垃圾渗沥液处理站沼气入炉燃烧经济分析.docx

          垃圾渗沥液处理站沼气入炉燃烧经济分析                    摘要：依据渗沥液处理站的沼气本文就典型的工艺，从经济、技术、性能及选用作具体分析，从而论证了沼气，在垃圾发电厂渗沥液处理站的有效利用和经济性分析关键词：垃圾发电；渗沥液；沼气前言及项目概况某项目垃圾发电厂由某项目负责投资、建设及运营，位于市开发区北侧，占地约120亩项目总投资约3亿元，设计处理生活垃圾总规模为700吨/日，配备2台日处理垃圾350吨的焚烧炉，两台中温中压余热锅炉，一台12MW汽轮发电机组处理规模：渗滤液处理系统规模：按250t/d设计 (其中渗滤液水量约210t/d，冲洗水约12t/d,余量28t/d)设计处理水量：180m3/d设计安全系数：1.2单位设计水量：9m3/h最大瞬时进水量：212m3/d最大平均进水量200m3/d设计进水水质：乙方根据垃圾渗沥液的成份和水量变化的特性，满足某项目渗沥液的处理要求，设计进水水质限值如下：垃圾渗滤液处理站部分进水水质参考值序号污染物单位进水设计指标值1水量m3/d1802BOD5mg/L330003CODcrmg/L906004氨氮mg/L18305SSmg/L220006pH6-8注：①单位：mg/L， 水量（m3/d）、pH（无量纲）除外；针对垃圾渗滤液的特点，结合焚烧发电厂的实际情况以及处理的最终标准及要求， 产生沼气的主工艺流程如下：中温厌氧系统 + 膜生化反应器+膜深度处理系统，渗滤液自集水坑（甲供）经提升泵（甲供）进入（预备处理）调节池调节水质水量后经提升进入中温厌氧反应器内。

在中温厌氧反应器内借助厌氧微生物的新陈代谢作用分解废水中的有机物质，使溶解性的有机物质经过一系列的生化过程，去除渗滤液中大部分有机物，降低COD，渗滤液中大部分有机污染物去除，在此阶段COD得到一定程度的降低降低，产生的沼气设置沼气储存装置并输送至甲方指定地点，同时为避免造成二次污染，设置值班火炬，多余的沼气进入沼气燃烧系统沼气：沼气的主要成分是甲烷沼气由50%～80%甲烷（CH4）、20%～40%二氧化碳（CO2）、0%～5%氮气（N2）、小于1%的氢气（H2）、小于0．4%的氧气（O2）与0．1%～3%硫化氢（H2S）等气体组成 由于沼气含有少量硫化氢，所以略带臭味其特性与天然气相似空气中如含有8.6～20.8%（按体积计）的沼气时,就会形成爆炸性的混合气体甲烷相对分子质量为16.04在标准状况(1个标准大气压20℃)下密度为0.71千克/每立方米，甲烷比空气密度小，在空气中容易扩散，扩散速度比空气快3倍，当空气中甲烷（CH4）的含量达到25%~30%时，对人畜有一定的麻醉作用沼气的主要成分甲烷是一种理想的气体燃料，它无色无味，与适量空气混合后即会燃烧每立方米纯甲烷的发热量为～34000千焦，每立方米沼气的发热量约为20800－23600千焦。

即1立方米沼气完全燃烧后，能产生相当于0.7千克无烟煤提供的热量与其它燃气相比，其抗爆性能较好，是一种很好的清洁燃料1 基本情况（经济分析）某项目锅炉日处理垃圾量：2*350=700t/d 渗滤液量占比：夏季10～35%（设计峰值210吨/天）、冬季10～15%，全年取平均18%；渗滤液日产量：131.7t/d；每千克COD能产生CH4为0.35 Nm3，沼气中按照CH4和CO2比例为1：1 计算污水处理站按照平均值131.7m3计算，原水COD值为50000mg/L2 调节池产量处理效率按0.4计：甲烷产生量：50000×131.7×0.35×0.4=921.9Nm3/天沼气产生量：921.9×2=1843.8Nm3/天3 厌氧池产量处理效率按0.9计甲烷产生量：（50000×0.6）×131.7×0.35×0.9=1244.56Nm3/天沼气产生量：1244.56×2=5292≈2489Nm3/天4 总量计算总计：每天沼气总产生量：1843.8Nm3+2489Nm3=4332 Nm3/天总计：每小时产沼气量：4332 Nm3÷24=180 Nm3/小时5 沼气入口位置选择沼气成分分析如下名称符号单位参数甲烷CH4%62-65硫化氢H2S%2-5二氧化碳CO2%30-35低位发热量QKJ/Nm324000利用渗沥液处理站所产生的沼气，直接引入锅炉进行燃烧，减少臭气及有害气体的排放，直接入炉燃烧，来提高炉膛温度，增加燃烧区的能量和更好的稳定垃圾燃烧，节能减排。

甲烷最低着火温度为540℃，由于含有CO2和其它气体，所以，根据常规的设计经验，一般炉膛内炉排上的温度在650℃以上时，且燃烧稳定，即可直接投入沼气系统，沼气入炉只能自行燃烧，不能参与负荷调节综上所述，一般把位置开在炉排上1米，燃烧稳定区域偏下处，按两台炉正常运行时，沼气入炉一用一备考虑，在2台锅炉炉排中部两侧（稳定燃烧区）加装沼气的燃烧喷嘴6 沼气输送燃烧流程6.1 流程：沼气从渗沥液站出口-----水封或阻火器-------疏水器-----沼气母管-----支管路----速断阀----水封（阻火器）----进入每台炉子两侧的进口阀门----炉膛（下图为某项目垃圾发电现场的实际情况）；6.1.1 炉前流程示意图6.1.2 炉膛内的火焰如图所示（春季沼气量较少，只启动了一台炉两个沼气喷嘴燃烧）6.2 水封本系统设计为两路水封（或阻火器），一处在渗沥站出口处，一路在炉膛入口处水封的高度，根据锅炉的炉膛设计参数和MFT后最大的设计参数来确定，（水封的高度一般为200mm，+2kpa），因第一级水封为常规溢流方式，在溢流过程中难免会出现沼气和水同时流出，为避免沼气同溢流水一起逃逸，所以再设置一套水封，即为二级水封，一级水封的水经过溢流口，自动溢流到二级水封内（二级水封的液位高度原理同一级水封），溢流后的液体经二级水封，把气体截住，水就直接溢流到出渣机冷却炉渣。

6.3 安全方面在20℃,一个大气压情况下,甲烷在空气中爆炸上限15%（V/V），爆炸下限5.3%（V/V），所以，在运行方面安全极为重要，根据某项目垃圾发电厂2年以来的实际运行情况来看，在投运前只要渗沥站的污水系统运行正常，其沼气系统的运行也越稳定，整个工艺简单可靠、维护费用低管道输送时宜布置在于阴凉、通风的方位远离火种、热源不宜超过30℃应与氧化剂等分开存放，切忌混储若穿过建筑物时宜采用防爆型照明、通风设施，在此区域施工或工作时，禁止使用易产生火花的机械设备和工具在停炉检修或炉膛内需动火作业前，必需对炉内沼气浓度进行及时检测，并严格执行工作票制度及动火票制度，用手持式检测仪对炉膛内沼气浓度进行检测，检测部位有炉排处、炉膛上部、燃烧喷嘴等炉内死角，（不管沼气系统是否检修），以手持式检测仪检测炉内无沼气后方可进入检修，并在焚烧炉检修期间引风机导向门应全开只要正确的按规程进行细心操作就能避免事故6.4 投运前的置换法沼气对空气的比重是0.85∶1，主要成份为甲烷，CH4分子量16；少量的H2S等，所以沼气略比空气轻氮所的分子量为28，用N2气置换比较适宜、经济，运行前只需用氮气置换即可根据理论分析和计算，安全期间一般通入氮气的体积大于置换空间空气的4倍以上，且炉前水封溢流不间断，直接投入就不会产生爆炸、回火。

因某项目垃圾电厂2号渗沥液处理系统的双厌氧的新型处理工艺，其纯度较高，一般在切换时可直接投入，无需要置换7 经济分析按每小时180标立方米沼气产量，热值5000千卡/立方米，年使用330天计算：每年可利用热值为180×24×330×5000＝7128000000千卡；锅炉热效率按72%来计算，实际利用热值为7128000000×72%＝5132160000千卡；过热蒸汽为400℃、4.0MPa，焓值为768.8千卡/公斤，即产每公斤蒸汽约需768.8千卡热量；每年可利用沼气产蒸汽量为 5132160000÷768/1000＝ 6675吨；汽轮机的汽耗为5.46吨/MW；电价为0.65元/度；利用蒸汽推动汽轮发电机的年发的电量为；年发电量为122万kw；参考某项目垃圾发电厂的投资成本（自行改造，没有经过专业的设计和专业的安装单位安装），估算4～5万元/台炉材料：炉母管为pe（或玻璃钢）管道、入炉前全部为不锈钢管道，自制水封（阻火器）、阀门、喷嘴（耐热点的管子即可）根据实际运行2年情况来看，因本系统易损件很少，且工艺简单，安装方便，维护费用可忽略不计8 结束语根据上述情况从实际运行情况分析后，理论计算年收益率为：122万kw电价按0.65元/kw（考虑国家补贴后按此单价计算） ，创造利润约 79万元/年。

从经济上论证此方案可行性较高  -全文完-。