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1、垃圾填埋气项目发电简介1 .前言在我国，目前70%以上的城市生活垃圾，都是集中收集后，运送到一个或多个当地城市政府所有的垃圾填埋处理厂填埋处理。目前垃圾填埋大多属于露天填埋，在垃圾填埋的过程中，因为填埋场垃圾堆放体内部缺少氧气，垃圾中的有机物会发酵产生出大量的沼气（LFG填埋气），平均每吨垃圾在填埋场寿命期内可产生约100200立方米的填埋气体，其主要成分是甲烷、二氧化碳、硫化氢、氮等气体。垃圾沼气成分和天然气类似,相比天然气，垃圾沼气具有高热值,抗爆性能较好等特点，是一种很好的清洁燃料。目前全球的温室效应中，填埋气中的甲烷、二氧化碳等气体是造成全球气候变暖的气体之一，如果这些沼气直接排放到大
2、气中，不仅会对环境造成污染，当夏天温度升高时极易爆炸，同时更是一种能源浪费。垃圾填埋气发电采用了完整地垃圾沼气收集和利用理念，通过先进的垃圾沼气收集系统，输送系统，沼气净化系统和沼气发电系统,将垃圾沼气完全利用，产生电力，并入城市大电网之中，向电力用户提供清洁能源。因此,现阶段垃圾填埋气发电是一种既能有效利用废气资源发电，又能减少空气污染的无害化处理方式，是符合国家“节能减排”提倡的大方向目标的项目，是典型的“低碳经济二现今沼气发电理论和设备在全球发展是成熟的，已经有数十年的发展和应用的历史。在我国，垃圾填埋气发电项目已经在杭州、北京、上海、天津、深圳等城市试点商业化运行。这些项目不仅能通过利
3、用废气发电获得发电收益，同时垃圾填理场填埋气发电是减排填埋场温室气体排放的有效措施，已纳入了联合国清洁发展机制（CDM）项目资助范围，项目可以根据京都议定书、清洁发展机制项目运行管理办法向联合国申报CDMC洁发展机制）项目，通过世界上的“碳交易市场”从欧盟、美国、日本等发达国家获得二氧化碳减排额外收益。由此看出，投资填埋气发电项目具有较好的环境效益和经济效益。我国目前拥有大量垃圾填埋场，但垃圾填埋气发电应用范围还不广，利用率仍比较低。作为能源消费大国，我国利用垃圾制造沼气发电的市场前景是十分广阔的。第一部分填埋气发电市场情况1.1 填埋气发电市场现状项目概况垃圾填埋气发电市场目前属于朝阳行业，
4、投资填埋气发电市场不像垃圾焚烧发电厂一样存在二次污染需要处理，在沼气被集中收走后，还可增加垃圾场20%的填埋库容量。目前全国共建成并投入商业运营的填埋气发电厂有24家左右，但由于国家这两年大力提倡的“节能减排”目标，2010年在建的项目增多到20多个。全国各地的垃圾填埋场沼气发电项目分布不均，大部分集中在华东、东部沿海等发达城市，在偏远地区，特别是西北、西南地区，市场占有比例非常小，潜在市场巨大。目前填埋气发电市场上项目公司多采用合资企业的性质经营，项目设备大部分依靠进口，技术和市场均处于成长阶段，市场进入壁垒不高，易于进入。1.1.1 填埋气产生量工程区域概况填埋场内垃圾经过厌氧分解将产生大
5、量的填埋气（LFG）,填埋气产生可以简单归结为二个基本阶段，见图1。产酸菌，产甲烷菌.填埋气产生示意图1填埋场气体的量及其成分，主要取决于填埋垃圾的种类与数量，所采用的地面处理方法、填埋深度、填埋场温度和填埋场实际使用年限等因素。填埋初期，第一和第二阶段（历时1年左右），主要成分是二氧化碳、氮、少量氢、一氧化碳和氧；第三阶段（历时2年）是甲烷发酵的不稳定期,主要成分是二氧化碳和甲烷，产生量也较少;第四阶段为稳定的废气产生期，主要成分是甲烷和二氧化碳，（历时2030年），一般第1516年为产气高峰，本阶段属气体回收利用期。填埋气是伴随垃圾填埋产生的必然附属物，其主要成分为CH4和CO2,资料显示
6、，每吨垃圾在填埋场寿命期内大约可产生100200m3的填埋气，热值范围一般在745O2235OKJn,脱水后热值可提高10%,除去CO2、H2S及其它杂质组分后，又可将热值提高到22360260(X)KJ/(天然气的热值为37260KJ/m3),是非常有利用价值的一种能源。影响填埋气产量的因素主要包括有机质的种类及含量、填埋场内部的温度和湿度、填埋场每吨的覆土情况及最终覆土情况等。一般在填埋场封闭后的58a填埋气产量会达到最高峰；之后随着填埋时间的延长，填埋气产量将随之减少。根据网上国外资料显示，每吨湿垃圾大约产生填埋气的量可达到200400m3;国内实测资料显示，每吨垃圾产生填埋气的量为11
7、0140m30下表是国内目前几个填埋气发电厂产气实测数据供参考：表1国内填埋场填埋气产量实测数据填埋场名称产气率(m3t)产气寿命(a)甲烷产率变化系数(a-l)平均气体产生率(m3(t*a)杭州天子岭140.46230.0436.11广州大田山127.98180.0567.11广州李坑115.49160.0637.22广州兴丰121.74180.0566.76香港翠谷111.12170.0596.54上海老港137.34220.0456.241.1.2 填埋气利用情况在填埋气的利用中，首先要确定的是填埋气的产生速率和产生量，这样才能判断集中填埋后产生的填埋气是否有利用价值，以及采取怎样的利用
8、方式。目前，利用垃圾进行填埋气发电主要有三种方式：1)利用垃圾填埋过程中产生的气体进行直接发电，也就是干发酵。在这过程中不同物质会发生化学反应，这种气体成分相对复杂，其中含有有毒有害气体，因此所产生的气体主要用于工业发电。2)垃圾渗滤液发电。是将垃圾填埋的渗滤液厌氧发酵后所产生的沼气进行发电。但垃圾渗滤液有机浓度高，降解难度大，处理时的难度很大。3）是将垃圾粉碎之后直接进行厌氧发酵，进而产生沼气进行发电。目前国外已经开展了将垃圾粉碎之后直接进行厌氧发酵技术的应用，但是这种处理方式要对垃圾进行很好的前处理，如垃圾分类和粉碎，而且对前处理设备和厌氧消化器的材料的耐腐蚀性和耐磨损性要求很高。目前我国
9、的填埋气发电项目多采取第一种方式，即直接收集填埋气体进行过滤发电。在我国利用垃圾填埋气发电还有很多不完善的地方，各种处理利用技术还在研究和提升中，填埋气利用效率普遍较低。1.1.3 填埋气处理面临的问题D填埋气回收发电市场尚属于新产业，虽然在中国也有了10多年的发展历史，但由于市场规模小，沼气发电工程数量较少，装机规模较小，发展速度比较缓慢。在技术研究与开发上比较落后，设备多依靠国外的厂家进口，费用高昂。2）虽然垃圾填埋气在地面上广、量大，但产气量小、气体收集过程繁琐，且沼气的产生常常受气候的影响，沼气的成分、热值和产气量都不稳定。3）在政策上，现有机制严重制约沼气发电的发展。首先，我国尚未建
10、立严格的环境污染处罚体系，和明确的投资沼气发电项目收益的规章制度，致使企业缺乏投资沼气工程治理污染的积极性；其次，目前沼气发电工程建设规模一般较小，潜在的电站数量较大，电网运行管理成本较高，属于典型的分布式发电。我国目前尚缺乏大规模分布式电站运行管理的经验，致使沼气发电的并网和售电遇到许多困难。4）从总体上看，我国填埋气发电产业尚处于起步阶段，产业化和商业化程度较低，垃圾填埋气发电项目原则上依靠上网售电的收入来维持运营，回收投资、获取收益。因此，上网电价是否合理，是该项目投资运营成败的关键。根据南京、杭州、西安等城市垃圾填埋气发电的成功经验来看，利用填埋气发电上网电价应不低于0.52元/kWh
11、。但目前各地区上网发电电价普遍在0.5元Zkwh左右，如果单纯依靠发电来获得效益，项目收益较差。5）填埋气发电另一个收益来源是CDM项目减排收益，但CDM项目申请手续繁琐，根据以往项目申请的资料显示，清洁发展机制项目从入手到成功注册至少需要一年以上时间，从注册到核定减排额签发又需要一定时间，也就是说，从开发到真正把清洁发展机制“产品”卖出去、产生效益，在流程上至少需要两年时间。而且每一年的碳减排量需要经过专门的机构认证，从认证到核准发放碳基金耗时较长，而碳交易市场价格每年都不一样，最近几年一直走低，碳交易价格的高低直接影响到项目的经济收益。1.2 主要从业企业分析由于国内垃圾填埋厂主管部门往往
12、缺少资金及资金渠道自己建设填埋气体收集利用工程，目前大部分填埋场都与外方公司签订了合作协议，采用的大部分是国外进口的设备，外商负责项目技术的开发，设计，建设及管理。现今大型项目较活跃的企业均为国内外业内有名的环保投资公司，如上海环境集团，北京环卫集团，威立雅环境等。如国内最早的一家垃圾填埋气发电厂杭州天子岭填埋气发电厂，其投资方为威立雅环境服务公司与杭州市城市建设资产经营公司合作组建的中外合作杭州中佳环境技术有限公司于1996年3月26日注册成立。公司以杭州天子岭垃圾填埋场为依托，由威立雅环境服务公司投入全部技术与资金，承担该场填埋发气项目的设计，建设，运行和管理工作。另亚洲最大的填埋气发电厂
13、上海老港填埋气发电项目，也是由威立雅环境服务有限公司与中信泰富的合资公司香港隆国有限公司与上海环境集团有限公司合资组建的沪港合资上海再生能源有限公司于2008年6月16日注册成立。上海再生能源有限公司由合资双方投资，由威立雅环境服务有限公司负责项目的设计，建设，运行和管理。全国填埋气发电项目数累计统计分析1)全国填埋场沼气回收利用项目统计表：截止到2009年6月，全国发改委已批准申请CDM的垃圾填埋场填埋气体利用项目如F表：序号项目名称项目业主国外合作方估计年减排量(tC02e)1南京天井洼垃圾填埋气发电项目南京绿色资源再生工程有限公司EcoSecuritiesGroupLtd（英国）265,
14、0322梅州垃圾填埋场沼气回收与能源利用项目深圳相控科技有限公司AustrianJI/CDMProgramme,KommunalkreditPublicConsultingGmbH（奥地利）278,0003北京安定填埋场填埋气收集利用北京市二清环卫工程集团有限公司荷兰国际能源系统公司90,000项H4深圳下坪固体废弃物填埋场填埋气体收集利用项目深圳市利赛实业发展有限公司ClimateChangeCapitalCarbonFunds.a.r.1（英国）749,1865南京市轿子山垃圾填埋气回收利用供热项目南京允生新能源开发有限公司CAMCOInternationalLimited（英国）147,
15、8806无锡桃花山垃圾填埋气发电项目无锡天顺环境技术有限公司丰田通商株式会社75,3167广州兴丰垃圾填埋气回收利用项目广州市惠景环保技术有限公司爱斯凯碳投资组合有限公司626,8348济南垃圾填埋气发电项目山东十方新能源有限公司EcosecuritiesLtd150,1589南宁城市生活垃圾填埋气发电项目广西洁通科技有限公司BiogasTechnologyLtd（英国）195,20810昆明五华垃圾填埋气发电项目昆明环业环保工程开发有限责任公司BiogasTechnologyLtd（英国）201,58611湖南长沙桥驿垃圾填埋气发电项目长沙惠明环保能源有限公司英国排放贸易有限公司238,31
16、912福州红庙岭垃圾填埋气发电项目福建天亿可再生能源技术发展有限公司生态银行株式会社（日本）181,23413天津市双口垃圾填埋场天津清洁能源环境工程公司世界银行（西班牙碳基金）155,82314昆明东郊白水塘垃圾填埋场沼气处理及发电项目昆明环业环保工程开发有限责任公司意大利阿兹亚环境股份公司64,30215沈阳老虎冲垃圾填埋沼气发电项目沈阳市老虎冲垃圾处理有限责任公司意大利阿兹亚环境股份公司126,17916绵阳市垃圾填埋气发电项目绵阳泰都环境能源技术开发有限公司SindicatumCarbonCapitalLtd103,20417南昌麦园垃圾填埋气回收和利用项目南昌新冠能源开发有限公司On
17、eCarbonB.V.150,59918沈阳大辛垃圾填埋气发电项目沈阳新新明天再生利用有限公司丹麦碳基金，丹麦外交部195,436（资料来源：互联网资料）从以上图可以看出，我国垃圾填埋气发电项目多集中在东部沿海，华东等经济较发达地区，这跟这些地方工业较发达有关，往往工业越发达产生的垃圾越多，并且垃圾的能量越高。同时这些地区由于全年气温比北方城市高，能产生出更多的填埋气，产气量较充足。目前，已申请了垃圾填埋气发电CDM项目较少，一共只有18个能够获得CDM减排量的收入。国家发改委为了保证国内清洁发展机制项目产生的减排量“不被贱卖”，设置了每吨不低于810欧元的最低限价。但由于国际上金融危机的影响
18、还存在，目前市场上的碳交易价格远远低于国家制定的最低限价，一般处于10美金/CERs左右，由于国内企业无法直接对接外国买家，目前我国的碳交易形成了国内的一级市场和欧盟的二级市场，在国外二级市场上，碳交易价格一般在15欧元以上。从业企业介绍目前，垃圾填埋气市场上较活跃的从业企业有威立雅环境集团，上海环境集团和北京环卫集团。1）威立雅环境服务公司威立雅环境服务公司是法国威立雅环境集团全资子公司，是亚洲最大的废弃物管理公司,威立雅集团投资填埋气发电项目均通过威立雅环境服务公司作为平台，采用合营或独资经营进入填埋气发电市场。威立雅环境服务公司能够提供从垃圾填埋，气体收集，回收利用、运转、处置等全环节服
19、务，在固废处置市场上处于领先地位。由威立雅环境服务公司设计、建造并运营的杭州天子岭填埋气发电厂是中国最早的一家填埋气发电厂，由威立雅环境服务公司投入全部技术与资金。威立雅环境服务公司是中国最大的垃圾填埋气体发电项目运营商，除了杭州外，威立雅环境服务公司还在广东、江苏、上海、北京、西安有6个垃圾填埋气项目（详见1.2.1项目统计表），由威立雅环境服务投资运营的垃圾填埋气体发电项目占中国全部同类项目总装机容量的75%O2）目标项目母公司南京天井洼垃圾填埋气发电项目母公司-南京绿色资源再生工程有限公司是成立于1999年的一家专业化从事废弃物综合资源化利用的内资公司。公司在2004年开发了南京天井洼垃
20、圾填埋场垃圾填埋气利用的项目，项目主要是利用垃圾填埋后产生的污染气体（主要是甲烷）通过必要的严格处理,在去除部分有害物质后作为燃料通过内燃式发电机组进行发电。项目在2005年7月投入试生产,至2006年12月已生产电力845万度。2005年公司完成了项目的CDM开发并于2005年12月17日取得国际组织EB的认证,成为中国第一个取得CDM国际认证的垃圾填埋气发电项目。第一年度的减排量核定报告也己于2006年6月22日前完成，并在EB的网站上公布。2006年度第二次CDM审核报告也己送交EB审核，预计将于2006年末完成签发。该项目一期年产值约为400万元人民币，每天消耗垃圾场甲烷约15000立
21、方米。天津双口填埋气发电项目是由市市容委下属本市清洁能源公司与南京朗顿绿源环境技术开发有限公司联合开发的天津市首个生活垃圾填埋气发电项目，年发电量可达800万度。该发电厂位于天津北辰区双口镇安光村双口垃圾填埋场旁。项目总投资6000万元，引进4台1380千瓦的美国卡特比勒燃气发电机组,装机容量为5520千瓦。目前完成一期工程建设，1台发电机组运行，年发电量可达800万度，所发电能并入华北电网。项目一年可减少二氧化碳当量排放约13.29万吨，实现城市生活垃圾资源充分利用和减少环境污染的目标，达到节能减排、减少安全隐患和环境保护的目的。第二部分：填埋气发电国家相关政策分析2.1 产业政策主要从业企
22、业分析填埋气发电项目属于朝阳行业，其属于生物质发电，适用生物质发电的相关法规及政策,项目可以向国家碳基金会申请清洁能源机制减排项目（CDM）,获得碳交易收入。从总体上看，我国生物质发电产业尚处于起步阶段，存在着单位投资大、燃料成本高、产业链不完善等问题。尽管国家出台了一些优惠政策，但有关政策及激励措施力度不够，项目产业化和商业化程度较低，项目效益仍不乐观，市场竞争力较弱，缺乏持续发展能力。2.1.1 国家相关法规政策及发展方向1）根据可再生能源法、可再生能源产业发展指导目录、可再生能源发电有关管理规定和可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法：“生物质发电项目主要为农林生物质直接燃烧和气化发电
23、、生活垃圾（含污泥）焚烧发电和垃圾填埋气发电及沼气发电项目J填埋气发电属于可再生能源，根据中华人民共和国可再生能源法第十三条规定：”国家鼓励和支持可再生能源并网发电”。2）填埋气发电厂的环境影响远远低于焚烧发电厂，环境保护部-国家发展和改革委员会国家能源局环发（2008）82号关于进一步加强生物质发电项目环境影响评价管理工作的通知第四条规定：“生活垃圾填埋气发电项目只编制“环境影响报告表而垃圾焚烧发电要编制“环境影响报告书J3）修改后的可再生能源法于2010年4月1日起开始实施。依据法律，中国将设立可再生能源发展基金、实行对可再生能源发电的全额保障性收购，为可再生能源的发展构筑“绿色通道”。修
24、改后的可再生能源法，从法律上确立了国家实行可再生能源发电全额保障性收购制度，建立了电网企业收购可再生能源电量费用补偿机制，设立了国家可再生能源发展基金，要求电网企业提高吸纳可再生能源电力的能力等，将有力地推动我国可再生能源产业的健康快速发展，促进能源结构调整，加强环境友好型和资源节约型社会建设。垃圾发电产业在我国还刚刚起步不久，由于其兼具社会和经济效益、兼具环保减排和清洁能源效益，国家政策自“十五”期间开始鼓励其发展；至“十一五期间整个产业发展速度较快。“十二五”期间，垃圾发电仍然是我国解决城市生态和能源补充的重要举措，我国垃圾处理的现状和国家产业政策的扶持给整个行业的快速增长既提供了巨大的空
25、间，又触发了启动时点。5年内，中国将建30家垃圾气体回收的填埋场，并计划到2015年建立300家垃圾气体回收的填埋场，年处理垃圾1亿吨。2.1.2 收费政策1)根据可再生能源法第十四条，电网企业应当与依法取得行政许可或者报送备案的可再生能源发电企业签订并网协议，全额收购其电网覆盖范围内可再生能源并网发电项目的上网电量，并为可再生能源发电提供上网服务。第十九条，可再生能源发电项目的上网电价，由国务院价格主管部门根据不同类型可再生能源发电的特点和不同地区的情况，按照有利于促进可再生能源开发利用和经济合理的原则确定，并根据可再生能源开发利用技术的发展适时调整。上网电价应当公布。2) 2006年，国家
26、发改委发布了可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法，规定生物质发电(含垃圾焚烧发电和填埋气发电)上网电价由标杆上网电价加补贴电价组成。补贴电价标准为每度0.25元。发电项目自投产之日起，15年内享受补贴电价。2.1.3 税收政策目前，我国可再生能源利用中的生物质能发电采取即征即退的税收优惠政策。在税率优惠的基础上，增值税实行即征即返、全额返还或部分返还的优惠政策。2.1.4 技术政策根据环境保护部、国家发展和改革委员会、国家能源局关于进一步加强生物质发电项目环境影响评价管理工作的通知第三条：垃圾填埋气发电及沼气发电类项目第2项技术和装备“鼓励采用具有自主知识产权的成熟技术和设备。采用国外先进
27、成熟技术和装备的，应同步引进配套的环保技术和污染控制设施，在满足我国排放标准前提下，其污染物排放限值应达到引进设备配套污染控制措施的设计运行值要求。烟气污染物排放标准：单台出力65th以上的发电锅炉，参照火电厂大气污染物排放标准(GB13223-2003)规定的燃气轮机组的污染物控制要求执行。单台出力65th及以下的发电锅炉，参照锅炉大气污染物排放标准(GB13271-2OO1)中燃气锅炉大气污染物最高允许排放浓度执行。引进国外燃烧设备的项目，在满足我国排放标准前提下，其污染物排放限值应达到引进设备配套污染控制设施的设计运行值要求。无组织排放控制标准根据生物质发电项目所在区域的环境空气功能区划
28、，其产生的恶臭污染物（氨、硫化氢、甲硫醇、臭气）浓度的厂界排放限值，分别按照恶臭污染物排放标准（GB1455593）表1相应级别的指标执行，如环境空气二类区，生物质发电项目的恶臭污染物执行恶臭污染物排放标准（GB1455593）二级标准限值。2.2 其他重要政策2.2.1 清洁能源发展机制（CDM）为了使21世纪的地球免受气候变暖的威胁，1997年12月，149个国家和地区的代表在日本京都召开了联合国气候变化框架公约（UNFCCC）缔约方第三次会议，会议通过了旨在限制发达国家温室气体排放量以抑制全球变暖的京都议定书。京都议定书规定，在2008年至2012年，发达国家的二氧化碳等6种温室气体的排
29、放量将在1990年的基础上平均减少5.2%,而发展中国家在此阶段无减排义务。作为一种有效的温室气体减排措施，清洁发展机制（CDM）是指工业化国家的政府或企业，以资金和技术投入的方式帮助发展中国家实施具有减少温室气体排放项目的一种合作机制。垃圾填埋气发电项目符合CDM项目的要求，项目通过CDM减排认证核定后，可获得由发达国家合作企业发放的CERs减排基金。2.2.2 CDM项目运作流程CDM项目运作的全过程是：寻找国外合作伙伴一准备技术文件一进行交易商务谈判一国内报批一国际报批一项目实施的监测f减排量核定f减排量登记和过户转让一收益提成。企业在进行CDM项目申报时，首先通过科技管理部门向国家发改
30、委提出申请；再由国家发改委组织对申请项目进行评审，之后由国家发改委会同科技部和外交部办理批准手续。CDM项目在实施过程中企业的配合是至关重要的。根据荷兰CERUPT项目的经验。在招标的资质认定阶段，中方要以英文形式提供：1.项目概念表；2.项目认可书；3.企业营业执照和代码证；4.公司3年财务报表；5.企业履行社会义务情况证明；6.公司财务信用状况证明。在招标的第二阶段，中方要在咨询公司的帮助下提供：1.项目设计文件；2.核准报告和结论；3.购买协议；4.提交时间安排；5.项目批准书。第三部分主要技术介绍及现状垃圾填埋气发电是通过收集在厌氧环境下垃圾有机物质分解后产生的气体，经过净化处理后上网
31、发电的过程。根据互联网资料显示，一般垃圾进场填埋至少一年以上才可以通过钻井采集气体，填埋气经除尘、除湿并加压，然后送入发动机发电，有的还回收余热，对外供热。一般来说填埋场可产气十年以上。目前国内的垃圾填埋气发电技术发展还处于初期，大部分的设备用的均为国外厂家的设备，特别是预处理设备，发电机设备，焚烧火炬等，另外出于减排目标的实现，考虑到进口机组对填埋气质量和数量的适应性上相对更佳，同时国外对环保、污染物排放要求较高，因此进口机组一般配备专利的低排放控制系统，有毒气体排放较低的考虑，填埋气发电项目更倾向于采用国外设备。3.1主要工艺流程介绍及主要技术供应商目前填埋气发电项目的设备主要由三部分系统
32、组成：气体收集系统、气体净化预处理系统（固定单元）和发电系统（发电单元）。前处理设施垂直气体收集井集气站冷凝水去除脱硫设备燃烧火炬A,发电（包括填埋场内部使 用）富余气体其他方 式利用填埋气发电流程图例11）前处理一气体收集系统填埋气的收集是依靠垂直气体收集井借压差流从垃圾中收集有用的气体，然后通过气体收集管引至集气柜，并由单个的集气柜输往集气站处理。2）气体净化预处理系统气体净化预处理系统主要由沼气净化装置、焚烧火炬、预处理装置组成。沼气净化预处理系统实现对沼气进行脱硫、脱水、过滤等净化处理，同时对沼气进行抽取、加压输出、稳压、稳流控制，并对沼气供给状态（流量、压力、温度、甲烷含量）和计量数
33、值（累积消耗甲烷量）进行测量。主要有沼气脱硫装置、火炬和预处理装置。目前市场上主要的预处理供应商有康达新能源。3）气体发电系统目前成熟的国产沼气发电机组的功率规格，主要集中在2460OkW这个区段。对甲烷含量约50%的填埋气，填埋气低位热值在17.91兆1/而3。选用合适的沼气内燃发电机，发电量可达1.85度/Nm3.因此填埋气发电利用过程中除了产气量以外，另一个重要技术就是发电机性能。我国目前在运行的绝大多数填埋气发电机组均采用进口设备，比较著名的有GE能源的颜巴赫，DEUTZ,CAT等。近年来国内也出现一些厂家，如胜利动力、启东宝驹、济南柴油等，其开发的设备性能也取得了一定的进步。但是进口
34、机组来自几十年燃气发电机组专业制造厂商，在填埋气发电上经验丰富，国产机组目前处在起步阶段，因此相比国外著名品牌，目前在发电效率、填埋气适应性和排放指标上仍存在一定差距。1）发电效率：好的进口机组发电效率可以高达4243%,一般处在38-40%,而国产机组效率仅为3236%。2）填埋气适应性：填埋气在进入发电机组前一般要经过脱硫、除湿、过滤等预处理，进口机组对填埋气质量和数量的适应性上相对更佳。3）排放指标：国外对环保、污染物排放要求较高，因此进口机组一般配备专利的低排放控制系统，有毒气体排放较低。3.2目前项目使用设备3.2.1 天津双口垃圾填埋气发电厂I）LFG收集系统在双口垃圾卫生填埋场的
35、填埋作业区已有42根竖直沼气管收集，目前LFG未作处理直接排空，项目对原沼气井顶端进行改装，套上封闭管头密封，从侧面引出DN5O的聚乙烯管（PE100）进行气体收集.然后在填埋区内建立连接横管，将填埋区内沼气井收集的LFG集中送出，跨越填埋区环场路，建立高架过路管，将收集的LFG送至发电厂的气体净化系统。在收集过程中，根据沼气井的出气情况，分别采取主动收集和被动收集方式，建立抽气站由被动收集逐步向全部主动抽气过渡，并加装气体检测装置，对各管口实时监控，调整气体流量，掌握气体质量。LFG出抽气井，集气井以后，由于温度逐渐降低会产生冷凝液.冷凝液聚集在气体收集系统的低处，影响气体流动并可能腐蚀管道
36、系统.在冷凝液聚集处（气体收集系统的低处），利用气动泵将聚集的冷凝液送入渗滤液收集井，然后送至填埋场污水处理系统进行处理，处理后用于填埋场回喷及绿化等，完全不外排.2）气体净化系统由于LFG中还含有水，硫化氢，二氧化碳等其他成分，不仅降低LFG的燃烧热值，而且还会对燃气发电机组产生腐蚀作用.故LFG在进入燃气发电机组前进行脱水净化处理，气体通过冷凝，气液分离后可除去其中的液滴和细粒，分离出的冷凝液进入发电厂内的冷凝液收集池，然后送至填埋场污水处理系统进行处理，处理后用于填埋场回喷及绿化等，完全不外排.3）发电系统净化后的气体经过燃气机组配备的过滤器进入燃气机，燃烧膨胀推动活塞做功，带动曲轴转动
37、，通过发电机送出电能.机组产生的废气经排气管，消音器和烟囱排出.循环冷却系统采用机械式强制通风实现对燃气发电机组的冷却.发电机产生的电能经过变压器升压为10.5kV后上网.4）控制系统采用计算机对LFG的处理过程和燃气发电机组进行实时控制，起到监视，控制，报警和保护作用，并对燃气发电机组的自动启动，停机，故障检测以及电子点火进行自动控制，并依据LFG量的多少自动调节输出功率.5）燃烧系统除发电系统外，项目还计划在发电厂内设置一台封闭式燃烧火炬，在设备超压，检修等情况下燃烧LFG.火炬不仅可避免LFG直接排放造成的污染，而且还减少了因甲烷聚集而产生爆炸的可能第四部分：工艺设计介绍4.1 填埋气收
38、集方式4.1.1 填埋气导排系统介绍填埋场内填埋气导排系统按有无抽取设备分为主动导排和被动导排两大类。主动导排系统是通过安装动力气体抽取设备，及时抽取收集场内的填埋气，从而控制填埋气的排放。被动导排系统是通过设置填埋气导排通道，即设置大空隙气体通路等措施来输导填埋气。被动导排系统一般用于无组织的填埋气自然排放，不适合本工程，以下仅介绍主动导排系统。主动导排系统与被动系统相比能更有效地控制和收集填埋气，它多用于大、中型填埋场,或周围环境要求较高的填埋场以及建设填埋气回收利用设施的填埋场。填埋气主动导排及回收利用系统一般由集气井（或水平集气沟）、滤管、集气管网、抽气设备组成。图5.11填埋气主动导
39、排系统示意图4.1.2 填埋气收集方式介绍目前填埋气的主动收集方式主要有两种：一种是以水平管为主的集气系统，即随垃圾填埋面的上升分层铺设水平收集槽，它一般用于正在填埋、且填埋厚度较大的大型填埋场；另一种是以垂直集气井为主的集气系统，即集中打井铺设集气管道，该方式集气系统对填埋作业有一定的影响，一般在中间封场或最终封场后实施。垂直集气井和水平收集槽在实际工程应用中均有应用，有些填埋场（如老港生活垃圾卫生填埋场）结合自身工程特点，采用混合型填埋气收集系统，即把垂直集气井和水平收集槽有机地连接起来，形成立体网状的混合式填埋气收集系统。4.1.3 垂直集气井方式比选垂直集气井一般是在完成填埋作业后，相
40、间布置安装。目前国内外常用的垂直集气井主要有以下两种型式。(1)国内典型垂直集气井典型的垂直集气井建造是采用钻井机的螺旋式或料斗式钻头，钻入垃圾填埋层内部，形成孔径约8001000mm的钻孔,布置IoOOmm的钢筋笼,钢筋笼内安装200300mm的HDPE管，管子从底部到距地基表面3m左右处的壁面上设置15mm的小孔，钢筋笼和HDPE管四周的环状空间装填粒径1050mm的碎石，井口依次用垃圾、膨润土、粘土封口，井头上安装填埋气监测口(监测浓度、温度、流量、静压及液位)和流量控制阀。(2)国外抽气兼抽水井国外抽气兼抽水井结构形式与国内比较接近，区别在于其使用加厚的穿孔PVC管作为抽气管道，不采用
41、钢筋笼作石笼结构的支撑。穿孔PVC管周围直接采用碎石石笼包裹，PVC管道壁厚等级为Schedule80。第一种形式的抽气兼抽水井在国内垃圾填埋场填埋气利用工程中得到了广泛的应用，第二种形式的集气井由于国内PVC管道的材质较脆、抗老化性能差，在国内鲜有应用。此外生活垃圾填埋场填埋气体收集处理及利用工程技术规范(CJJ133-2009)中5.2.5节明确规定：导气井中心多孔管应采用高密度聚乙烯等高强度耐腐蚀的管材。因此，本工程推荐使用国内应用比较成熟的钢筋石笼垂直集气井。4.132 渗滤液导排泵选型当集气井内水位过高时，应采取措施降低井内水位。目前,渗滤液导排一般采用潜污泵、压缩空气法、气动泵和真
42、空泵四种型式。(1)潜污泵潜污泵是国内最早用于垃圾填埋场渗滤液抽排的泵型，但由于其使用电源，容易产生火花，在填埋场运营过程中存在重大安全隐患。生活垃圾填埋场填埋气体收集处理及利用工程技术规范(CJJl33-2009)中明确规定，由于导气井内充满甲烷气体，难以避免有空气进入，如果采用电动抽水设备，存在电火花引爆井内甲烷气体的隐患，在气体收集过程中禁止使用电动设备抽取导气井内的积水。(2)压缩空气法压缩空气直排法是国内近年出现的一种简易方法，其原理为：外围大口径井为垂直井,井中下部充满渗滤液，上部为填埋气。出水管置于垂直井内，下部浸没于渗滤液中。出水管底部区域开孔，增大渗滤液的进水面积，开孔区域与
43、渗滤液液面之间保证一定的距离，即为浸没高度。压缩空气管自出水管底部开孔伸入。运行时，高压空气充入出水管，与管内渗滤液混合，形成气水混合物，并在后续高压空气的作用下，沿井管向上运移排出。当浸没高度充分时，压缩空气所形成的气水混合物，均可沿井管排出，不会有空气溢入填埋气区，可有效实现渗滤液导排。该方法的特点是措施简单，其主要不足在于不能实现自动控制，而其集气井在使用压缩空气直接排水后的较短时间内就容易产生严重的泡沫问题。此类泡沫呈黄褐色、稳固、连续，无论用高压水冲洗或是用消泡剂都很难清理，不仅影响现场环境的美观，对于垃圾表面覆盖HDPE膜的填埋场，雨水冲刷泡沫，容易对地表水造成污染。(3)气动泵气
44、动泵是国外填埋场渗滤液抽排中应用非常成熟的泵型，其控制完全自动，且气动泵内压缩空气不与渗滤液直接接触，采用此法抽排集气井内渗滤液时，不出现泡沫问题，满足安全使用与环境要求，该泵型目前在国内已有应用，其缺点在于国内没有相应成熟的产品，需进口采购，费用相对较高。(4)真空泵真空泵利用负压抽吸原理，在集气井内渗滤液形成水封时，真空泵运行形成负压，在负压驱动下，渗滤液从水封管进入负压收集管道，负压收集管道与渗滤液收集管道相连，最终将渗滤液收集导排。该泵的不足在于受负压原理的影响，渗滤液最大吸程不能大于10m,降水深度具有一定的限制。4.133 推荐填埋气收集方式综前所述，潜污泵由于使用电源，具有重大的
45、安全隐患；压缩空气法不易控制，亦会产生严重的泡沫问题，恶化填埋场的环境；真空泵也需使用电源，且其吸程受降水深度的限制；气动泵能有效解决上述问题，但其存在投资成本较高的缺点。综合考虑填埋场的安全运行等因素，推荐采用气动泵抽排垂直集气井中的渗滤液。4.2填埋气利用方式4.2.1 填埋气利用方式概述填埋气作为能源，将其收集利用对环境十分有利，而且可以将大大地减少对公众的不利影响，同时可实现清洁能源的资源化利用。填埋气的利用方法取决于其处理程度。未经净化处理的填埋气热值约为天然气的二分之一，填埋气的低位热值约17.0MJm3o处理程度影响应用的经济性，为适合气体的最终使用需要，填埋气需经预处理。经不同
46、的后续处理可以满足不同的产品要求。国内外常见的填埋气利用方式有如下几种：(1)用于发电利用填埋气作为燃料，或者利用填埋气燃烧产生的热烟气或蒸汽来带动发电机发电。该利用方式工艺设备成熟，是目前国内外最常用的填埋气利用方式，但其投资较高，上网系统复杂，审批程序繁琐。常用的发电设备有燃气内燃机、燃气轮机及蒸汽轮机三种。燃气内燃机利用填埋气作为燃料，带动内燃机和发电机发电，适合于发电量为14MW的小型填埋气利用工程。燃气轮机利用填埋气燃烧产生的热烟气推动涡轮机，涡轮机带动发电机发电，适合于3IOMW的填埋气利用工程。蒸汽轮机发电是利用填埋气作为锅炉燃料产生蒸汽，蒸汽带动蒸汽轮机发电，适用于填埋气产量大
47、的工程，一般发电量在5MW以上。(2)用于锅炉燃料这种利用方式是用填埋气作为锅炉燃料，生产热水用于采暖或生产蒸汽销售给用户。这是一种比较简单的利用方式，这种利用方式对填埋气净化处理的要求不高，且锅炉设备简单，投资少，适合于附近有稳定热用户的地方。(3)提纯制天然气该利用方式需要对填埋气进行比较精细的处理，包括去除CO2、少量有害气体、水蒸汽以及颗粒物等。提纯后的气体可作为生活燃料经管道直接输送到居民用户，也可压缩成液态天然气，罐装储存，用作汽车燃料。这种利用方式投资大、技术要求高，适合于一定规模的填埋气利用工程。(4)其它利用方式最近国外对填埋气又开发了一些新的用途，主要有：利用填埋气制造燃料电池、利用填埋气制造甲醛产品以及制造轻柴油等。这些利用方案均在研究和开发中，距实际应用尚有一定的距离。4.2.2 填埋气利用方式论证利用填埋气制造燃料电池、甲醛产品以及轻柴油的工艺尚不成熟，距工程应用仍有一定的距离，以下仅针对利用填埋气提纯制天然气、发电上网、用作锅炉燃料这三种利用方式进行比选。
