象草沼气工程课程设计.docx

课程设计报告( 2013~2014年度第2学期)名称：生物质生化转化技术课程设计题目：300人小区象草沼气集中供气工程设计院系：班级：学号：学生姓名：指导教师：设计周数：成绩：日期：2014年7月 9日课程设计的目的与要求1.1 课程设计目的1.培养学生综合运用所学的基本理论、基本知识和基本技能、分析解决实际问题的能力；2.使学生了解工程设计的基本步骤、内容和方法；3.培养学生独立思考的能力；4.培养学生学习应用专业设计规范、设计手册的能力；5.培养学生编写计算说明书的能力；6.培养学生绘制工程图纸的能力。1.2 课程设计要求1.以象草为发酵原料，为一个规模为300人的小区进行沼气集中供气工程设计；2.根据所提供的原料种类和用气量制定工艺方案，绘制工艺流程，并对工艺流程进行必要的说明；3.对原料储存设施、原料处理调节池、厌氧反应器、储气柜和渣液储存池等构筑物进行设计计算，对增温保温功率进行设计计算，对泵等设备进行设计计算和选型；4.根据工艺设计选择的反应器类型，绘制全套厌氧反应器设计图纸。二、象草沼气工程的工艺设计2.1 生产基本参数及工艺指标原料：象草小区人数：300人人均需气量：0.3~0.5m3/d，取0.5m3/d总需气量：150m3/d储气柜储气量：90m3日产气量：150m3/d干象草的沼气产能：0.37m3/kg含水率：50%日需象草量：0.81t/d发酵浓度：8%（TS）料液流量：5.62m3/d发酵时间：30d料液体积：168.6m3厌氧发酵罐的容积产气量：0.8~1.2m3/m3.d，取1.0m3/m3.d发酵罐的产气体积：150m3发酵罐的容积率：80%发酵罐的理论体积：187.5m3发酵温度：中温发酵，35℃～38℃，取35℃2.2工艺流程的选择此沼气工程以象草为发酵原料，为300人规模的小区提供沼气集中供气，用气量为120m3/d，属于小型沼气工程。根据所选原料及用气量，可以将整个沼气工程分为六个部分：一是象草储存系统、二是象草预处理系统、三是以象草厌氧发酵系统、四是沼渣综合利用系统、五是沼气净化与储存系统、六是沼气输配与用户配套系统。2.3 工艺流程的介绍首先将象草原料进行收集并集中储存，按照每天所需象草原料的量，将一定量的象草在预处理系统中进行粉碎。粉碎后的象草原料进入调节池中，对原料的水量、水质、温度、酸碱度等进行调节，进一步进入酸化池。此后原料进入厌氧发酵罐中进行发酵。发酵过程结束后，固体和液体物质首先经过沉淀池对固、液进行分类。分离得到的固体物质，成为沼渣，为小区附近的农田提供有机肥料。分离得到的液体，成为沼液，沼液少部分供给有机蔬菜大棚作为养料，大部分沼液循环使用。分离出的气体经过脱硫后进入干式储气柜储存，按照每日的需气量，将一部分沼气通过沼气增压机增压，此后进入缓冲储气柜、调压器，最后为小区的用户所利用。具体工艺流程见附图。下面对工艺流程中的重要过程进行说明。2.3.1 象草原料的储存象草原料收集后首先进行自然风干，使得象草原料的含水量满足技术要求，然后以堆跺方式储存在堆料场，象草每年可以收割6~8次，考虑到象草原料单位质量的产气量相对较小，而小区储料面积有限，因此象草收割次数按最多8次计算，堆料场只需要储存一个半月需要的象草原料即可，从而节约象草原料储存所需要的面积。2.3.2象草原料的粉碎所有象草原料均须采用专用粉碎机械粉碎处理，粉碎后的原料中，不得有20mm以上长度的象草纤维。2.3.3调节池调节池用于发酵原料的水量、水质、温度、酸碱度的调节，也兼顾初次沉淀功能。粉碎后的原料按规定数量经计量后投入调节池与回流水进行搅拌混合，同时补充新水，使料液浓度达到TS 8％，搅拌均匀后泵入厌氧发酵罐进行发酵。2.3.4酸化池对于含固体高的发酵原料应设置酸化池，酸化池宜分解为2~4格，轮流作业，酸化池的建设以半地下式为主，根据地区气候条件的不同，既要考虑消除浮渣、积渣方便，又要考虑冬季保温，防止料液结冰。2.3.5厌氧发酵采用中温（35-38℃）发酵，利用太阳能作为热源对发酵罐进行增温保温，以保持中温发酵的条件。该发酵罐须做好保温，原料发酵采用下流式，多点布料。发酵罐配置负压保护装置，并使贮气罐与发酵罐之间的沼气管路往返畅通，以保证发酵罐出料时不产生负压。2.3.6保温增温措施增温措施主要利用太阳能供热。本项目用增温措施补充的热损失包括发酵设施和各种管路的散热损失，象草原料和补充新水的升温热量，回流水配料工序的散热损失，按每天进料量折算。2.3.7沉淀池通过自然沉淀的方式使发酵结束后剩余的固体和液体物质分类，得到沼渣和沼液。2.3.8沼渣、沼液的综合利用将氧发酵残余物沼渣将作为初级有机肥直接施用在小区附近的农田。沼渣的综合利用实现了整个生产过程无废弃物排放，实现了物质循环合理利用的生态系统。沼液