垃圾填埋沼气提纯净化制车用压缩天然气技术设计方案

1、完美格式整理版辽宁省 XX 市 MSW 卫生填埋场垃圾填埋沼气提纯净化制车用压缩天然气技术方案学习好帮手完美格式整理版中国水业集团新中水投资有限公司2015 年 12 月 18日目录学习好帮手完美格式整理版1 技术条件1.1 原料气参数1.2 工艺设计参数1.3 产品气要求1.4 产品方案2 技术工艺流程2.1 工艺流程简述2.2 物料平衡表2.3 流程图3 设备数据表4 公共设施要求5 技术经济指标5.1运行能耗估算5.2劳动定员5.3投资估算5.4建设周期5.5总图学习好帮手完美格式整理版1 技术条件1.1 原料气参数本项目的填埋沼气组份取自于广东省深圳市龙岗区某垃圾填埋场填埋沼气与该场渗

2、透液处理过程中的沼气，为混合原料气作为参考。 因 XXXXXXX 垃圾场正在建设中 ，计划于 2015年底启用 ，暂时引用 ，待填埋一区封场钻井集气后再取样检测成分，再行修改确定。其他类似项目请谨慎使用 。表 1-1原料气组份序组份名称单位数值备注号1甲烷%57.3间隔 15 天三次取样平均值 （下同）2二氧化碳%37.63氧气%0.54氮气%4.45一氧化碳%0.076硫化氢mg/m152学习好帮手完美格式整理版37有机卤代物mg/m4638六甲基二硅氧烷mg/m1.339六 甲 基 环 三 硅 氧 mg/m0.2烷310八甲基三硅氧烷mg/m0.1311八 甲 基 环 四 硅 氧 mg/m

3、3.3烷312十甲基四硅氧烷mg/m0.4313十 甲 基 环 五 硅 氧 mg/m0.6烷314十 二 甲 基 五 硅 氧 mg/m0.2烷315十 二 甲 基 环 六 硅 mg/m-低于检出线氧烷316总硅氧烷mg/m6.1317温度常温18水分饱和学习好帮手完美格式整理版1.2工艺设计参数表 1-2 工艺参数序组份 单位设计范围设计值备号名称注1甲烷 %55，上偏差 55，上偏差5，下偏差 105，下偏差 102二氧 %35，上偏差 35，上偏差化碳5，下偏差 55，下偏差 53氧气 %0.5-10.5-14氮气 %5，上下偏差 5，上下偏差各 5各 55一氧 %0.1-10.1-1化碳

4、6硫化 mg/m0-50000-5000氢37有机 mg/m0-5000-500卤代3物8六甲 mg/m0-3000-300基二3硅氧烷9六甲 mg/m0-1000-100基环3三硅学习好帮手氧烷10 八甲基三硅氧烷11 八甲基环四硅氧烷12 十甲基四硅氧烷13 十甲基环五硅氧烷14 十二甲基五硅氧烷15 十二甲基环六硅氧烷完美格式整理版mg/m 0-1000-1003mg/m 0-2000-2003mg/m 0-1000-1003mg/m 0-1000-1003mg/m 0-1000-1003mg/m 0-500-503学习好帮手完美格式整理版16总硅 mg/m0-10500-1050氧烷

5、317水露 最高压力下 ， 最高压力下 ，点不高于 不高于-13 ，气温 -13，气温低于 -8时， 低于 -8时，露点低于气温露点低于气温551.3 产品气要求产品气指标见表1-3表 1-3产品气指标序项目单位指标 备注号数值1流量Nm/m实际气量随原料气中甲320628烷含量的变化而变化Nm/m3859.52甲烷浓%96度3二氧化%1.27满 足 GB18047-2000碳浓度车用压缩天然气标准4氧气%0.13满 足 GB18047-2000车用压缩天然气学习好帮手5 氮气6 一氧化碳7 硫化氢8 有机卤代物9 六甲基二硅氧烷10 六甲基环三硅氧烷11 八甲基三硅氧烷12 八甲基环四硅氧烷

6、13 十甲基四硅氧烷14 十甲基环五硅完美格式整理版标准%2%0.01mg/m0.5满 足GB18047-20003车用压缩天然气标准mg/m-本表中 “-”表示低于检3出线 （下同 ）mg/m-3mg/m-3mg/m-3mg/m-3mg/m-3mg/m-3学习好帮手完美格式整理版氧烷15十二甲mg/m-基五硅3氧烷16十二甲mg/m-基环六3硅氧烷17总硅氧mg/m-烷318水露点常压 满 足 GB18047-2000-34. 车用压缩天然气1标准19温度环境 101.325KPa, 20 温度1.4产品方案原料气经管道输送至本方案设备的入口，通过本系统的脱除硅氧烷装置 第一台压缩机的一级压

7、缩后脱除有机卤代物与硫化氢装置 二级压缩后脱碳脱氮脱水装置 第二台压缩机的一，二，三级压缩气缸逐级增压至22MPa 得到产品压缩天然气。学习好帮手完美格式整理版2 技术工艺流程2.1 工艺流程简述来自集气气柜的原料沼气首先进入本系统的入口连接法兰 。 启动空气压缩机，待空压机气压满足各控制气动阀门的工作压力停止。检查各控制气动阀门工作是否灵活正常。如果异常 ，系统将会报警及显示异常部位 ，请排除 。 否则系统将启动自动保护程序。启动第一台沼气压缩机，观察沼气压缩机的冷却，润滑等仪表是否正常以及报警和显示异常原因，请排查消除 ，否则系统启动自动保护程序 。前面一切正常后手动调节入口阀门开启角度

8、，观察流量计计量数值 ，调节到改装置的设计处理量并对原料气进行计量，计量数据存储于流量计和系统数据库两处 。 原料气经过一级过滤器 ，粗步过滤原料气中的水分 ，粗颗粒杂质，硅氧烷化合物 ，本过滤器采用了特需的填料和结构构造 ，能够有效过滤 5um 以上的杂质 ，大部分水分及硅氧烷 ，填料能够拿出处理后重复使用 。初滤后进入精滤器 ，精滤器内设置精过滤芯与超过滤芯 ，进一步可靠去除一部分水分 ，杂质 ，硅氧烷 。 本精过滤芯与超过滤芯必须定期更换 ，无法循环使用 （正常运行一般情况下 3 个月更换一次 ）。 精滤后的气体进入本系统的第一台压缩机的一级压缩气缸，增压至 0.3MPa 后经过油水分离

9、器除去气体中的油水杂质，然后进入脱硫处理装置 本系统脱硫采用A,B学习好帮手完美格式整理版两个干法脱硫塔，塔内装填一定量的本公司改进型的活性炭 ，与沼气中的硫化氢在一定的湿度 ，温度，氧含量 ，压力等条件下发生氧化反应 ，生产单质硫 （俗称硫磺 ）。 原料沼气先由 A 塔塔底进入活性炭吸附床层吸附硫化氢气体 ，使之氧化生成单质硫微粒存留于活性炭微孔中达到去除原料气中的硫化氢 。 在使用诺干时间后 （视沼气中硫化氢含量的高低 ，一般 3 5 个月）活性炭失效 ，此时原料沼气由 A 塔切换到 B 塔，不需停机连续运行 。 A 塔内的活性炭则人工排出，以 125 375 摄氏度的蒸汽或热空气对吸附饱

10、和的活性炭进行加热 ，溶解活性炭微孔中的单质硫 ，以液态形式从活性炭中分离开来 ，经水冷却后得到单质硫 （硫磺）， 可作为化工原料出售 。 活性炭则活化再生恢复性能重复使用 。 忽略磨耗不计 ，运行成本几乎为 0。 既经济又环保 。故本系统脱硫装置AB 两塔循环使用完成不间断的去除沼气中的硫化氢气体工作任务。在本阶段同时脱除有机卤代物。脱硫气以 0.25-0.3MPa的压力进入第一台沼气压缩机的第二压缩气缸内压缩，增压至 0.8MPa压力，流经冷却器冷却 ，经缓冲罐缓冲凝析出部分水，再经过滤器过滤 ，从脱碳系统A 塔塔底进入A 塔分子筛床层， A 塔底部和顶部的阀门都处于开启状态；净化后气体从

11、 A 塔塔顶流出 。 B 塔塔底和塔顶的阀门 ，均压阀门 ，真空再生阀门都处于关闭状态。由于吸附塔经过精密的计算 ，保持了脱硫气在塔内的流速及流场的分布规律 ，从而保证了脱硫气中二氧化碳气体的可靠学习好帮手完美格式整理版吸附 ；经过一段时间的吸附后，随着塔内温度的升高，塔内气体流场的规律变化等因素的影响，分子筛吸附饱和 ，CO2 气体随同 CH4 气体一起进入后端流程导致 CO2 气体含量超标而不合格 ；此时系统自动关闭 A 塔的塔底和塔顶的阀门 ，同时开启 B 塔塔底和塔顶阀门及 A 塔塔顶的泄压阀门 ，脱硫气从 B 塔塔底进入 B 塔的分子筛床层吸附 CO2 气体，净化后气体从 B 塔塔顶

12、流出 。 A 塔塔内 0.8MPa 压力经泄压阀向外界泄压到常压后自动关闭 ；同时开启 A 塔的真空阀门，真空机组启动工作抽取吸附于分子筛微孔中的CO2 气体 。抽取完成后 ，真空机组停止工作 ， A 塔真空阀门自动关闭 ，位于 A,B 两塔中间的均压阀门自动开启，B 塔塔顶的一部分合格气进入A 塔使 A 塔带有一定压力从而为下一个循环做好缓冲准备；B 塔经过一段时间的吸附后饱和，净化气不在合格，系统自动切换回A 塔吸附 。 由此周而复始往复循环的交替工作，完成 CO2 气体去除任务 。 本方案抽取后的CO2气体纯度达到98.3% ，可以收集再利用，本装置为直接排放大气中 。本方案脱碳系统的分

13、子筛采用国产上海嘉定分子筛，经本公司与分子筛厂家在原来的基础上改变配方优化 ，专利所有权属两家共同。分子筛经过一段时间的使用后 ，性能将会降低 ，（ 一般在 6 个月左右 ，具体视原料气的影响而有些差距）此时应停机2-4小时，把 A,B 塔内的分子筛放出来，新的 （或活化后的）分子筛重新装填塔内重复使用。分子筛装回后 ，学习好帮手完美格式整理版启动真空机组抽取进入系统内的空气，不需要购买N2 置换 。 失效或性能降低的放出来的分子筛经400 450 摄氏度温度翻炒去除杂质 ，从而得以活化恢复原有性能重复使用 ，运行成本极低 ，忽略磨耗不计，几乎为 0 成本，既经济又环保 ；且价格便宜 ，容易获

14、得 。0.75-0.8MPa 压力的脱碳气经过滤器过滤后进入本系统的第二台沼气压缩机第一压缩段的气缸内压缩，本级压缩段分两个气缸，一级气缸由入口0.75-0.8MPa增压至1.6MPa, 经冷却后进入二级气缸增压至 3.2MPa 压力再次冷却进入分离器（本压缩段由于压力较高 ，温度较高 ，故采用有油润滑。后面相同）分离润滑油油雾及产生的机械磨粒 。 第一压缩阶段后 3.2MPa 压力的脱碳气进入第二压缩段的一级气缸再压缩至 6.4MPa 压力 ，冷却后进入二级气缸再次压缩至 12MPa 压力 ，再次冷却除去油雾及机械杂质。 第二压缩段12MPa压力的脱碳气进入第二台压缩机的第三压缩段一级气缸继

15、续增压16MPa压力 ，再次冷却进入二级压缩气缸增压到22MPa, 冷却除去油雾和机械杂质得到产品压缩天然气CNG 。 加臭后用专用 CNG 软管输送至CNG 长管拖车外运。2.2物料平衡表学习好帮手完美格式整理版2-1物料平衡表 （按 1500Nm/h计算 ）气体原料气产品气排放气组份甲烷二氧化碳氧气氮气一氧化碳硫化氢有机卤代物%Nm3%Nm3%Nm357.99.20.83859.852.6246.876537.1.277.162898.73556.837656420.57.50.1399.870.009757.490254.4298661.3264.680.00.0171.0599.990

16、.000101.0498955152mg/m0.5 mg/m3151.5mg/m3346mg/m30 mg/m346学习好帮手完美格式整理版mg/m3六甲1.3mg/m30mg/m31.3mg/m3基二硅 氧烷六甲0.2mg/m30mg/m30.2mg/m3基环三硅氧烷八甲 0.1mg/m30mg/m30.1mg/m3基三硅 氧烷八甲 3.3mg/m30mg/m33.3mg/m3基环四硅氧烷十甲 0.4mg/m30mg/m30.4mg/m3基四硅 氧烷十甲 0.6mg/m30mg/m30.6mg/m3基环五硅氧烷十二0.2mg/m30mg/m30.2mg/m3学习好帮手完美格式整理版甲基五硅氧

17、烷十二-mg/m3-mg/m3-mg/m3甲基环六硅 氧烷总 硅6.1mg/m30mg/m36.1mg/m3氧烷注：排放气通过高空排放管到大气中学习好帮手完美格式整理版工艺流程简图学习好帮手完美格式整理版设备效果图见下（1.2）压缩机参图学习好帮手完美格式整理版学习好帮手完美格式整理版3. 设备数据及材料表本项目一 压缩机及脱硅氧烷单元、活性炭脱硫脱有机卤代物单元 ， PSA 脱碳脱水单元 、仪表与 PLC 远程中央控制系统、循环冷却水及配电系统于同一底座上面。二压缩机单独成一撬装 。 本项目标定总功率为480KW,( 其中 1# 压沼气缩机功率 220KW, 二号沼气压缩机功率160KW,

18、压缩空气功率7.5KW, 真空机组功率75KW, 冷却水功率4KW, 其他辅助功率学习好帮手完美格式整理版10KW) 总质量约 42 吨，一撬体积为 ： 12 米 *3.2 米*2.9 米（长 * 宽*高）。二撬体积 6 米 *3.2 米 *2.3 米。 所有电器设备一律作防爆处理 ，放散装置均设阻火器 ，防雷接地系统完整，均按照国家相关标准和规范 、安全要求进行设计 。本方案需业主方配备 750KW 的沼气发电机或 750KVA 的市电电源，最低 15 米 *10 米的平整硬化地坪一块 ，如果条件许可，可增加一网络 ，方便本公司远程协助 。设备名称钢结构底座沼气压缩1# 机沼气压缩2# 机型

19、号规格数量重量备注12 米 *3.2 米1 件约 3.5吨见设计*0.5 米加工图设计图，说明定制1 台约 12吨书，产品合格证设计定制1 台约 11吨图，说明书，学习好帮手不锈钢防爆热式沼气流量计不锈钢防爆气动紧急切断阀旋风拉西填料过滤器，精过滤器缓冲罐干法脱硫装置过滤器旋风拉西完美格式整理版产品合格证说明DN 2201 件约 25KG书，合格证说明DN 2201 件约 50KG书，合格证设计DN 6002 件约 280KG图，合格证约 180KG/设计0.6M33 件图，合件格证DN组件 1设计约2.5吨图，合1200*2000套格证DN 1593 件约 100KG/合格证件DN 1001

20、 件约 60KG设计学习好帮手完美格式整理版填料过滤器PSA 脱碳装置防爆真空机站防爆电器柜防爆 PLC中央远程控制柜防爆在线成分检测仪表防爆空气压缩机防爆泄漏报警仪仪表标气图，合格证DN设计约 5 吨组件 1套图，合1200*2000格证定制组件 1套约6吨合格证定制组件 1 套约 500KG合格证定制组件 1 套约 450KG合格证定制2 台约 80KG合格证0.325M3/mi1 台约 200KG合格证n2台约 2KG/台合格证若干合格证学习好帮手完美格式整理版动力一览1# 沼气压缩机：主驱动电机220KW2# 沼气压缩机 ：主驱动电机160KW冷却水泵电机4K W气体冷却电机10KW空

21、气压缩机 : 7.5KW真空机组：前级泵30KW中间泵12KW主泵22.5KW其他辅助功率10KW总标定动力功率： 480KW注 ：1：建议业主方改为3 台套处理36000Nm/d原料气 ，每台处理量为12000Nm/d,高峰气量时三台同时运行，低谷气量时一开两备，灵活机动 ，满足各种不同的气量工况。2：沼气发电机组建议业主方选用2 台 400KW ，以满足不同的产气工况。4 共设施要求4.1电力系统学习好帮手完美格式整理版电压等级： 380/220V AC10%三 相五线制频 率 ： 5 0H z容 量 ： 750KVA 或 750KW 沼气发电机组一台4.2站场建设4.2.1站场选址参考

22、GB50028-2006城镇燃气设计规范。4.2.2进出垃圾场至本站场的道路需满足40 呎集装箱拖车行驶及转弯半径要求 。4.2.3本站场根据现场场地条件 ，设计本站场在位于* 前占用一块 15 米*25 米空地一块 。4.2.4本站场参照 GB50028-2006城镇燃气设计规范之 7 压缩天然气供应 建设基础设施 。该 15米*25米场地平整硬化 ，在该硬化场地上建设一15米*10米的钢结构敞开式净化制气厂房，安装本净化提纯装置及预留一长管拖车充装位置。剩余 15 米 *10 米平整硬化露天 ，作为待充装长管拖车停靠泊位。4.2.5本站场消防设施参照 GB50028-2006 城镇燃气设计

23、规范外尚应符合国家现行的有关标准的规定。注：如果选用单独 12000Nm/d 的处理量三台设备共同承担，站场建设另行设计规划学习好帮手完美格式整理版5 技术经济指标5.1运行能耗估算电能消耗 :电价应各地区域不同而不同，这里以XXX市工业用电电价0.893 元/KW/h计算 :0.32KW/h/Nm3 x0.893元 /KW/h=0.28576 元/Nm3分子筛活化热能消耗：、 按 6 个月活化一次计算：12000MJ 6( 个 月 ) 30 （ 天 ） 36000Nm3/d0.00185MJ/Nm3=1.85KJ/Nm3;按沼气燃烧热值5200KJ/Nm3计 算 :1.85KJ/Nm3 52

24、00KJ/Nm30.00036Nm3按原料沼气 0.2元 /Nm3计 算 :0.00036Nm30.2 元 /Nm3=0.000072元 /Nm3】 每 天36000Nm3/d0.000072元 /Nm3=2.592元 /d每月30 天2.592元 / 天 =77.76元/ 月（上面 12000MJ为本公司多次分子筛活化数据）活性炭再生热能消耗：（按 3 个月再生一次计算）接近分子筛活化消耗热能，每月按 80 元计算润滑油消耗 ：5g/h一次水消耗 ：忽略不计 （由于本系统采用闭式水循环强制风冷 ，几乎无消耗水 ）5.2 劳动定员学习好帮手完美格式整理版场站的劳动定员取决于运行管理的工作量及操

25、作人员的水平，同时也可由有关劳动部门视具体情况而定 。 根据本项目自控设计水平和日常运行管理工作量 ，对于定员的编制建议见表 5-2 ：表 5-2劳动定员序号岗位定员备注1管理12操5三班三运转 ，2 人/ 班，交作，错编制 ，合理工作休息维护合计65.3投资估算本投资估算为垃圾填埋沼气精制天然气站区的建设投资，不包括 :地基处理 、提纯净化钢结构厂房 、供变电 、土地投资等费用 。 现分项描述如下 ：5.3.1投资收益估算 ：XXX 日处理 500 吨生活垃圾提纯天然气经济效益分析项目收入 ：500 吨生活垃圾日产出甲烷含量在50% 的沼气 3.6 万立方米，（每吨垃圾每小时产气2.5 4

26、立方取平均值日产沼气量72 立方）可以提纯出 1.8 万立方米。每立方生物天然学习好帮手完美格式整理版气售价 ：每标方 最低门站价 2 元（用于民用做分布式能源站以便获取国家相应政策补助 ）生物天然气年销售收入： 18000 立方 2 元 365 天 1314万元生物天然气年提纯成本：每方 .3572 元 36000立方 365 天 469.3608 万元，生物天然气年纯收益 ： 844.6392 万元注：本方案二氧化碳未加以回收利用 ，如果需回收利用，可按下进行风险分析 ：每立方沼气含有二氧化碳37% ，增加一套制冷设备投资80 万元 。 日产液态二氧化碳14.76 吨，每吨门站价1000元（市场价 1500