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乾兴养殖场沼气发电项目初步方案
乾兴养殖场沼气发电项目方案 一、项目当前概况 1.该养殖场位于阳春市岗美镇区域，正在进行粪污环保治理改造工作，以进一步提高养猪业的环保治理水平，配合恢复生猪生产养殖。该场正常存栏量约6000头左右，年出栏量1万头以上。 2.基于政府对养殖场恢复生猪生产的环保要求，需要对猪只粪污进行更高要求的无害化处理，为降低环保治理带来的成本，该场采用了黑膜厌氧发酵+沼气发电（自用）的处理模式，其中黑膜发酵工程正在进行，现需落实沼气发电系统设备的筹备。 3.养殖场内当前的用电均是来源于市电，保温加热与空调系统设备也是使用市电能源，平均电价本方案中按当地农业用电定位，约为0.55元/kWh。 4.场内配套有相当的农业种殖面积及渔业养殖面积来解决粪污发酵后的沼液、沼渣的处理消纳问题。 5.新配置的发电系统中，将考虑充分利用发动机的交换热量应用于合适的生产工序，以进一步提高资源利用的效益。 二、数据核算 1.按当前生猪存栏量为6000头计算，每天大约能产生15吨左右粪便（未计算尿液在内）。 2.由于当前首先考虑固液分离处理，粪渣用于有机肥加工，粪液及污水才用来厌氧发酵，只有在不加工有机肥情况下才考虑全部粪污用于厌氧发酵，因此粪便发酵的利用率将在20%～100%范围，即3～15吨不定。 3.经黑膜发酵模式，经评估每天15吨猪粪便更替发酵的话，最多可日产沼气约600立方；而如在固液分离在前的情况下按3吨计，最多可日产沼气约120立方。 三、沼气净化处理及沼气发电系统设计 1.着眼于确保排放达标的前提下，以沼气净化处理低成本化，兼顾资源利用能源效益一定化的原则，粪污经厌氧发酵产生的沼气，先经过沼气净化设备进行脱硫、除水、过滤、增压后，再用于沼气发电。 2.沼气净化处理方面，现计划采用干式脱硫法：基于粪污发酵所产沼气硫含量会比较高，所以需配置脱硫塔2台；气水分离器2台，配置阻火器1只，恒压罐1只，防爆压缩机1台。 3.按照沼气发电的应用经验，一般1立方气至少可以发出2度电计算，而根据该场粪污处理的特点，每天沼气产生量取中间值，按约400方沼气意味着每天可发电800度；按一天持续运行24小时设计，则平均每小时负载功率为33kW，考虑到机组最佳运行状态，所以应选配沼气功率为50kW的沼气发电机组。 4.理论上每天可自行发电约800度，按每度电0.55元计算，能产生440元的发电收益；一年按300天生产运作周期计，约能发电24万度，产生约13.2万元的发电收益。 5.供电方面，33kW左右的负载功率电流很小，规格为400V/50Hz，可直接与场内400V的原市电电源组成双路并联供电，配置自动电源切换开关屏实现市/发电自动切换，提高了供电的可靠性。 ——沼气发电及余热利用系统示意图
6.为实现能源利用的效益最大化，计划利用沼气发电机组运行时机体高温水（温度在90℃左右）及排出的高温烟气（温度在400-500℃左右），设计配置一套热水循环加热设备，加热产出100℃以内的热水供场内需要的区域使用。其适用于生活用热水、养猪生产区域保温用热水等。 7.通过查核所选燃气发动机的热平衡参数可知，燃气发动的烟气热功率+机体高温水热功率，约与发动机输出功率相等，即沼气发电机组通过热水加热循环设备转换的功率约为30kW左右。 8.热水循环加热系统每天可提供热能约为700kWh，场内对热水能量的实际使用率暂按50%计算，也有350 kWh热能，该部分相当于节省的市电消耗量。 9.加装热水加热设备后，需要配套热水储存罐1只，用于热水储存，随时供给场内各用热点，另外场内根据生产用热需求，相应铺设热水管、暖风器、地热盘管等至场内各热水使用场合。 数据汇总表1（按年300天运行时间计算）
数据汇总表2（按年300天运行时间计算）：
注1：年运营费用主要考虑了沼气处理及发电系统配置员工1人的人工费，以及运行期间系统维护费用，包括沼气净化、发电及余热系统设备的运营维护。 五、引入沼气发电及其余热利用项目后的优势 Ø 通过厌氧发酵技术，使粪污废弃物能够得到发酵并产出大量的沼气，通过发电机组燃烧沼气发电而产生电能，来实现对废弃物的资源化利，以及达到环保治理、满足养猪对外零排放的目标，提高养猪场的生存能力。 Ø 通过沼气发电供给养殖场内部使用，极大减少了对市电的需求，电费明显大幅度降低，甚至完全取代市电需求。 Ø 通过沼气发电机组配套设计的热水循环系统，获得大量的可用热水，可满足养殖场某些区域加温、保温的需求，再次减少对市电的使用，进一步体现节能降耗效果。 Ø 引入沼气发电后，不再存在多余沼气白白排放的情况，避免了排放沼气对环境所造成的污染。 Ø 经过彻底发酵后的沼液、沼渣，有利于后续对配套种殖、渔业的肥料消化，减少污染性。 六、综合结论 在经历了去年的非洲猪瘟、新冠肺炎疫情对养猪行业造成的巨大冲击后，我国养猪业正面临着重要的升级、转型阶段，原来为数众多的个体养猪户养殖旧有模式日后将难以维继，只有规模化、现代化、高效化的养猪场才能站稳脚跟，才能蓬勃发展。可以预期，未来生猪养殖的效益应该会较以前好、较以前稳定。 从经济角度看，本养猪场环保治理及资源化利用项目投资不算太大，项目本身已存在着净利收益（即使未考虑申报的政策扶持资金在内也能实现正收益），风险因素不大，是个值得开展的项目。 七、关于政策及规范、标准 近年来我国出台了相关的政策、规范标准和指导意见，来引导养猪行业环保治理走向粪污无害化处理、粪肥全量化还田的资源化利用路径。 1.主要的政策、指导意见如： 《关于加快推进畜禽养殖废弃物资源化利用的意见》—2017年5月，国务院办公厅印发； 《关于促进畜禽粪污还田利用加强养殖污染治理的指导意见》（农办牧〔2019〕84号）—2019年12月，农业农村部办公厅、生态环境部办公厅联合印发； 《关于进一步明确畜禽粪污还田利用要求强化养殖污染监管的通知》（农办牧〔2020〕23号）—2020年6月，农业农村部办公厅、生态环境部办公厅联合印发； …… 2.主要的技术规范标准如： 粪污无害化处理应符合《畜禽粪便无害化处理技术规范》（GB/T 36195）； 粪肥还田可参考《畜禽粪便还田技术规范》（GB/T 25246）； 粪污还田配套土地面积应符合《畜禽粪污土地承载力测算技术指南》要求的面积； 粪污经处理后向环境排放应符合《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB 18596）和地方有关排放标准； 用于农田灌溉的，应符合《农田灌溉水质标准》（GB 5084）和地方制定的严于该标准的相关控制项目； …… 通过对上述各种政策、指导意见的解读，结合养猪行业过往在环保治理方面的经验总结，可以推定新时代养殖业：粪污无害化处理、粪污资源化利用路径，是解决畜禽养殖污染问题的根本出路，也是治本之策和污染防治最为经济有效的、支撑养殖业可持续发展的有效途径。
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