本文以1000t/d焚燒廠為例，介紹了四種沼氣發(fā)電方案，并分析了這四種方案的優(yōu)勢與局限，以供大家參考。據(jù)了解，該項目滲瀝液處理系統(tǒng)產(chǎn)生的沼氣量約9000m3/d，沼氣送入除濕裝置，除去沼氣中的水分之后，進入過濾裝置過濾出沼氣中的顆粒雜質(zhì)，清潔沼氣通過壓縮機送入沼氣儲罐，沼氣低位熱值約取20MJ/m3。
方案1：設(shè)置沼氣燃燒器，回焚燒爐焚燒
該方案是將滲瀝液厭氧處理過程中產(chǎn)生的沼氣經(jīng)沼氣燃燒器送入焚燒爐燃燒，整套系統(tǒng)的熱量增加，實現(xiàn)了對資源的回收利用。沼氣燃燒器位置一般設(shè)在輔助燃燒器附近。
沼氣噴入焚燒爐內(nèi)燃燒，增加了鍋爐的蒸發(fā)量，相應地也增加了汽輪發(fā)電機組的發(fā)電量。發(fā)電廠熱效率按21.5%計算，沼氣低位熱值約為20 MJ/m3，每小時發(fā)電量為448kWh。沼氣上網(wǎng)發(fā)電量每小時約為403kWh，年上網(wǎng)發(fā)電量為3.22x106kWh。垃圾焚燒發(fā)電廠上網(wǎng)電價一般為0.65元，每年可以增加收入約210萬元，則30d特許經(jīng)營期共計收入約6300萬元。
方案2：設(shè)置沼氣回噴入爐焚燒裝置，但無點火設(shè)備
該方案設(shè)置沼氣回噴入爐焚燒裝置，但不設(shè)置點火設(shè)備。回噴槍將沼氣供向有垃圾火焰的部分，并且通過二次燃燒空氣的供給，在氧氣濃度升高的情況下即使未燃盡的垃圾也可以發(fā)生自燃，因此將其位置設(shè)置在爐排燃燒段側(cè)壁但比垃圾層高的位置。因此處溫度較高，約1000°C, 故回噴槍材質(zhì)選用不銹鋼或合金鋼。沼氣燃燒所需的燃燒空氣是焚燒垃圾所用燃燒空氣的一部分。
沼氣在使用時低壓向爐內(nèi)供應沼氣，在不使用時由冷卻空氣冷卻，以防止沼氣長管熱燒傷。另外，沼氣長管通過沼氣后，可能會因沼氣中的H2S?結(jié)露而發(fā)生腐蝕，為防止此問題出現(xiàn)，在沼氣停止供應時通過壓縮空氣將管道內(nèi)殘留的沼氣吹掃干凈。
另外，需設(shè)1套火炬沼氣燃燒處理裝置，當焚燒爐停爐時，可通過管道輸送至火炬高空燃燒處置。
在運行過程中，沼氣被送入焚燒爐后，經(jīng)焚燒會釋放自身熱量。熱效率、年發(fā)電量等與沼氣燃燒器基本相同，30a特許經(jīng)營期共計約6300萬元。
方案3：將沼氣排放至垃圾坑，經(jīng)風機抽回至焚燒爐焚燒
滲瀝液收集間設(shè)置通風裝置，將滲瀝液處理過程中產(chǎn)生的沼氣等有害氣體排至垃圾坑，垃圾坑內(nèi)保持負壓，經(jīng)一次風機抽取后通過爐排下部送入焚燒爐燃燒。理論上，被送入焚燒爐的沼氣被送入焚燒爐后， 經(jīng)焚燒會釋放自身熱量。熱效率、年發(fā)電量等與沼氣回爐焚燒相同。30a特許經(jīng)營期共計約6300萬元。
垃圾坑中垃圾本身也會產(chǎn)生沼氣，甲烷與氧氣完全反應：CH4+2O2=CO2+2H2O, CH4與O2反應體積比是1:2，空氣中氧氣含量為21%，即1LCH4 燃燒需空氣9.5L。因此甲烷占混合氣體的體積分數(shù)約為9.5%，當甲烷在空氣中體積分數(shù)達到9.5%時，會發(fā)生強烈爆炸。而生活垃圾中有機物含量較高，集中堆放容易形成厭氧環(huán)境，致使垃圾產(chǎn)生的沼氣不斷積累與釋放，若CH4在空氣中的含量達到其爆炸極限有氧條件下，CH4爆炸極限為5%?15%或遇到明火則極易引起爆炸。
方案4：配套沼氣發(fā)電燃氣內(nèi)燃機發(fā)電機組
燃氣內(nèi)燃機適用于沼氣產(chǎn)量較小的場所，以沼氣為燃料，帶動內(nèi)燃機和發(fā)電機發(fā)電。
根據(jù)國內(nèi)外機組經(jīng)驗，燃氣內(nèi)燃機發(fā)電機組熱效率按33%計算，則每小時發(fā)電量為20 x 1000 x 375 -3600x33% =687KWH。沼氣上網(wǎng)發(fā)電量每小時約為583kWh，年上網(wǎng)發(fā)電量為4.66 x 106kWh。每年可以增加收入302萬元，30a特許經(jīng)營期共計為9060萬元。
由上表可知，4種方案總收益相差不大，其中，方案1及方案2前期建設(shè)工程投入及運行維護費用較小，收益較大；方案3前期建設(shè)工程費用更小，且不存在運行維護成本，收益，但該方案存在較大安全隱患；方案4由于前期建設(shè)工程投入及運行維護成本高，雖然其收入為4個方案，但收益與前3個方案差別不大。
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2020-05-14
