垃圾填埋氣發(fā)電方案.doc

垃圾填埋氣發(fā)電方案一、前言中國是世界上垃圾包袱最沉重的國家，目前全國城市生活垃圾產生量已高達每年1.4億多噸，占世界總量的1/4以上，且每年還以810的速度增長。垃圾污染日益嚴重，已經成為中國政府高度重視和致力解決的重大社會問題之一。把到處都有的城市生活垃圾堆放在一個垃圾場（坑）內，垃圾中的有機物質就會分解而產生富含甲烷的生物氣，其中大約含甲烷55%，二氧化碳40%和少量氧、氮、一氧化碳、硫化氫等。這種垃圾填埋氣可用來產生電能和熱能。垃圾填埋場可以是廢礦井、廢采石場、山溝和洼地等。現(xiàn)代化的垃圾填埋場在傾倒垃圾之前，在坑的內部用不滲漏的材料做一層防滲內襯，填滿垃圾后封蓋，上邊再覆蓋一層黃土，防止填埋氣跑掉。經過一年左右的時間即可鉆井采氣。填埋氣經除塵、除濕并加壓，然后送入發(fā)動機發(fā)電，有的還回收余熱，對外供熱。一般可產氣十年以上。填埋場表面還可以綠化、種植等。二、我國城市垃圾處理及現(xiàn)狀傳統(tǒng)的垃圾堆放、填坑堆置處理方式是利用土地、自然形成或人工挖掘而成的坑穴、河道等可能利用的場地把垃圾集中堆放起來，一般不采取任何工程措施防止堆場污染的擴散與遷移，滲濾水不收集處理、沼氣不疏導或疏導程度不夠，垃圾表面也不作全面的覆蓋處理。生活垃圾腐化后會排放出大量的氨、硫化氫等難聞的氣體，造成大氣污染。垃圾堆放產生的沼氣（甲烷）就地排放（空氣中甲烷達5%-15%）時，一旦遇到明火就會爆炸。我國目前較常用的處理城市垃圾的方法，有焚燒、填埋和堆肥三種。垃圾焚燒雖能夠將焚燒熱量加以利用（廣州市第一座現(xiàn)代化的生活垃圾焚燒發(fā)電廠-李坑生活垃圾焚燒發(fā)電廠正在建設中），但其前期投資大，建設周期長，而且焚燒垃圾時會產生二惡英等有害氣體。垃圾堆肥的缺點是發(fā)酵時間長，占地面積大，而且還有難以解決的臭味和蒼蠅等問題。填埋的方法比較簡單，但是只填埋不利用，會引起爆炸和火災，并污染全球大氣環(huán)境。據(jù)有關資料報道：一噸含39有機物的生活垃圾可以產生約90立方米的填埋氣（沼氣）。而現(xiàn)行填埋工藝大都不回收沼氣，即使回收也僅占到總量的很少部分，大量沼氣自由排放，不僅污染了環(huán)境而且浪費了資源。據(jù)測算，目前國內垃圾年填埋量約5000萬噸，填埋氣體的排放量在79萬噸到250萬噸之間（為1999年排放量）。填埋處置是為了克服上述問題而發(fā)展起來的一種處理垃圾的方法，它以不產生二次污染為目標。其特點是事先對填埋場地進行防滲透處理，以阻止新生的污水對地下水和地表水的污染；并鋪設安裝排氣管道，防止垃圾發(fā)酵過程中產生的易燃易爆氣體，同時進行回收利用，或發(fā)電或作化工原料。這種填埋處置方式具有簡單易行、費用低、能處理多種類型廢棄物的優(yōu)點，同時還可回收能源，因而受到世界許多國家的歡迎。目前，世界上建成垃圾填埋場5000余座，其中美國已建成2247座，歐共體建成175座。全世界每年可回收填埋場沼氣51.42億立方米，約相當于240萬噸石油的能量。從世界各國來看，美國80的沼氣、歐洲50的沼氣均用于發(fā)電。國內已建成大型垃圾填埋場（日處理量在1000噸以上）近百座，主要建在我國主要大城市及周邊地區(qū)，尤以北京、廣州、深圳為多。其中用于填埋氣發(fā)電的卻很少，繼中國第一個填埋氣體發(fā)電廠1998年10月在杭州天子嶺建成發(fā)電后，國內一些城市如杭州、廣州、深圳等陸續(xù)開始了對填埋氣體的回收利用。已建成的有杭州天子嶺、南京水閣、廣州興豐和深圳玉龍坑等，正在建設中的有鞍山、馬鞍山、無錫、青島等，列入計劃的則更多。三、利用填埋氣發(fā)電的可行性及發(fā)電流程利用燃氣發(fā)動機進行填埋氣的綜合利用，是目前國外的普遍作法。據(jù)資料統(tǒng)計，美國有61個填埋場使用內燃機發(fā)電，24個使用汽輪機發(fā)電，總發(fā)電功率達34.4萬干瓦；歐洲有50個填埋場使用內燃機發(fā)電。利用垃圾沼氣發(fā)電的環(huán)保效益大大超過經濟效益，這是因為，垃圾填埋場沼氣的主要含量是甲烷和二氧化碳，它們不僅嚴重污染大氣環(huán)境，加劇地球溫室效應，而且易引起自燃和爆炸事故。因而，發(fā)達國家通過立法來開發(fā)和使用環(huán)保能源。垃圾填埋氣主要成分為甲烷，約占50%左右，其余有二氧化碳（約占40%），還有部分硫化氫、氮氣等雜質，壓力一般較低。適應垃圾填埋氣特點，發(fā)電機組必須具有以下技術特點：（1）對于沼氣來說，成分是不穩(wěn)定的，發(fā)動機的空燃比必須根據(jù)沼氣成分變化進行實時自動控制。（2）垃圾填埋沼氣壓力比較低，一般在1-3kPa，發(fā)電機組必須采用低壓進氣。不能在機組前增加增壓設備，增壓設備從填埋處抽氣，使填埋場造成負壓，增加危險。（3）針對垃圾填埋氣中含有腐蝕性氣體，因此發(fā)動機必須采用化學防腐技術，在缸套、氣門座圈、氣門、活塞環(huán)增加防腐涂層或其它防腐措施。目前國內可以生產沼氣發(fā)電機組，滿足垃圾填埋氣發(fā)電需要。如圖所示為垃圾發(fā)電場填埋氣體處理系統(tǒng)流程圖。四、垃圾填埋發(fā)電應用實例據(jù)有關部門分析調查，中國可開發(fā)和利用垃圾資源潛力十分巨大。城市生活垃圾來自于千家萬戶，如果一個三口之家，每年可形成一噸生活垃圾，一噸垃圾全部發(fā)酵后，可產生的填埋氣體量約為300立方米，每立方米的可燃氣體能夠發(fā)一度半電，即每一噸生活垃圾實際上可以給我們提供400多度的電能，這個數(shù)量，基本上相當于一個三口之家半年的生活用電。 梅州市采取CDM(清潔發(fā)展機制)綜合治理龍豐垃圾填埋場，該項目2005年3月正式通過聯(lián)合國CDM理事會注冊，成為我國第一例成功實施的CDM項目。利用勝動4臺500千瓦沼氣機組，建立了2000千瓦規(guī)模的沼氣發(fā)電站，于06年1月18日成功并網發(fā)電。五、垃圾填埋氣發(fā)電站投資預算及效益分析以一個400米見方、40米深的填埋場為例，垃圾填埋量320萬噸，其裝機容量可達2000kW?？蛇x用5臺500GF燃氣發(fā)電機組建立沼氣發(fā)電站。（一）、投資估算表如下：項目分項目名稱單位數(shù)量單價（萬元）估價（萬元）直接工程費電氣部分1500GF1-RZ發(fā)電機組臺51135652站用電低壓配電屏臺21.533低壓電纜米6000.02124直流啟動電源臺11.51.55S9-M/3250kVA變壓器臺130306高壓開關柜臺38247高壓綜合保護系統(tǒng)套12020土建部分1發(fā)電機房 m23000.09272高低壓配電室、控制值班室、休息室、配件室等附屬廠房m21800.0712.63循環(huán)水泵房m2500.073.54循環(huán)水池m33000.04125電纜溝、排污溝56機組基礎、消音器基礎、變壓器基礎m3500.073.5冷卻部分1循環(huán)冷卻水泵臺3132玻璃鋼冷卻塔臺210203管線、閥門等套155工藝部分1排氣管線及消聲器套51.262消防系統(tǒng)（防火栓及消防水管線）套1553氣體處理（脫硫等）套13030電站安裝調試費臺5525預備費37 勘查設計費25 總投資875 （二）、效益分析1.年總運行成本垃圾填埋氣發(fā)電機組運行功率按450kW，年運行時間按300天計算則：年發(fā)電量：450kW24h330天5臺1782萬kWh年運行成本：包括人工、機油、維修及配件、管理、不可預測等費用，折合單位發(fā)電成本為0.1元/度。年總成本費用：1782萬kWh0.1元/kWh178萬元2.減排量及效益計算：以垃圾填埋氣發(fā)電項目，由于其主要成分為甲烷，主要由以下反應式：CH4+O2 CO2+H2O 根據(jù)有關折合標準煤及排碳系數(shù)：種類折標準煤系數(shù)排碳系數(shù)數(shù)值單位數(shù)值單位煤1tce/tce0.7106t-c/tce電0.399tce/MWh0.2268t-c/MWh油1.429tce/toe0.8809t-c/toe天然氣0.00133tce/m30.0005908t-c/m3其他1tce/tce0.7106t-c/tce注：1）tce噸標準煤； 2）toe標準油 3）t-c噸碳從表上可知：年電量折合標準煤=年發(fā)電量0.399=17820MWh0.399=0.711萬噸年電量折合排碳量=年發(fā)電量0.2268=17820MWh0.2268=0.404萬噸減排收益（按8美圓/噸碳計算）：0.404萬噸8美圓/噸8元/美圓=25.8萬元3.年發(fā)電效益（電價按0.50元計算）年發(fā)電總量：1782萬kWh。年發(fā)電收入：1782萬kWh0.5元/kWh890萬元年發(fā)電收益年發(fā)電收入年運行