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垃圾填埋气发电可行性研究报告(1)

北极星电力网技术频道    作者:佚名  2012/8/6 15:39:58   

  所属频道:  环保    关键词: 垃圾发电 填埋气发电 垃圾填埋气发电

一、前言

中国是世界上垃圾包袱最沉重的国家,目前全国城市生活垃圾产生量已高达每年1.4亿多吨,占世界总量的1/4以上,且每年还以8~10%的速度增长。垃圾污染日益严重,已经成为中国政府高度重视和致力解决的重大社会问题之一。

把到处都有的城市生活垃圾堆放在一个垃圾场(坑)内,垃圾中的有机物质就会分解而产生富含甲烷的生物气,其中大约含甲烷55%,二氧化碳40%和少量氧、氮、一氧化碳、硫化氢等。这种垃圾填埋气可用来产生电能和热能。

垃圾填埋场可以是废矿井、废采石场、山沟和洼地等。现代化的垃圾填埋场在倾倒垃圾之前,在坑的内部用不渗漏的材料做一层防渗内衬,填满垃圾后封盖,上边再覆盖一层黄土,防止填埋气跑掉。经过一年左右的时间即可钻井采气。填埋气经除尘、除湿并加压,然后送入发动机发电,有的还回收余热,对外供热。一般可产气十年以上。填埋场表面还可以绿化、种植等。

二、我国城市垃圾处理及现状

传统的垃圾堆放、填坑堆置处理方式是利用土地、自然形成或人工挖掘而成的坑穴、河道等可能利用的场地把垃圾集中堆放起来,一般不采取任何工程措施防止堆场污染的扩散与迁移,渗滤水不收集处理、沼气不疏导或疏导程度不够,垃圾表面也不作全面的覆盖处理。生活垃圾腐化后会排放出大量的氨、硫化氢等难闻的气体,造成大气污染。垃圾堆放产生的沼气(甲烷)就地排放(空气中甲烷达5%-15%)时,一旦遇到明火就会爆炸。我国目前较常用的处理城市垃圾的方法,有焚烧、填埋和堆肥三种。

垃圾焚烧虽能够将焚烧热量加以利用(广州市第一座现代化的生活垃圾焚烧发电厂----李坑生活垃圾焚烧发电厂正在建设中),但其前期投资大,建设周期长,而且焚烧垃圾时会产生二恶英等有害气体。

垃圾堆肥的缺点是发酵时间长,占地面积大,而且还有难以解决的臭味和苍蝇等问题。

填埋的方法比较简单,但是只填埋不利用,会引起爆炸和火灾,并污染全球大气环境。据有关资料报道:一吨含39%有机物的生活垃圾可以产生约90立方米的填埋气(沼气)。而现行填埋工艺大都不回收沼气,即使回收也仅占到总量的很少部分,大量沼气自由排放,不仅污染了环境而且浪费了资源。据测算,目前国内垃圾年填埋量约5000万吨,填埋气体的排放量在79万吨到250万吨之间(为1999年排放量)。

填埋处置是为了克服上述问题而发展起来的一种处理垃圾的方法,它以不产生二次污染为目标。其特点是事先对填埋场地进行防渗透处理,以阻止新生的污水对地下水和地表水的污染;并铺设安装排气管道,防止垃圾发酵过程中产生的易燃易爆气体,同时进行回收利用,或发电或作化工原料。这种填埋处置方式具有简单易行、费用低、能处理多种类型废弃物的优点,同时还可回收能源,因而受到世界许多国家的欢迎。

目前,世界上建成垃圾填埋场5000余座,其中美国已建成2247座,欧共体建成175座。全世界每年可回收填埋场沼气51.42亿立方米,约相当于240万吨石油的能量。从世界各国来看,美国80%的沼气、欧洲50%的沼气均用于发电。国内已建成大型垃圾填埋场(日处理量在1000吨以上)近百座,主要建在我国主要大城市及周边地区,尤以北京、广州、深圳为多。其中用于填埋气发电的却很少,继中国第一个填埋气体发电厂1998年10月在杭州天子岭建成发电后,国内一些城市如杭州、广州、深圳等陆续开始了对填埋气体的回收利用。已建成的有杭州天子岭、南京水阁、广州兴丰和深圳玉龙坑等,正在建设中的有鞍山、马鞍山、无锡、青岛等,列入计划的则更多。

三、利用填埋气发电的可行性及发电流程

利用燃气发动机进行填埋气的综合利用,是目前国外的普遍作法。据资料统计,美国有61个填埋场使用内燃机发电,24个使用汽轮机发电,总发电功率达34.4万干瓦;欧洲有50个填埋场使用内燃机发电。利用垃圾沼气发电的环保效益大大超过经济效益,这是因为,垃圾填埋场沼气的主要含量是甲烷和二氧化碳,它们不仅严重污染大气环境,加剧地球温室效应,而且易引起自燃和爆炸事故。因而,发达国家通过立法来开发和使用环保能源。

垃圾填埋气主要成分为甲烷,约占50%左右,其余有二氧化碳(约占40%),还有部分硫化氢、氮气等杂质,压力一般较低。

适应垃圾填埋气特点,发电机组必须具有以下技术特点:

(1)对于沼气来说,成分是不稳定的,发动机的空燃比必须根据沼气成分变化进行实时自动控制。

(2)垃圾填埋沼气压力比较低,一般在1-3kPa,发电机组必须采用低压进气。不能在机组前增加增压设备,增压设备从填埋处抽气,使填埋场造成负压,增加危险。

(3)针对垃圾填埋气中含有腐蚀性气体,因此发动机必须采用化学防腐技术,在缸套、气门座圈、气门、活塞环增加防腐涂层或其它防腐措施。

目前国内可以生产沼气发电机组,满足垃圾填埋气发电需要。

如图所示为垃圾发电场填埋气体处理系统流程图。

四、垃圾填埋发电应用实例

据有关部门分析调查,中国可开发和利用垃圾资源潜力十分巨大。城市生活垃圾来自于千家万户,如果一个三口之家,每年可形成一吨生活垃圾,一吨垃圾全部发酵后,可产生的填埋气体量约为300立方米,每立方米的可燃气体能够发一度半电,即每一吨生活垃圾实际上可以给我们提供400多度的电能,这个数量,基本上相当于一个三口之家半年的生活用电。

梅州市采取CDM(清洁发展机制)综合治理龙丰垃圾填埋场,该项目2005年3月正式通过联合国CDM理事会注册,成为我国第一例成功实施的CDM项目。利用胜动4台500千瓦沼气机组,建立了2000千瓦规模的沼气发电站,于06年1月18日成功并网发电。

五、垃圾填埋气发电站投资预算及效益分析

以一个400米见方、40米深的填埋场为例,垃圾填埋量320万吨,其装机容量可达2000kW。可选用5台500GF燃气发电机组建立沼气发电站。

来源:互联网
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