生活垃圾卫生填埋场填埋气制燃气项目-技术方案

1、市生活垃圾卫生填埋场填埋气制燃气项目技术方案编校审制：对： 核：目 录项目概述 。.。.。.。 .。.。 .。.。.。 .。 .。.。.。.。.。.。.。.。31.1. 项目名称 。.。.。 .。.。.。.。.。.。 .。.。.。.。. 3 HYPERLINK l _TOC_250003 1.2. 装置名称 。.。.。 .。.。.。 .。.。 .。.。 .。.。 .。31。3。 项目基本情况 .。.。 .。.。.。.。 .。 .。.。.。.。.。 .。.。 31.4。 原料气条件 。.。.。.。.。 .。 .。.。 .。.。.。 .。.。 .。.。 3 HYPERLINK l _TOC_250

2、002 。 产品气指标城镇燃气分类和基本特性 GB/T13611-2006 。.。4 HYPERLINK l _TOC_250001 。 设计规程、规范和标准 。 .。.。 .。.。 .。.。.。 .。.。 .。.。4 HYPERLINK l _TOC_250000 2. 工艺方案选型 。.。.。.。.。 。.。 .。.。.。.。52。1。 工艺流程简图 。 .。 .。.。.。.。 .。.。.。 . 52。2。 工艺流程简图 。 。 。.。.。.。.。.。.。.。.。 52。3。 系统简介 .。 .。 .。.。 .。.。.。 .。 .。 62。3.1. 罗茨风机 。.。.。.。 .。.。 .。

3、62。3.2。 干式脱硫 。 .。 。.。 .。 .。.。 .。 .。 .。.。 62.3。3. 双皮膜储气柜 .。 。 .。 .。.。 .。 。.。.。 .。.。.。 62.3。4. 原料气压缩机 。 .。.。 。.。.。.。.。.。 .。.。 .。82.3.5. PSA 脱碳系统 。.。.。.。.。 .。.。.。.。.。.。 .。 .。.。 . 9 PAGE 142.3.6。 吸附剂 。 .。 .。.。 。 .。.。 .。 .。 .。 .。 .。 .。 112。3.7. 控制系统及控制软件 。.。 .。.。.。.。.。 .。.。 .。.。 .。 . 123。 装置配置清单及价格 。 .。.

4、。.。 .。 .。 .。 。 .。.。 161。 项目概述1。1. 项目名称浏阳市生活垃圾卫生填埋场填埋气提纯制城镇燃气项目装置名称沼气变压吸附回收甲烷装置(51-3 VPSA）项目基本情况本装置是以浏阳市生活垃圾填埋场产生的填埋气为原料,采用变压吸附技术，通过利用吸附剂的选择吸附，一次将原料气中的除 CH4、N2、O2 以外的杂质吸附掉，直接分离出 CH4，其质量要求达到城镇燃气分类和基本特性-GB/T136112006天然气 12T 3 号试验气技术指标要求的燃气产品气，经储气柜缓冲后送出界区。原料气条件本装置以垃圾填埋气为原料，采用 51-3 VPSA 流程变压吸附 CH4 提纯技术，从

5、垃圾填埋气中提纯分离出满足城镇燃气分类和基本特性GB/T13611-2006天然气 12T 3 号试验气的合格生物质燃气,然后经管道输送至用气终端。解析气主要成分为CO2，直接高点放空。原料气性能指标CH4： 50 CO2： 46。71%N2： 2。59O2: 0。7H2S： 500ppm气体流量: 12000m3/d(标态） 温度： 30401.5。 产品气指标城镇燃气分类和基本特性 GB/T13611-2006CH4 91%H2S 6mg/m3 CO2 3水露点 20 压力 0.35MPa温度: 20401。6。 设计规程、规范和标准符合现行使用的有关国家标准以及部颁标准，使用标准和规范包

6、括（不限于）：工业企业厂界环境噪声排放标准（GB12348-2008)类标准城镇燃气设计规范（GB500282006）原油和天然气工程设计防火规范（GB50183-2004)输气管道工程设计规范（GB50251-2003)工业与民用电力装置的接地设计规范（GBJ6583)工业企业噪声控制设计规范（GBJ8785）天然气集输管道施工及验收规范(SY/T04662010）爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范（GB50058-2000）爆炸性气体环境用电气设备 第 1 部分：通用要求（GB 3836。12000）爆炸性气体环境用电气设备 第 2 部分:隔爆型(GB3836。2-2000）爆炸性气体环境

7、用电气设备 第 3 部分：增安型（GB3836.32000）电气设备安装工程施工及验收规范（GB5025896)大气污染物综合排放标准（GB16297-1996）钢制压力容器GB1502011机电产品包装通用技术条件GB/T1338492运输包装收发货标志GB638886石油化工企业工艺装置设备平面布置设计通则SHJ112000石油化工企业建筑设计规范SHJ17-2000石油化工企业设计防火规范(1999 年局部修订 GB50160-92）工艺方案选型。 工艺流程简图来自垃圾填埋场罗茨风机升压水洗除尘干式脱硫系统双皮膜储气柜原料气压缩机气液分离罐PSA 脱碳系统水环真空泵排空。产品气缓冲罐。2

8、。2。 工艺流程简图垃圾填埋场产生的垃圾填埋气首先通过罗茨风机的抽采主动收集，收集来的填埋气通过罗茨风机升压至 20kPa 后;通入水雾除尘系统将填埋气中的粉尘除去；然后将填埋气通入干式脱硫系统将 H2S 脱至 3ppm 以下;脱硫后的填埋气储存在 2500m3 的双皮膜储气柜中均氧并储存；填埋气通过原料气压缩至0.8MPa，并经过后端的原料气分液罐缓冲分液；升压后的填埋气通过 5-13 VPSA 变压吸附系统将除 CH4、N2、O2 以外的杂质气体除去；提纯后的产品气经过两个 100m3 的钢制储气罐储存;最后通过产品气通过调压后送出界区.PSA 吸附装置的解析气通过逆放、抽真空排空处理.2

9、.3。 系统简介2。3。1. 罗茨风机型 号:ARD-125;系统数量：2 套，一用一备； 吸入风量：500Nm3/hr； 升压能力：29。4 kPa；配套电机：11 Kw材 质:铸钢设备配置说明：罗茨风机为国产知名品牌(国内排名前 5 位），配防爆电机，适用于爆炸性气体环境使用。罗茨风机所配电机采用变频调速，每台电动机配单独的 ABB/西门子变频器。具有从最大负荷到允许最低负荷范围安全连续运行的能力，以满足发电机组 负荷变化的要求。罗茨风机采用风冷方式,配有逆止阀、柔性连接、进出口设检修用阀门。2.3。2. 干式脱硫将含有 500ppm H2S,原料气经过干式脱硫塔脱脱硫至 3ppm。本装置

10、精脱硫工序由两台脱硫塔组成。脱硫塔内装填氧化铁固体脱硫剂.该脱硫剂具有很高的脱硫活性和硫容 ,其中在常温下具有脱硫活性的主要成分为： Fe2O3.H2O 和 -Fe2O3.H2O。当沼气通过床层时 , 沼气中的硫化氢与脱硫剂接触反应生成硫化铁:Fe2O3.H2O+3H2S= Fe2S3.H2O+3H2O。2.3.3. 双皮膜储气柜（1）设备介绍双膜干式贮气柜由外膜、内膜、底膜和混凝土基础组成，内膜与底膜围成的内腔用于贮存沼气，外膜和内膜之间气密。外层膜充气为球体形状。贮气柜设防爆鼓风机,风机可自动调节气体的进/出量，以保持气柜内气压稳定。内外膜和底膜均由HF 熔接工序熔接而成，材料经表面特殊处

11、理加高强度聚酯纤维和丙烯酸脂清漆。贮气柜可抗紫外线、防泄漏，膜不与沼气发生反应或受影响，抗拉伸强度强，适用温度为-3070。附属设备与控制要求（a）在进出管道上设置冷凝水器，以收集贮气柜中可能存在的冷凝水。(b)采用防爆电机的鼓风机，用于支撑贮气柜外膜。鼓风机后串连一座空气压力保护器， 用于恒定内外膜之间的空气压力,排出多余空气，保证贮气柜安全. (c）在进口管道上设沼气压力安全保护器，以保证贮气柜的运行安全。在球顶设测距仪，在PLC 系统内将长度信号换算成容积信号，用于实时监测贮气柜内的沼气贮存情况，并输出信号供其它控制。在空气压力保护器后的空气管道上设压力计，以测量二层膜之间的空气压力.

12、图 4 双膜干式贮气柜结构原理图技术参数序号 项目 技术参数 单位1 气柜容积 2000 m3外膜拉力强的 5500 N/5cm内膜拉力强的 4000 N/5cm抗 H2S 腐蚀 5000 ppm内膜抗折叠次数 100000 次日光坚牢度 优于 77 温 度 40 至 70 8 气柜运行压力 1000，2000 Pa9 气柜外观 平整、光滑、有弹性 -10 透气率 400 cm3/m2 24h0。1MPa焊接缝 80 mm沼气使用率 95 %抗雪载能力 0.6 KN/m2抗风载能力 0.6 KN/m2颜色 灰白色底边固边 咬合完整、无渗漏 -固边螺栓 M16x50,底部满焊,热镀锌 -预埋件

13、10槽钢，热镀锌 表面电阻 防爆风机 D 级防爆 保温、恒压观测孔 8mm 有机玻璃板,密闭,无渗漏-密封胶条 专用胶条 -连接螺栓 高强螺栓 -24 外形尺寸 D=17220；H=12100 mm2.3。4。 原料气压缩机原理气压缩机采用国产的 V 型、无油润滑、水冷、两级压缩机；电机的一端有一台压缩机。压缩机设有级间冷却器及后冷却器。整个机组布置在底座上,该机组结构紧凑、运转平稳、维修方便、噪音低、振动小、安全可靠、自控水平高，设计升压能力 0。8MPa，排气量 9m3/min,出口温度 40.技术参数表序号 名 称 量 纲参 数 值 备 注型号和名称 VW9.8/0。18 型混合气压缩机

14、结构型式 V 型、水冷、二级二列压缩、无油润滑、往复活塞机组工作介质 混合气，二氧化碳 50%，甲烷 50,无液态水容积流量（进气状态） m3/min 9.8压缩机供气量 Nm3/h 当进气压力为 0.01MPa(G）：580吸气压力（表压) MPa 0。01排气压力（表压） MPa 0。8进气温度 459 排气温度 160输气温度 40轴功率 kW 65。9冷却方式 水冷冷却水耗量 m3/h 10润滑方式 运动部件压力润滑气缸填料无油润滑压缩机电机传动方式 弹性联轴器直联行程 mm 92转速 r/min 740压缩机噪音 分贝 8519 主机外形尺寸 mm 351320001820（长、宽、

15、高）重量 kg 3000压缩机使用寿命 30 年配用电机型号及名称 YB315M8额定功率 kW 75额定电压 V 380现场防爆等级 dBT42.3.5。 PSA 脱碳系统本装置是将原料沼气（CH4：50,CO2：46。71%）提纯 CH4 使其产品气甲烷大于 91%。PSA 沼气提纯工序采用 5-13V PSA 工艺流程，即：装置的五个吸附塔中有一个吸附塔始终处于进料吸附的状态.其吸附和再生工艺过程由吸附、连续三次均压降压、逆放、抽真空、连续三次均压升压和产品气升压等步骤组成.具体过程简述如下： a。 吸附过程来自原料气压缩机的压力为 0.6MPa(G）左右，温度 40的沼气,自塔底进入正

16、处于吸附状态的吸附塔（始终有 1 个吸附塔处于吸附状态）内。在多种吸附剂的依次选择吸附下，其中的 CO2 等杂质被吸附下来,未被吸附的 CH4 作为产品从塔顶流出送出界区去后工段。其中 CH4 纯度控制大于 92(高位热值：31。4MJ/Nm3），压力大于 0.45MPa。当被吸附杂质的传质区前沿(称为吸附前沿)到达床层出口预留段时,关掉该吸附塔的原 料气进料阀和产品气出口阀，停止吸附。吸附床开始转入再生过程。b。 均压降压过程这是在吸附过程结束后,顺着吸附方向将塔内的较高压力的甲烷放入其它已完成再生的较低压力吸附塔的过程，该过程不仅是降压过程，更是回收床层死空间甲烷的过程, 本流程共包括了三

17、次连续的均压降压过程，因而可保证 CH4 的充分回收.c。 逆放过程在均压过程结束后,吸附前沿已达到床层出口。这时,逆着吸附方向将吸附塔压力降常压,此时被吸附的杂质开始从吸附剂中大量解吸出来，直接放空。抽真空过程在逆放过程全部结束后,为使吸附剂得到彻底的再生，通过抽真空进一步降低杂质组分的分压，使吸附剂得以彻底再生真空解吸气直接放空。均压升压过程在抽真空再生过程完成后，用来自其它吸附塔的较高压力沼气依次对该吸附塔进行升压,这一过程与均压降压过程相对应，不仅是升压过程，而且更是回收其它塔的床层死空间 CH4 的过程,本流程共包括了连续三次均压升压过程。h。 产品气升压过程在是次均压升压过程完成后

18、，为了使吸附塔可以平稳地切换至下一次吸附并保证产品纯度在这一过程中不发生波动，需要通过升压调节阀缓慢而平稳地用产品CH4 将吸附塔压力升至吸附压力。经这一过程后吸附塔便完成了一个完整的“吸附-再生循环，又为下一次吸附做好了准备。五个吸附塔交替进行以上的吸附、再生操作（始终有一个吸附塔处于吸附状态)即可实现气体的连续分离与提纯沼气。2.3.6. 吸附剂由于吸附剂性能的好坏将直接影响产品的纯度和回收率指标而且是装置连续长期稳定运行以及装置使用寿命的保证,因而是变压吸附气体分离装置中的关键技术。变压吸附制氢常用的吸附剂有氧化铝、硅胶、活性炭、沸石分子筛、CO 专用吸附剂几类，不同类型的吸附剂对不同气

19、体的吸附力不等，动态吸附量和解吸难易程度也不相同。氧化铝类吸附剂对 H2O 等有良好的吸附作用，硅胶对 H2O 、CO2、重烃类杂质吸附量较大，活性炭对 CO2、各种烃类杂质吸附量大、解吸容易，而分子筛对 CO、N2 、CH4 等吸附和解吸性能优良、CO 专用吸附剂对 CO 有极高的脱除精度.变压吸附装置在吸附剂选型上应遵循如下原则：(1)。选择动态吸附量大、分离系数高、且解吸容易的吸附剂；(2）.针对不同的原料气组成以及不同的产品质量指标要求选择不同种类的吸附剂；。为保证吸附剂的使用寿命,所选用的吸附剂必须具有足够的耐磨强度和抗压强度 ，对所有待分离的气体介质具有化学惰性。我公司的脱碳专用吸

20、附剂对 CO2 吸附能力强、CO2/CH4 分离系数高，同时再生非常容易,在常温下通过抽真空或甲烷冲洗即可保证再生效果.2。3。7。 控制系统及控制软件2。3.7。1. 概述根据变压吸附的工艺特点，本装置的控制系统设计和软件设计将在满足工艺要求的前提下，既考虑技术的先进性、操作的简便性和直观性，又特别注意运行的可靠性和稳定性,并兼顾价格因素。全套控制软件包将充分体现变压吸附的技术特点，不仅能实现系统的实时控制、优化操作,而且能完全保证装置的长期、稳定、安全运行。2。3.7.2. 基本控制功能（1)顺序控制本装置的全部程控开关阀和控制调节阀，按照工艺给定的条件进行顺序控制和模拟调节,使装置正常工

21、作。这要求顺序控制和模拟控制能有机的结合起来，进行复杂控制。并且对于多种切塔和恢复的控制,能实现多种不同的控制程序。所有的程控开关阀均带阀位检测、显示和报警功能。(2)程控调节这是由开关信号和模拟信号组合运行的复杂控制，分三个步骤：首先是顺序开关信号启动，然后进入自适应随动控制，最后由顺序开关信号关断或开启。该功能用于保证各关键压力变换能和理想曲线基本完全吻合。从而保证了变压吸附工况的稳定和优化。(3）参数优化控制依据原料气量的变化和产品纯度的变化自动地计算出最佳吸附循环时间，优化装置的运行状况,使装置在保证产品质量的前提下，还可以自动地获得最高的产品回收率、获得最佳的经济运行效益。(4)联锁

22、控制包括工艺参数联动调节工艺参数安全联锁产品质量联锁控制等(5)动力设备监控包括压缩机、真空泵、液压系统等各种动力设备的流程显示、关键参数的监控、动力设备故障的报警和动作联锁。（6)管理功能可以进行完善直观的工艺流程监控与动态显示，如故障自诊断，历史趋势，事故状态和各种操作记录及打印报表.可以和工厂管理网络联网,可将装置运行参数和数据上传至管理计算机用于工厂管理、调度和数字统计。显示与操作画面: 总貌图工艺流程详图（多幅）报警画面调节回路棒图参数设定参数优化阀门状态阀门操作动力设备监控历史趋势（压力、流量、温度、液位、纯度等) 实时趋势（压力、流量、温度、液位、纯度等） 打印：班 报 表 日

23、报 表 月 报 表 随机打印故障记录打印 (7）故障诊断功能本控制系统可根据压力、阀位检测、产品纯度、温度、流量等参数自动对工艺或设 备故障进行自动诊断、报警和联锁处理.同时对控制系统自身的主要故障：如CPU 故障、通讯故障也可进行自诊断，并提出故障警告和安全处理。2。3。7。3。 控制设备选型考虑本置为独立的单元，因此本控制系统暂采用德国西门子 S7300 系列，也可以根据业主的要求,选择其他 PLC 系统。2。3.7.4. 现场仪表选型(暂定)现场检测仪表均选用能够与 PLC 进行数字通讯的智能型变送器（如压力/差压变送器、流量计）。执行机构主要采用气动程控阀加气动伺服机构和气动调节阀加电/ 气阀门定位器（ 或电/ 气转换器）的配置方式.3)流量测量仪表主要采用孔板加差压变送器测量方式,并配温度、压力补偿.本装置产品控制设在线 CH4 分析仪。对生产过程中的关键参数进行监控，以保证产品质量和提高产品收率。控制软件及特点自适应随动调节软件装置在运行过程中，各塔除在吸附状态外，都处在某种降压和升压过程中。在这个 过程中要求气流均衡、稳定。因此对这类过程的控制是关系装置运行质量包括吸附剂寿 命长短的一个关键，本装置方案中以压力为控制量