[00056482]垃圾填埋场沼气发电系统的优化配置

　　技术简介：
　　一、垃圾填埋场沼气发电的特点
　　由于垃圾中含有大量的有机物，垃圾降解过程中，在厌氧微生物的作用下产生大量沼气。用垃圾填埋场沼气发电，不但可以减少垃圾污染环境，杜绝燃爆事故，还可将污染物转化为“绿色能源”，确实是一件不可多得的好事。
　　垃圾填埋场沼气的成分复杂，其性质除与垃圾的特性有关外，还要充分考虑到温度、厌氧程度、养分及毒素、pH、湿度、填埋年限与区域、填埋方式与类型等对其的影响。作为一种性质不稳定的燃料，要想将其利用起来，必须考虑各方面的因素。在填埋气燃烧发电过程中，其含有的H2S、H2O和卤化物会形成腐蚀性酸，如H2SO4、HCl等，如不进行预处理，将对机组造成严重的损坏。还有硅氧烷，它在高温下能转化为氧化硅，这种白色的粉末会磨损气缸。其它有害的微量物质，如烃类、硫醇类和挥发性有机物（VOCs）等，也会对填埋气的燃烧特性造成不利影响。因此，填埋场沼气发电预处理十分重要。
　　二、沼气预处理系统
　　1．沼气预处理系统功能
　　沼气的主要成分是甲烷和二氧化碳，它们都是无色无味的，带气味的物质来自于微量成分，如挥发性芳烃化合物和硫基物。不同沼气工程所产生的沼气，其组成有很大不同。但是，总的来说，甲烷含量一般为40%～70%，二氧化碳为30%～60%，微量成分约为1%。
　　沼气发电厂是以沼气为燃料。原生沼气含有少量的有害成分和水分，严重地影响燃气发电机组的运行。沼气预处理系统被安装在燃气发电机组进气管路前端，它是沼气发电工程非常重要的设备。
　　2．沼气预处理系统的特点
　　（1）系统可根据用户要求设计为撬装式和分体式，本方案为1600Nm3/h处理量的撬装式设计，单台风机容量1200Nm3/h，共两台，采用冗余运行方式，由两套变频器联合控制，增强系统运行的稳定性和灵活性。
　　（2）系统全自动控制，无需人值守。
　　（3）系统设置自动/手动切换，其自动方式可由发电机组控制及运行用气量。
　　（4）采用防腐设计，确保设备长期运行。
　　3．预处理系统工艺和工作原理
　　系统要求电源：380V三相交流电，电压波动值±5%，频率波动值±5%。
　　气体预处理系统工作原理：每套完整的装置有一套前置气液分离、粉尘去除系统，经过分离后气体中的大量冷凝液和粉尘被分离出来，保证了系统后续设备的正常运行。加压风机按所配系统110%额定发电工况设计，采用变频调节随时保持最佳工况。后置冷却采用双通道逆流冷却方式，可最大效率地热传导，使得压缩气体的温度尽快地降下来。经过初步冷却的气体再经过电制冷机和热交换器将气体迅速下降，气体中的水分和水合物被冷凝分离，填埋气进一步地干燥，气体中的酸性气体和硅化合物被基本分离。经过冷冻分离后的气体再进入一细过滤器，将气体中的固态粉尘进行过滤，过滤后气体中粉尘粒径小于3μm。在后端系统设计了气体调温装置，经过上述处理的气体温度比较低，为了使气体适应燃气发电机组的需要，必须将气体温度调整到适宜温度，系统将处理过的气体自动调整到机组需要的温度。
　　三、发电系统
　　沼气在经过气体预处理系统处理后达到机组对气体的要求，可以直接进入机组进行发电。
　　在选择机型和规格时，充分考虑下列因素：
　　1．根据沼气产量选择合适的装机容量，避免设备闲置或沼气浪费。
　　2．1000kW左右的机组，市场占有率最高，性价比也是最高的，维护、维修、保养费用比较低。
　　3．多台机组时，宜选用1000kW左右的同一规格，以降低运行费用和备件储存。在台数较少时，选择一台功率较小的。比如一台1000kW加一台500kW，便于在气量变化较大时调节输出功率，保证机组在70%以上的功率下输出。
　　4．发电效率高意味着在消耗相同的燃气时能发出更多的电。
　　5．在线率高意味着停机时间少，浪费的沼气少，发电量多。
　　6．气体纯净时，或者气体处理得当时，机组一个大修期可达50000～60000h，一般可达30000～40000h，但有些机组只达10000～20000h。
　　7．沼气中含有微量的腐蚀性成分，对机油造成污染，其消耗量比使用天燃气时要大，机油是一种主要的消耗品，在运行成本中占有一定份额，而不同品牌机组的机油耗量差异较大。
　　8．零配件价格有数倍之差，特别要注意耗材，比如火花塞的价格，直接关系到运行费用。
　　9．齐全的零配件储备可大大缩短停机时间，增加发电量。
　　10．维修队伍能否短时间到达现场，对保证运行时间至关重要。
　　11．机组是一种大型贵重设备，应着重于长远的综合评估。综合性价比比价格更重要。
　　技术的应用领域前景分析：
　　沼气发电系统工程具有多样性、复杂性和不确定性，加强对沼气发电系统工程的科学优化配置，不断探讨和摸索先进技术和成功经验，形成系统化、模块化、标准化的优化模式，必将带来技术上的革命与创新；同时通过优化配置，大大提高了系统运行的安全、高效、稳定和经济性，也必将带来巨大的经济效益、环保效益和社会效益。
　　因此，应在系统配置时选择和确立优化方案：
　　1．气体处理是一个需要进一步提高的技术，市场需要大量模块化的、能够适应各种恶劣条件的、廉价的现场气体净化处理系统，保障发电机组的安全稳定运行。
　　2．如何降低小功率机组的成本，提高小功率机组的性能，以使中小规模的废水处理项目也能得以实施。
　　3．设备的维护频率需要降低，维修时间需要缩短，高在线高是降低成本的重要因素。
　　4．要进一步提高设备的发电效率，目前国外燃气内燃机的发电效率已要达到40%左右，国产设备一般在32%左右，差距还比较大。需要国家有计划地投入研究经费支持企业提高技术层次，把握中国市场。
　　5．设备生产或销售企业需要完善售后服务和技术支持系统，让企业减少维修和备件成本，以及减少长时间的停机损失，获得客户对品牌的忠诚度。
　　总之，利用沼气发电，具有良好的社会效益、环境效益和经济效益，系统的优化配置能使大型沼气电站运行得更好，使中、小型项目也更有条件建立沼气电站，最大可能地利用能源，保护环境。