淺析城市生活垃圾焚燒發(fā)電廠沼氣利用工藝

郭海濤

摘 要 近年來(lái)，我國(guó)的城市化進(jìn)程有了很大進(jìn)步，城市對(duì)電能的需求也在不斷增加，城市生活垃圾焚燒發(fā)電廠建設(shè)也越來(lái)越多。本文針對(duì)城市生活垃圾焚燒發(fā)電廠沼氣利用工藝進(jìn)行分析，為城市生活垃圾的處理效果提供有效保障。

關(guān)鍵詞 城市生活;生活垃圾;焚燒發(fā)電廠;沼氣利用;利用工藝

引言

我國(guó)作為生活垃圾產(chǎn)生量最大的國(guó)家，預(yù)計(jì)2030年，生活垃圾的總產(chǎn)量將會(huì)是美國(guó)的2倍。在這種趨勢(shì)下，必須加大研發(fā)科學(xué)技術(shù)的力度，確保生態(tài)環(huán)境不會(huì)受到污染。為保證生活垃圾可以得到二次利用，應(yīng)該積極研發(fā)焚燒垃圾發(fā)電技術(shù)，提高應(yīng)用技術(shù)水平，從而有效處理生活垃圾，降低生態(tài)環(huán)境壓力，促使人與自然和諧共處。

1沼氣發(fā)電預(yù)處理系統(tǒng)的特點(diǎn)分析

沼氣發(fā)電預(yù)處理系統(tǒng)在構(gòu)建和具體應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)生活垃圾處理可以起到良好的輔助作用。為了保證該系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的有效性，必須要對(duì)該系統(tǒng)在應(yīng)用時(shí)的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)進(jìn)行分析，并且將這些特點(diǎn)合理的應(yīng)用到實(shí)踐中，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)生活垃圾的有效處理。沼氣發(fā)電預(yù)處理系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，通常系統(tǒng)都會(huì)選擇利用防爆的設(shè)計(jì)方式，同時(shí)還要在其中對(duì)防爆設(shè)備儀表進(jìn)行合理的配置。與此同時(shí)，還要對(duì)不銹鋼設(shè)備進(jìn)行科學(xué)合理的利用，這樣做的根本目的是為了最大限度保證設(shè)備的使用年限可以得到有效延長(zhǎng)。除此之外，要結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及緊急旁路進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)置，這樣做的根本目的是為了最大限度保證系統(tǒng)在處理過(guò)程中的安全性和穩(wěn)定性。同時(shí)，還可以與發(fā)動(dòng)機(jī)自身的用氣量進(jìn)行有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變頻，同時(shí)還可以盡可能減少輔機(jī)對(duì)電量的整體消耗情況，對(duì)運(yùn)行費(fèi)用也可以起到良好的控制作用[1]。

2城市生活垃圾焚燒發(fā)電廠沼氣利用工藝措施

2.1 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(guò)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(shí)現(xiàn)了對(duì)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(yīng)地也增加了汽輪發(fā)電機(jī)組的發(fā)電量。

2.2 將沼氣排放入坑并通過(guò)抽風(fēng)機(jī)回爐焚燒

這種方式在提出以及具體應(yīng)用過(guò)程中，其主要是對(duì)現(xiàn)有的滲瀝液進(jìn)行有效收集，同時(shí)還要對(duì)通風(fēng)設(shè)施進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)置。通過(guò)這種方式在其中科學(xué)合理的利用，其根本目的是為了直接將滲瀝液處理過(guò)程中的沼氣，以及其他一些有毒有害氣體，全部都直接有效地排放到垃圾坑內(nèi)部進(jìn)行處理。在這種形勢(shì)下，必須要保證垃圾坑內(nèi)部具有非常良好的負(fù)壓狀態(tài)，這樣抽取之后可以立即進(jìn)入到焚燒爐內(nèi)部進(jìn)行燃燒處理。這種方式在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，從理論角度出發(fā)，發(fā)現(xiàn)沼氣在進(jìn)入到焚燒爐內(nèi)部之后，就會(huì)將其自身的熱量全部都釋放出來(lái)。但是這種方式在應(yīng)用時(shí)，仍然存在問(wèn)題，比如垃圾坑當(dāng)中原本的垃圾勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生沼氣。眾所周知，沼氣的主要成分就甲烷，甲烷會(huì)與空氣當(dāng)中的氧氣產(chǎn)生氧化反應(yīng)，同時(shí)在完全反應(yīng)的狀態(tài)下，甲烷與氧氣相互之間的反應(yīng)體積在經(jīng)過(guò)計(jì)算分析之后確定是1∶2。在這種形勢(shì)下，與空氣當(dāng)中的氧氣含量進(jìn)行結(jié)合分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)1LCH4在燃燒過(guò)程中需要空氣的含量大概是9.5L。所以，甲烷在整個(gè)混合氣體當(dāng)中的占比大概是9.5%。如果甲烷在空氣當(dāng)中的體積分?jǐn)?shù)已經(jīng)達(dá)到或者是超過(guò)9.5%的時(shí)候，那么就會(huì)立即引起爆炸的現(xiàn)象。生活垃圾在堆放過(guò)程中，如果堆放得過(guò)于集中，那么勢(shì)必會(huì)在實(shí)踐中形成一種厭氧的環(huán)境狀態(tài)。這樣就會(huì)導(dǎo)致垃圾當(dāng)中的沼氣會(huì)呈現(xiàn)出持續(xù)不斷積累的狀態(tài)，同時(shí)還會(huì)一直釋放。這種形勢(shì)下，甲烷在空氣當(dāng)中的含量就會(huì)越來(lái)越高，一直達(dá)到爆炸的極限，甚至在遇到明火時(shí)，會(huì)引起嚴(yán)重的爆炸事故[2]。

2.3 通過(guò)裝置沼氣發(fā)電燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行回爐焚燒

沼氣脫硫后通過(guò)儲(chǔ)氣罐向燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)輸，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力。通過(guò)熱回收裝置對(duì)沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)排出的冷卻水和散發(fā)的熱量進(jìn)行回收后作為熱源。燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)適用于沼氣產(chǎn)量相對(duì)較小的場(chǎng)所，以沼氣為燃料，使內(nèi)燃機(jī)和發(fā)電機(jī)持續(xù)發(fā)電。根據(jù)國(guó)內(nèi)外機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，假定燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組的熱效率為33%，那么每小時(shí)發(fā)電量就為687kWh，沼氣上網(wǎng)發(fā)電量約為583kWh，年上網(wǎng)總發(fā)電量為4.66×106kWh，則每年收入可以增加302萬(wàn)元。與前3種方案不同，該方案的30年特許經(jīng)營(yíng)期總額為9060萬(wàn)元。

3提高焚燒發(fā)電技術(shù)水平的策略

我國(guó)各個(gè)城市垃圾的構(gòu)成比較復(fù)雜，大部分為廚余垃圾，剩余垃圾為紙張類、塑料類、纖維類，不同種類的垃圾熱值差比較大。在這種情況下，我國(guó)應(yīng)該積極借鑒參考國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家處理垃圾的模式，減少產(chǎn)生垃圾的數(shù)量，積極落實(shí)垃圾分類工作，從分類的垃圾中選擇熱量較高的垃圾，落實(shí)焚燒發(fā)電的工作，剩余垃圾按照其他方法實(shí)施。我國(guó)已經(jīng)引進(jìn)大量的設(shè)備和技術(shù)，詳細(xì)分析焚燒設(shè)備工藝流程，根據(jù)我國(guó)垃圾分類的水平，優(yōu)化調(diào)整焚燒垃圾流程，帶動(dòng)國(guó)內(nèi)焚燒垃圾發(fā)電事業(yè)的快速發(fā)展。生活垃圾“焚燒發(fā)電技術(shù)”是環(huán)保產(chǎn)業(yè)和新能源產(chǎn)業(yè)的結(jié)合，既可以實(shí)現(xiàn)生活垃圾的減量化，又可以在回收能源方面發(fā)揮積極作用。發(fā)達(dá)國(guó)家的焚燒發(fā)電技術(shù)比較成熟，我國(guó)發(fā)電技術(shù)正在由固廢處理向持續(xù)發(fā)展的方向轉(zhuǎn)變，盡管已經(jīng)取得較大的進(jìn)步，但是在今后發(fā)展中仍需要改進(jìn)及完善[3]。

4結(jié)束語(yǔ)

在對(duì)城市生活垃圾焚燒廠的運(yùn)營(yíng)情況進(jìn)行結(jié)合分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)由于現(xiàn)階段人們?nèi)粘Ｉ钸^(guò)程中的生活垃圾量越來(lái)越大，所以生活垃圾的處理難度也越來(lái)越大。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)生活垃圾的有效處理，提高生活垃圾焚燒發(fā)電廠的正常運(yùn)作效率，可以對(duì)沼氣工藝手段進(jìn)行科學(xué)合理的引進(jìn)和利用。沼氣在經(jīng)過(guò)燃燒器回爐燃燒之后，可以對(duì)沼氣的熱量進(jìn)行回收利用。這樣不僅可以促使生活垃圾焚燒發(fā)電廠自身的經(jīng)濟(jì)效益得到有效提高，而且在對(duì)垃圾進(jìn)行處理時(shí)，可以保證可靠性和穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃和平，胡晴，王智鵬，等.南昌市生活垃圾衛(wèi)生填埋生命周期評(píng)價(jià)[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2018，38（10）：3844-3852.

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[3] 姚遠(yuǎn)，劉政，涂為民，等.成都市生活垃圾焚燒發(fā)電廠滲濾液處理現(xiàn)狀分析[J].水處理技術(shù)，2018，44（2）：128-132，139.