垂直井垃圾填埋气收集技术在发电方面的应用—2010新项目.doc

垃圾填埋沼气发电过程中垂直集气井收集技术的应用 郝伟，李海刚 西安易飞明达可再生资源利用有限公司 垃圾填埋沼气发电过程中垂直集气井收集技术的应用 郝伟，李海刚 (西安易飞明达可再生资源利用有限公司) 摘 要: 本文主要介绍了垃圾填埋气发电过程中垂直集气井收集沼气技术的应用。通过此技术可以大幅提高垃圾填埋沼气发电过程中的沼气采气效率。 关键词: 垃圾填埋 沼气发电 垂直井 沼气收集技术 采气效率 前言 我国近年来经济快速发展，人民的生活水平也随之不断提高，城市生活垃圾量迅猛增加。卫生填埋处理生活垃圾是我国目前最普遍采用的处理方式。生活垃圾经卫生填埋后，会产生以甲烷及二氧化碳为主要成份的填埋气（或称为沼气，英文缩写为LFG）。若不进行适当的收集排放处理，填埋气体会在填埋场内积累、向外泄漏、扩散或在土壤中迁移，容易引发垃圾堆体崩塌并对周围环境和人类健康造成危害和不良影响。当甲烷达到一定浓度时，会引起爆炸和火灾；还可能引起地下水硬度升高；填埋气中的甲烷向大气排放和扩散会引起填埋场及周围植物因根区缺养而死亡和加剧全球气候变暖；填埋气中的微量有毒气体对人类的主要器官造成损害等。 另一方面，由于沼气中甲烷的含量一般为50％左右，其热值约为天然气的一半，与城市煤气相当，是一种可以回收利用的资源。但国内垃圾填埋场一般是采用对空排放以消除安全隐患，这样除了浪费资源外，更对环境及民众健康造成不良影响。 所以，城市生活垃圾综合处理厂沼气收集利用已经成为国家环境保护总局的重点环保工程；国务院及国家发展和改革委员会也多次强调发展可循环经济及促进城市垃圾处理资源化的要求，利用城市生活垃圾所产生的沼气进行收集利用已被国家列为资源综合利用的鼓励行业，成为国家改善能源结构的重要组成部分； 近几年，随着能源和资源短缺问题日益严重，人们越来越重视垃圾填埋气这一可再生资源。只要垃圾填埋场具备一定的条件，垃圾填埋气就可以得到有效的利用。 目前常用的垃圾填埋气再利用方式有以下几种： 1、作为锅炉燃料 2、用于发电 3、作工业或民用燃气 4、作汽车燃气 5．作渗滤液蒸发的燃料 6．其他方式，主要包括制造燃料电池、甲醛产品及轻柴油等 不论采用哪一种再利用的方式，都必须要先将填埋气透过抽气井从填埋层里抽出来。抽气井可分为垂直井和水平横井两种，各有其适当的使用时机。这两种抽气方式应用均具有超过10年以上的实际经验。 沼气的收集系统由收集井、集气柜、输气管道和抽气泵站等组成。在垃圾填埋厂内每隔一定间距布置直径200mm竖井，安装收集管道，在管道的外围填充砾石。将各竖井集气管用排气管水平连接，即可实现气体回收。在抽气泵的作用下，集气井内呈微负压状态，填埋场内产生的气体，借助压差流向特定的收集井，通过输气管道引至集气柜后，再集中输往抽气泵站。城市生活垃圾综合处理厂60~80%，达到国际先进水平。 基于收集系统需能迅速有效地收集填埋气，我们所规划的收集方式采取主动集中式集气方式，即使用鼓风机主动抽气，使气井内产生低压真空区，填埋气自气井的多孔管流入。在有效控制之下，流入气井中，再由几个气井汇成一个沼气收集站，再由此沼气收集站将沼气输往预处理系统及发电系统，进行处理再利用。 抽气系统规划 我们所规划设计之沼气抽取系统将涵盖所有的填埋场范围。除了沼气收集站外，所有相关设施如沼气井、沼气收集及输送管道等都埋于地面下。这些设备遍布个填埋场区域，以确定填埋场关闭后仍能继续正常运作。 沼气收集井的位置是根据其有效收集半径可达范围而定，依据我们过去的经验，每口气井的距离以40～60米左右为最佳（平均采用50米）。而大约每8~12个气井汇集成1个沼气收集站来负责控制及输送。沼气收集站的另一主要功能在于平均分配各井的真空抽取压力。气井的布置图如下所示： 沼气抽取系统主要由以下的主要单元组合而成，功能说明如下： 沼气收集及输送系统 包括沼气收集井、集气站以及输送管线。主要功能为收集并输送沼气到发电处理设备。 冷凝水分离器 冷凝水分离器设置于发电设施范围内，它主要的功能在于去除沼气中的水份，并进一步的保护避免由输送的沼气碰撞时造成浓缩分离装置金属表面的成份剥落、冲击，造成鼓风机的损害。 鼓风机 鼓风机主要的功能是提供抽取沼气的吸力，将沼气抽送到处理设备。鼓风机是全年每天24小时连续操作运转的。 沼气前处理系统过滤器 本装置包括过滤器和干燥机两个主要设备。过滤器的功能在于过滤沼气中粒径大于0.4 μm的粒状污染物，以避免沼气中的污染物进入发电系统中造成发电机引擎的损害。经过滤后之沼气，已完全除去损害性之颗粒状固体物。干燥机则将沼气干燥降温，使含水率和温度合乎发电机的技术要求，且其组成成份不变，不影响发电之效率