工业废水处理沼气发电系统的优化配置

1、沼气发电厂是以沼气为燃料.沼气是废水中可以降解的有机物在降解过程的一种副产品.原生沼气含有少量的有害成分和水分,严重的影响燃气发动机的运行.沼气预处理系统被.声明：本文档由山东电建(sddianjian)上传到豆丁网(docin )，假设有侵害您的权益，请发站内消息。工业废水处理沼气发电系统的优化配置广东东莞康达新能源科技燃气动力部、技术中心前言随着全球经济的高速增长，能源和环保问题日益突出。一方面，化石能源日渐枯竭，世界正面临巨大的能源压力；生存环境日渐恶劣，世界正面临巨大的环境压力。另一方面，又有巨大的能源被白白地浪费；有大量的有害物质被肆无忌惮地排放。能源和环境已经成为世界最重要的事情！

2、“节约能源，减少排放在很多国家被列为“根本国策。沼气的充分利用，是其具体措施之一。沼气发电在兴旺国家已有几十年的历史，目前在世界各地受到广泛重视和积极推广。如美国的“能源农场、德国的?可再生能源促进法?、日本的“阳光工程、荷兰的“绿色能源等。我国也非常重视，在?农业法?、?节约能源法?和?可再生能源法?等一系列国家重要法律法规中，都对沼气利用提出了明确规定。沼气利用工程是获取绿色能源、治理环境污染的更为经济实用的手段。从我国沼气产量潜力、发电技术水平、市场需求和政策导向的开展趋势来看，沼气发电产业将有突破性进展。发电是沼气的最正确利用途径，目前已在全国各地广泛开展；沼气发电是一个系统工程，它包

3、括沼气处理系统、沼气发电系统、静音系统、火炬系统、电力上网系统以及系统配套设施等多项单元技术的组合，也涉及到国家对沼气发电的扶持政策和技术法规等。剖析国内已有的沼气发电工程，借鉴兴旺国家的沼气发电技术和经验，以及充分研究和利用国家对可再生能源的政策导向等，进行对沼气发电及其配套系统进行优化研究和应用，已成为业界日益关注和探讨的重要课题。1、沼气预处理系统1.1 系统功能：沼气的主要成份是甲烷和二氧化碳。它们都是无色无味的。带气味的物质来自于微量成份，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4070%，二氧化碳为3060%，微量成份约

4、为1%。沼气发电厂是以沼气为燃料。沼气是废水中可以降解的有机物在降解过程的一种副产品。原生沼气含有少量的有害成分和水分，严重的影响燃气发动机的运行。沼气预处理系统被安装在燃气发电机组进气管路前端。它是沼气发电工程的非常重要的设备。康达公司?QC-03?预处理系统是根据沼气的特性，参考国外气体处理系统的设计数据，结合我国的实际工程经验，自主开发的一种沼气发电工程的气体预处理设备。该系统有处理300Nm3/h3000Nm3/h气体的多种规格配置。该系统具有平安可靠，在线运行时间长，安装维修方便，运行本钱低等优点。其过滤功能降低固体粉尘杂质含量；其多级脱水功能降低气体水分含量；其冷冻功能使得气体中的

5、有害气体冷凝析出；其气体温度调节功能使气体输出温度适应燃气发动机的需要；系统所配气体在线检测可及时检测气体的成分可选；系统采用先进的控制方法，气体出口的压力、温度稳定；气体的流量根据发电机组的要求自动跟踪；具有超压、超温报警和保护功能，保证系统平安可靠长期运行；匹配的气体预处理装置可以对发电机组进行定热值运行控制，提高机组的稳定性和保护气体收集系统。1.2沼气预处理系统的特点：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；系统全自动控制，无需人值守

6、；系统设置自动/手动切换，自动方式可由发电机组控制其运行和用气量；采用防腐设计，确保设备长期运行。1.3 预处理系统工艺图和工作原理：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：每套完整的装置由一套前置气液别离、粉尘去除系统，经过别离后气体中的大量冷凝液和粉尘被别离出来，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正确工况。后置冷却采用双通道逆流冷却方式，可最大效率的热传导，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别离，填

7、埋气进一步的干躁，气体中的酸性气体和硅化和物被根本别离。经过冷冻别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3微米。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拟低，为了使气体适应燃气发动机的需要，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。?QC-03?气体预处理系统处理后的气体主要指标：序号符号名称数据备注1H2S硫化物总量600ppm2Cl-氯化物40ppm3NH3氨水30ppm4Dust固体粉尘3um2mg/Nm35T气体温度2535oC可调6相对湿度40% 附典型燃气发动机对沼气的压力、温度和杂质要求：序号

8、符号名称数据备注1P压力820kPa2T温度1040 oC3O2氧气2%4H2S硫化物总量600ppm5Cl-氯化物48ppm6NH3氨水33ppm7Dust固体粉尘5um5mg/Nm38相对湿度80%1.5 系统的控制和平安设计 ：系统采用可编程控制器 PLC控制，具有数据采集、在线检测、报警和停机功能。提供标准的数据通讯端口。系统实行无人值守、全自动运行功能。1系统控制点：下表给出了系统在线监测点：序号符号名称检 测 位 置处理方式1mm滤液水位气液别离器上限报警2T温度系统入口上下限报警加压分机出口上下限报警后置冷却出口上下限报警冷冻交换器出口上下限报警系统出口上下限报警3P压力系统入口

9、上下限报警加压分机出口上限报警系统出口上下限报警4V流量系统出口流量计算5%氧气含量系统出口上限报警6%甲烷含量系统出口下限报警2平安保护功能：系统设有氧气浓度高于设定值报警信号或停机；系统设有甲烷浓度低于设定值报警信号或停机；系统设有出口气压超压报警，并自动启动火炬旁路系统；系统设有阻火器；系统电机、电源开关等均采用防爆器件。3系统控制：预处理装置会采集并传输以下信号给电站集中控制室：气体入口压力、温度、氧气浓度；气体出口压力、温度、流量；远程集中控制室可以通过远程指令启动或者停止系统；系统自动负荷卸载，如果发动机减负荷，系统按预定的程序进行变频降负荷。；当发电机发生故障，那么断开供气管路，

10、自动停机。2、发电系统沼气在经过气体预处理系统处理后到达机组对气体的要求，可以直接进入机组进行发电。目前，在沼气发电工程中，以进口品牌为主，高斯科尔、颜巴赫、卡特比勒、瓦克夏、道依茨等。国产机组虽然性能方面存在一定差距，但价格低廉，仍有相当市场份额。在选择机型和规格时，充分考虑以下因素：1根据沼气产量选择适宜的装机容量，防止设备闲置或沼气浪费；21000KW左右的机组，市场占有率最高，性价比也是最高的，维护、维修、保养费用比拟低；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。比方一台1000KW加一台500KW，便于在气量变化较大时

11、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气体纯洁时，或者气体处理得当时，机组一个大修期可达5000060000小时，一般可达3000040000小时，但有些机组只达1000020000小时；7沼气中含有微量的腐蚀性成分，对机油造成污染，其消耗量比使用天然气时要大，机油是一种主要的消耗品，在运行本钱中占有一定份额。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，特别注意耗材，比方火花塞价格。直接关系到运行费用；9齐全的零配件储藏可大大缩短停机时间，增加发电量；10维修队伍能

12、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。3、静音系统在发电机运行期间，还需要装配静音系统，以降低噪音污染。静音系统一般分为机房消音工程和集装箱两种。电站寿命较长，或者外部环境较恶劣的，一般采用室内静音工程。这种方式有利于发电机组的运行、维护、保养及维修。宽敞的空间能给机组提供更好的工作环境，运行费用也较低。集装箱式静音箱，便于移动，减少不动产损失，也被广泛采用。静音箱没有太高的技术含量，主要本钱在于材料和人工。随机配备的进口静音箱价格十分昂贵。康达公司已有6年制造静音箱的经验，依据进口机组静音箱的设计标准，采用国内优

13、质材料，以标准的40英尺集装箱为根底，以低本钱到达国际水准。4、火炬燃烧系统4.1功能火炬燃烧系统是温室气体减排以及平安生产和防止环境污染的必备设备。将“多余的沼气完全燃烧；将沼气中易燃和有害物质尽可能完全地转变为无害物质； 4.2主要结构配置1火炬燃烧头：保证在不同排放工况下平安地燃烧掉“多余的沼气，稳定燃烧、抗强风不脱火。宜选用热性能好、抗疲劳能力强、抗高温腐蚀并能适应温度急剧变化的材料，常用1Cr18Ni9Ti。2管道阻火器：有效防止回火事故。3电子点火引燃系统：能迅速、平安地点燃放空沼气。4.3控制原理1全自动控制采用压力开关对主管内气体进行检测，当检测到管内沼气压力大于设定压力时，给

14、出启动控制器信号，自动进行电子点火。然后由火焰监测仪对引火是否燃烧进行监测。假设出现熄火，会自动重新点火，保证设备平安，生产平安。2全半自动控制当压力开关出现故障需要紧急放空时，可采用现场或远程半自动控制。 5、效劳沼气的产生是连续的，而气体的储存非常有限，所以，当有“多余的沼气时，只能放空燃烧。因此，发电设备的在线率非常重要，停机的代价很大。一方面选择性能优良的机组，减少停机次数；另一方面，考虑有良好的售后效劳，及时响应，尽快修复，缩短停机时间。售前指导承当售前的技术咨询和配套指导，及时解答用户在设计、选型阶段遇到的疑问，提供相关技术支持，提供最适宜的配置方案。计算装机容量；估算投资、运行和

15、维护费用；机房布局与根底图；提供估价；开展维护、保养、操作方面的培训等。售后效劳有快速反响的售后管理系统，拥有经过专业培训、经验丰富的工程技术人员，建立用户档案，定期回访。零配件、耗材供给纯粹配件，储藏充足，价格合理，效劳周详是连续高效运行的可靠保障。6 总结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，也大大提高了系统运行的平安、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，应在系统配置时要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，市场需要大量的模块化的，能够适应各种恶劣条件的，廉价的现场气体净化处理系统，保障发电机组的平安稳定运行；2如何降低小功率机组的本钱，提高小功率机组的性能，以使中小规模的废水处理工程也能得以实施；3设备的维护频率需要降低，维修时间需要缩短。高在线率是降低本钱