做好运行记录, 详细记录现场设备运行状态。

应按照操作规程和设备使用说明书进行操作, 根据粪污量及时调整稀释用尿量等。不得无故擅自停运沼电工程设施, 确保进料, 稳定产气。

定期对机械设备进行维护、保养, 对沉砂渠、反应器浮渣等设施进行清理, 按要求对反应器排渣。

操作人员发现运行不正常时, 应及时处理或上报主管领导。

加强安全责任, 不得向无关人员泄露有关发电站内部的情况。按规定时间交接班, 不得迟到早退。

2. 化验室管理制度

(1) 实验员必须严格遵守实验室的有关规定, 按照试验程序进行操作。

(2) 详细记录试验数据, 注重试验的科学性, 不得随意涂改与编造数据。在试验中保持谨慎的态度, 明确试验目的、内容与要求, 做好实验记录。

(3) 及时了解新的实验方法和检测手段。了解药品的一般性质, 合理选择和利用药品。

(4) 注意实验室安全。掌握防火、防水、防爆知识及水电设施安全知识。

(5) 严禁在实验室内吃东西、吸烟及处理与实验无关的事情。

农村沼气发电 篇11

1 生活垃圾的处理

我国对城市生活垃圾的处理并不十分先进, 而且并没有系统的对生活垃圾的成分进行研究, 这种研究也特别复杂, 要考虑到当地的环境、天气、时节以及经济发展水平等多个方面。所以, 生活垃圾处理方式的发展十分缓慢, 根据不同国家和时期, 现具体有三种处理方法比较突出。

1.1 燃烧的方法

如果使用这种方法对垃圾进行处理, 必须要先将垃圾进行分类, 将会发生化学反应的垃圾分开, 以防产生爆炸。但是我国并没有采取燃烧法, 因为对技术上的要求很高, 并需要大量资金, 只有一些实力雄厚的国家会使用。

燃烧法的优势在于:能很好的减小垃圾的占地面积和重量、运用燃烧破坏垃圾中的有毒结构, 更有力与之后的处理;通过燃烧, 使最终毒气释放的可能性减小;还能对燃烧产生的热能进行利用;燃烧的缺点有:需要大量资金;要有高技术;会产生污染物;燃烧生成的炉灰的污染性也十分高。

1.2 堆肥的方法

这种方式是存在最久的垃圾处理方法, 主要的原因是价格便宜, 并已被大部分国家使用和推广。堆肥处理的主要方法是将垃圾中的一部分成分, 转化成对土地有利额物质, 进而防止污染环境。而且堆肥的操作简单, 几乎没有投资和技术上的要求, 使其受到了很多家庭的运用和好评。

缺点是无法进行大规模处理, 处理限定较多, 无法变成主要的处理方法进行使用。

1.3 土地填埋的方法

土地填埋是被采用最多的生活垃圾处理方式, 其主要原理是将收集的垃圾直接埋入土壤中, 在进行处理。这种方式在发展中国家被广泛运用, 但由于其处理方式简单, 运用面广, 因此对生态环境有着巨大伤害。所以采用沼气发电的方式对土地填埋法的产生的沼气进行处理显得十分重要。

2 沼气发电的能力和流程

2.1 沼气发电技术原理

沼气一种混合气体, 主要由甲烷和二氧化碳组成, 二氧化碳占成分的三分之一, 甲烷则是他的二倍, 所以甲烷是沼气主要成分, 可以进行燃烧, 然后形成二氧化碳和谁, 并尝试热能。但是如在密闭条件下, 甲烷很容易产生爆炸, 所以在对沼气发电装置进行设置时, 务必选择一个合理的位置, 杜绝危险的发生。

沼气发电主要让燃烧沼气产生的热能作用于转动设备而变成机械能, 在通过发电机将其转化成电能。通常情况下, 标准大气压强下, 每m3的沼气可产生23-27m J的热量, 能让1000瓦的内燃机工作一个半小时, 发电1.25千瓦时, 约等于650克汽油或830克煤的燃烧效果。

沼气技术的进步, 可以使生活垃圾填埋场得到更好的处置, 并日益完善。

2.2 沼气发电的设备和能力

将沼气用于发电机上, 是最有效利用沼气的方式。目前主要有内燃机和汽轮机两种设备, 也有很多科研机构, 为了提高电能的转化率, 对这两种设备进行了很多改进工作。

现以北京某地垃圾填埋场为例 (以下都称之为A地) , 该填埋场的可以为470KM2的面积服务, 用户人数有160万人。这所垃圾填埋场占地约为50KM2, 其中办公区域约为14KM2, 填埋区域为36KM2。

根据A地垃圾填埋场沼气的产生量, 发电厂的设计生产能力为5台装机容量为2000k W的“道依茨”发电机组, 总装机容量为10KW。如果按实际装机容量满负荷运行, 该电厂生产能力为每天发电24万千瓦时, 其中预留5%电厂自用, 还有22.8万千瓦时电量可以并网。这些电由北京市供电局以O.55千瓦时的价格收购。但在填埋场的填埋前期及后期, 沼气气源不足, 实际发电量则可能低于理论计算值。

3 沼气发电的优势

3.1 生态环境效益

沼气是一种无色、无味且易燃的气体, 将其收集、净化并燃烧进行发电, 一方面减少了其扩散对周边生态环境和居民身体健康的影响, 另一方面减少了温室气体的排放, 对北京市的可持续发展做m了重大的贡献。A地垃圾填埋场沼气发电厂每台发电机组年耗气量为8.67×106m3, 预计5台发电机组均正常运行, 则年耗气量为4.38×107m3, 其中CH4的含量为55%, 由此可以计算出利用填埋气体发电后相当于可减少CO2的排放量为3.0×107m3。

3.2 经济效益

城市生活垃圾填埋场沼气发电不仅可以减少温室气体的排放, 保护了生态环境, 同时还会产生可观的经济效益, A地垃圾填埋场沼气发电厂预计每年上网发电量为6480万k Wh, 按0.55∶Vv/k Wh计算, 年可获效益4200万元, 扣除相应费用及税金后可实现净收入为1905万元。

4 沼气发电的问题与解决方法

城市生活垃圾越来越多, 垃圾填埋场的沼气发电以废物利用的方式, 不仅让温室气体的排放量减小, 还带来了巨大的经济效益。但是在这个过程中, 垃圾填埋场的液体较多, 水位较高, 沼气释放受到影响, 发电的效果也会变小。

垃圾的成分会影响沼气产生的数量和速度, 而我国并没有对生活垃圾的成分做出分析, 并且与其他国家的垃圾成分区别加大, 所以完全模拟国外的沼气生产模型可能会有一定误差, 以此, 还需要相关部门能够尽快建立符合我国垃圾特性的沼气生产量估算方法和相关数据。

在发电技术方面, 希望相关部门能够加强垃圾填埋场的沼气产出效率进行优化, 并深入研究和开发, 加快这项应用技术的推广。

5 结束语

我国城市化进程在不断推进, 城市人口的增加带来的是生活垃圾数量的不断加大, 垃圾填埋场发电技术的推广, 不仅使城市增加了电力资源, 还带来了一定的经济效益, 沼气发电技术就显得至关重要。同时, 这种技术也存在着不足, 例如相应条件还不够完善, 流程上照搬国外没有创新, 都限制着沼气发电技术的发展与进步。希望国家和相关部门引起重视, 使城市生活垃圾变废为宝。

摘要：随着城市人口增多, 生活垃圾的数量也逐渐增加, 如何对这些垃圾进行处理成为人们首要面对的问题。在我国, 每日的垃圾生产量已经达到了一个十分危险的数字, 大量的垃圾堆积会减少人们有限的生存空间, 且会对周围的土地造成影响, 危害生态环境。本文就生活垃圾填埋场沼气发电的可行性进行分析, 从沼气发电的条件和技术要求开始, 考虑其所用人力以及能够带来的经济效益和环境效益。调查我国城市生活垃圾的现状, 了解沼气发电的原理与优势, 也提醒相关从业人员要加强技术研究, 处理好垃圾填埋场沼气发电存在的问题。

关键词：生活垃圾,填埋,沼气发电

参考文献