垃圾填埋气发电方案.doc

垃圾填埋气发电方案一、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810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。（一）、投资估算表如下：项目分项目名称单位数量单价（万元）估价（万元）直接工程费电气部分1500GF1-RZ发电机组台51135652站用电低压配电屏台21.533低压电缆米6000.02124直流启动电源台11.51.55S9-M/3250kVA变压器台130306高压开关柜台38247高压综合保护系统套12020土建部分1发电机房 m23000.09272高低压配电室、控制值班室、休息室、配件室等附属厂房m21800.0712.63循环水泵房m2500.073.54循环水池m33000.04125电缆沟、排污沟56机组基础、消音器基础、变压器基础m3500.073.5冷却部分1循环冷却水泵台3132玻璃钢冷却塔台210203管线、阀门等套155工艺部分1排气管线及消声器套51.262消防系统（防火栓及消防水管线）套1553气体处理（脱硫等）套13030电站安装调试费台5525预备费37 勘查设计费25 总投资875 （二）、效益分析1.年总运行成本垃圾填埋气发电机组运行功率按450kW，年运行时间按300天计算则：年发电量：450kW24h330天5台1782万kWh年运行成本：包括人工、机油、维修及配件、管理、不可预测等费用，折合单位发电成本为0.1元/度。年总成本费用：1782万kWh0.1元/kWh178万元2.减排量及效益计算：以垃圾填埋气发电项目，由于其主要成分为甲烷，主要由以下反应式：CH4+O2 CO2+H2O 根据有关折合标准煤及排碳系数：种类折标准煤系数排碳系数数值单位数值单位煤1tce/tce0.7106t-c/tce电0.399tce/MWh0.2268t-c/MWh油1.429tce/toe0.8809t-c/toe天然气0.00133tce/m30.0005908t-c/m3其他1tce/tce0.7106t-c/tce注：1）tce吨标准煤； 2）toe标准油 3）t-c吨碳从表上可知：年电量折合标准煤=年发电量0.399=17820MWh0.399=0.711万吨年电量折合排碳量=年发电量0.2268=17820MWh0.2268=0.404万吨减排收益（按8美圆/吨碳计算）：0.404万吨8美圆/吨8元/美圆=25.8万元3.年发电效益（电价按0.50元计算）年发电总量：1782万kWh。年发电收入：1782万kWh0.5元/kWh890万元年发电收益年发电收入年运行