利用垃圾填埋沼气发电 走垃圾资源化道路.doc

利用垃圾填埋沼气发电走垃圾资源化道路

摘要：针对我国垃圾产生量大，以填埋处理方式为主的状况，介绍了垃圾填埋沼气发电的原理、技术和国内外现状等，提出要利用垃圾填埋产生的沼气进行发电使城市垃圾化害为利，变废为宝，实现垃圾资源化。关键词：垃圾填埋；沼气发电；资源化0引言我国是垃圾生产大国，仅生活垃圾的年产量就为2亿多吨，垃圾对大气、水体、土壤造成污染，从而影响生态环境及人们的生存环境。目前国内外垃圾处理方式有：垃圾填埋、垃圾堆肥、制造衍生燃料、焚烧等，其中填埋是最普遍的方法，这种方法虽然投资少，但占地大，更重要的是在填埋的过程中产生的沼气会引起爆炸，从而导致严重的二次污染问题。针对这一问题，国内外有关专家和学者进行了长年的研究，近年来，垃圾填埋场迅速成为一种新型的、绿色的电力来源，利用垃圾填埋沼气发电，可使城市垃圾化害为利、变废为宝，走垃圾资源化道路，促进循环经济的发展，具用广阔的发展空间和获得多重效益。1填埋沼气发电原理城市生活垃圾在厌氧环境中，在厌氧微生物菌的作用下，有机物分解产生沼气的过程称为垃圾沼气化。其分解过程可分为2个阶段，第一个阶段是通过厌氧性微生物的作用，有机物分解为有机酸、醇、二氧化碳、氨、硫化氢等低脂肪酸；第二阶段也称为发酵反应阶段，通过厌氧性菌群的作用，将第一阶段产生的低脂肪酸等分解为甲烷气体，即沼气[1]。生活垃圾被填埋数月后产生的填埋气体，包含质量分数约50%的甲烷、约40%的二氧化碳、约8%的氮气、约1%的氧气以及约1%的微量元素气体，填埋气体的热值大约是17242.5J•m-3，相当于天然气热值的一半，因此，垃圾填埋产生的沼气是一项巨大的资源。甲烷是一种理想的气体燃料，1m3沼气完全燃烧后，能产生相当于0.7kg无烟煤提供的热量，为充分的利用这些宝贵资源，做到化害为利，在垃圾填埋场中设置沼气收集装置，抽出和收集这些气体作为燃料进行沼气发电。2国内外垃圾填埋沼气发电现状目前，全世界已建成利用垃圾填埋气发电的发电站已有140多座，澳大利亚垃圾填埋管理服务公司(LMS)的总执行经理约翰•法隆声称：“哪里有垃圾，哪里就有金钱”。LMS公司于1982年就在澳洲开创了利用垃圾填埋场气体的产业，并使用专门技术从旧的已弃置不用的垃圾填埋场生产“绿色”电力。随着越来越多的人了解了这一技术的经济价值和可行性，其它一些亚洲国家也逐渐的开发垃圾的资源化产业。我国的南京、上海、北京、深圳、北海等多个大中型城市已经或准备建立沼气发电厂。1998年，我国首家垃圾填埋式发电厂———杭州天子岭垃圾填埋发电厂运行投产，其安装两台发电机组，年发电量在1600万kW时左右，每天消化垃圾2000多吨。沈阳市近几年也在城市垃圾填埋场投资建设了沼气发电系统，沈阳大辛垃圾填埋场沼气发电工程现已动工，预计2007年4月并网发电，项目建成后可为10万户城市居民提供生活用电。沈阳市老虎冲生活垃圾卫生填埋场，每天平均填埋垃圾1500t。为实现垃圾填埋产生的沼气的综合利用，拟在填埋场北部空地建设沼气发电项目，产生的电力除部分供应垃圾场用电外，其余电力上网后供周边地区的工农业生产和居民的生活使用。3垃圾填埋沼气发电技术据国内已经投产运营的垃圾填埋气发电项目的建设案例表明，与垃圾焚烧发电相比，填埋沼气发电投资小，运行费用低，仅为焚烧费用的1/4左右。垃圾填埋沼气发电技术包括沼气收集、沼气处理、发电、变电、送电等环节。垃圾填埋场中产生的沼气由沼气收集系统汇总到主干管，经过初级过滤器除去水滴和颗粒灰尘，然后进入沼气冷却器冷却，经旋风分离器再次分离水分和杂质，由沼气送风装置加压，经过滤器干燥过滤，使沼气品质调整为合适的比例后送入沼气燃料发电机燃烧发电，电力经升压、配电、送电，实现并网售电。3.1沼气收集系统沼气收集系统常用的有2种，一种是竖井系统；另一种是横井系统。竖井主要应用在已封场的垃圾填埋场，其特点是该区填埋作业完毕后，集中打井收集。水平集气系统主要是用于新建的和正在运行中的垃圾填埋场，其特点是填埋垃圾的同时收集沼气。
竖直沼气收集井的深度一般离防渗层最少4m以上，沼气收集经过低压运转可以保持40%的收集率。水平沼气收集管由高密度的聚乙烯有孔管和软管连接构成，为防止垃圾掉入造成有孔管赌塞，垂直沼气收集井与水平沼气收集管周围填入碎石。井口装置通过沼气收集支管和支管排水装置垂直沼气收集和水平沼气收集管相连，收集到的沼气通过母管经沼气输送管网送到沼气处理系统。3.2沼气处理系统沼气处理系统一般包括沼气的过滤、冷却、除凝、加压和事故排放等，沼气中含有水分、灰尘、H2S、NH3等有害成分，如果不把有害成分清除，容易造成沼气收集管道和发电机等设备的腐蚀，沼气过滤、冷却和除凝系统主要包括初级过滤器、沼气冷却器、液体冷却器、二级过滤器、干燥过滤器和冷凝水收集装置等设备。从垃圾场