填埋气发电（精选6篇）
填埋气发电 篇1
1 研究背景
1.1 填埋气发电简介
垃圾填埋气发电, 即将垃圾填埋场产生的填埋气通过采气和收集系统将填埋气汇集, 经发电厂预处理系统处理后送入沼气内燃机发电机组, 发电机组将填埋气的化学能转化为电能。
1.2 填埋气发电项目的政策扶持现状
垃圾填埋气发电属于一次性投资大、回收期长、低效益、环保节能的项目, 项目所发挥的社会效益远远大于经济效益, 因此国家不断加大对生物质可再生能源项目的支持力度。其中, 根据财税155号和163号文件, 该类项目增值税享受资源综合利用产品增值税“即征即退”优惠政策。财政部、国家税务总局于2015年6月印发了《财政部国家税务总局关于印发<资源综合利用产品和劳务增值税优惠目录>的通知》 (财税〔2015〕78号, 以下简称《通知》) 。通知附件《资源综合利用产品和劳务增值税优惠目录》中的“垃圾以及利用垃圾发酵产生的沼气”发电的技术标准和技术条件第二项规定:纳税人需符合《火电厂大气污染物排放标准》 (GB13223-2011) 或《生活垃圾焚烧污染控制标准》 (GB18485—2014) 规定的技术要求。
而实际上, 该项规定与填埋气发电项目现行的实际环评标准有一些出入, 这给本来属于微利的填埋气发电项目的运营与管理带来了直接的不利影响。笔者认为, 该通知中所列“执行标准”是专门针对“垃圾焚烧”行业的, 不符合国内外填埋气发电行业的现有水平。
2 目前执行的大气污染排放相关标准
上述《通知》要求的《火电厂大气污染物排放标准》 (GB13223-2011) [1]明确指出:范围适用于“使用单台出力65t/h以上除层燃炉、抛煤机炉外的燃煤发电锅炉;各种容量的煤粉发电锅炉;单台出力65t/h以上燃油、燃气发电锅炉;各种容量的燃气轮机组的火电厂;单台出力65t/h以上采用煤矸石、生物质、油页岩、石油焦等燃料的发电锅炉”。而内燃式发动机不属于这些范围中的任何一种, 且单台装机在65t/h以下。因此, 将该标准定为填埋气发电项目需执行的排放标准, 非常牵强。同时, 《生活垃圾焚烧污染控制标准》 (GB18485—2014) [2]是针对“生活垃圾焚烧厂”而制定的, 很明显也不适用于填埋气发电项目的排放要求。此外, 环境保护部环函[2010]123号 (关于生活垃圾填埋气体发电机组烟气排放执行标准问题的复函) 中也指出:目前国家尚未制定采用气体燃料的内燃机发电机组的排放标准, 地方省级政府可根据法律规定制定地方排放标准。既然“尚未制定”, 而若强制要求执行《通知》中所列的“排放标准”, 则显得尤为不妥。
目前各地环境影响评价和环保验收的排放指标主要是SO2和NOX, 各地执行的标准主要有以下几个:
《锅炉大气污染物排放标准》 (GB13271-2001/2014) [3]、《车用点燃式发动机及装用点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法》 (GB14762-2002) 第二阶段和《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法 (中国III、IV、V阶段) 》 (GB17691-2005) [4]、《中大功率沼气发电机组》 (GB/T29488-2013) [5]、《大气污染物综合排放标准》 (GB16297-1996) [6]。
2.1 关于《锅炉大气污染物排放标准》
《锅炉大气污染物排放标准》有GB13271-2001和GB13271-2014两个版本。2008年, 环境保护部、发展改革委、能源局联合印发《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》 (<环发[2008]82号>) 。其中针对“垃圾填埋气发电及沼气发电类项目”提到“单台出力65t/h及以下的发电锅炉, 参照《锅炉大气污染物排放标准》 (GB13271-2001) 中燃气锅炉大气污染物最高允许排放浓度执行。”因此部分填埋气发电项目环境影响评价采用的是该文件提到的标准。准确说, “往复式内燃机式发电机组”不属于发电锅炉, 因此执行《锅炉大气污染物排放标准》也很牵强, 与实际情况有悖。尤其是在《锅炉大气污染物排放标准》 (GB13271-2014) 新标准发布之后, 适用范围明确为:“新建锅炉自2014年7月1日起、10t/h以上在用蒸汽锅炉和7MW以上在用热水锅炉自2015年10月1日、10t/h及以下在用蒸汽锅炉和7MW及以下在用热水锅炉自2016年7月1日起执行本标准, 《锅炉大气污染物排放标准》 (GB13271-2001) 自2016年7月1日废止”, 更加表明“往复式内燃机式发电机组”不适用于此标准所列范围。
2.2 关于《车用点燃式发动机及装用点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法》
事实上, 根据国家环保总局环函[2006]359号《关于内燃式瓦斯发电项目环境影响评价标准请示的复函》:“目前, 我国还没有发电用内燃机大气污染物排放标准, 使用以煤层气为燃料的内燃机发电建设项目, 可根据建设项目环境影响评价文件审批时间, 分别参照执行《车用点燃式发动机及装用点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法》 (GB14762-2002) 第二阶段和《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法 (中国III、IV、V阶段) 》 (GB17691-2005) 中的大气污染物排放控制要求, 进行环境影响评价”。本评价中NOX排放参照执行《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法 (中国III、IV、V阶段) 》 (GB17691-2005) 中的大气污染物排放中国IV、V阶段 (2010年、2012年起) 的控制要求 (NOX≤3.5g/k Wh、NOX≤2.0g/k Wh) 。
该标准适用范围符合项目实际采用的发动机类型。但对于填埋气发电项目来说, 该标准仅规定了NOX的排放要求, SO2的排放与具体的填埋场填埋气品质有关, 在该标准中也无从规定。
2.3 关于《中大功率沼气发电机组》
《中大功率沼气发电机组》 (GB/T 29488-2013) 是由中国石油集团济柴动力总厂负责起草, 国家质量监督检验检疫总局和标准化管理委员会发布实施的, 适用于“额定频率为50Hz或60Hz, 功率不小于250k W, 以沼气 (甲烷含量不低于30%) 为主要燃料的往复式内燃机驱动的交流工频发电机组”。该标准规定“机组在额定工况时排出的NOX污染物排放限值为3.48g/k W·h”, 相近于《车用点燃式发动机及装用点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法》, 同前述相同, SO2的排放与气源有关, 也无从规定。
2.4 关于《大气污染物综合排放标准》
由于较为符合实际状况的《车用点燃式发动机及装用点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法》和《中大功率沼气发电机组》均未对SO2的排放做出规定, 因此, 部分填埋气发电项目环境影响评价中采用现行的《大气污染物综合排放标准》 (GB16297-1996) 来约束SO2的排放。
3 国内外发电机组技术参数
我国城市垃圾填埋气中的典型成分[7]见表1。
各地城市垃圾填埋气成分因垃圾成分有异而产生差别, 因此填埋气发电行业SO2的排放很大程度上取决于填埋气本身的硫含量, 通过填埋气发电项目前端的气体排水、过滤及机组气缸内部的燃烧, 基本上可以满足《大气污染物综合排放标准》 (GB16297-1996) 的排放要求。同时, 发电机组的空燃比控制系统能够通过调节空燃比保证甲烷与空气中氧气的充分反应, 通过稀薄燃烧技术控制主燃区温度, 降低了NOx的生成量, 基本满足《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法 (中国III、IV、V阶段) 》 (GB17691-2005) 中的大气污染物排放中国IV阶段的控制要求 (NOX≤3.5g/k Wh) 、《中大功率沼气发电机组》 (GB/T 29488-2013) 的规定的排放标准 (NOX≤3.48g/kwh) 。
目前, 国内内燃机发电机组目前需参照的标准为《中大功率沼气发电机组》 (GB/T 29488-2013) , 其中规定“NOX污染物排放限值为3.48g/k W·h”;国外内燃机发电机组, 比如奥地利GE Jenbacher JGS 320和美国Caterpillar G3516A型发电机组的NOX排放浓度也规定为小于500mg/Nm3。
因此在填埋气发电行业, 目前的内燃机发电机组即便是国际水平下, 也难以满足《通知》中所列的《火电厂大气污染物排放标准》 (GB13223-2011) 或《生活垃圾焚烧污染控制标准》 (GB18485—2014) 规定, 并且对于标准所列条款, 也无从知道应执行哪个燃料类型。
4 相关合理的项目环评或验收公示
4.1 海南颜春岭填埋气发电项目
海口市颜春岭垃圾处理场沼气发电项目, 总装机容量为2 000k W, 2010年的竣工环保验收公示中, 也显示“NOX采用《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机排气污染物排放限值及测量方法 (中国Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段) 》 (GB17691—2005) 表1中第Ⅳ阶段标准, SO2采用《大气污染物综合排放标准》 (GB16297—1996) 表2中的二级标准”进行评价。
4.2 天津双口填埋气发电项目 (二期)
2015年7月, 天津双口垃圾填埋场填埋气回收发电项目 (二期) 环境影响报告表受理情况公示中显示:NOX参考《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机排气污染物排放限值及测量方法 (中国Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段) 》 (GB17691—2005) 表1中第V阶段标。
5 较为合理的排放标准参数
综上所述, 笔者认为填埋气发电项目较为合理的排放标准应该结合上述《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机排气污染物排放限值及测量方法 (中国Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段) 》 (GB17691—2005) 、《大气污染物综合排放标准》 (GB16297-1996) 以及国内填埋气的实际气体品质等因素综合制定填埋气发电行业的排放标准。在标准未出台之前, 应参考前述标准要求进行环境影响评价和环保验收工作。同时, 在《资源综合利用产品和劳务增值税优惠目录》中关于该行业的技术标准应该灵活处理, 以免对行业发展造成负面影响。
6 其他建议
此外, 垃圾填埋气发电项目均位于填埋场内, 通常周围为非居民区。根据《声环境质量标准》 (GB3096-2008) , 填埋场所在位置通常属于3类或4类环境功能区。笔者认为, 填埋气发电项目作为填埋场内配套的沼气收集处理设施, 按照《工业企业厂界环境噪声排放标准》 (GB12348-2008) , 边界噪声值根据实际项目所在地的需要, 执行3类或4类排放限值即可。且考虑填埋场本身的作业环境, 边界噪声测点取为填埋场相应的边界较为合理。当然, 如若有特殊敏感点, 仍需按照敏感点要求处理。
总之, 填埋气发电项目作为国家政策鼓励、资源综合利用的优质项目, 不仅需要强有力的国家政策出台, 更需要顺畅的政策落实手段。只有在各种合理正确的方针指引下, 才能拥有良性循环、可持续发展的行业模式。。
参考文献
[1]GB13223-2011.火电厂大气污染物排放标准[S].
[2]GB18485—2014.生活垃圾焚烧污染控制标准[S].
[3]GB13271-2001/2014.锅炉大气污染物排放标准[S].
[4]GB17691-2005.车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法 (中国III、IV、V阶段) [S].
[5]GB/T 29488-2013.中大功率沼气发电机组[S].
[6]GB16297-1996.大气污染物综合排放标准[S].
[7]黄毅.我国垃圾填埋气的产生和利用状况研究[J].四川理工学院学报 (自然科学版) , 2008, 21 (1) :117-120.
填埋气发电 篇2
文章结合我国生活垃圾的主要特点,分析了国内垃圾填埋气体产生的特点,对填埋气体利用的参数选择提出建议;回顾了我国垃圾填埋气利用项目和政策的发展历程,分析了国内垃圾填埋气体回收利用的.实践和动态;结合清洁发展机制(CDM)的实施,分析了我国开展填埋气CDM项目存在的问题和障碍,并提出了相应建议.
作 者：刘景岳 徐文龙 黄文雄 刘畅 LIU Jing-yue XU Wen-long HUANG Wen-xiong LIU Chang 作者单位：刘景岳,LIU Jing-yue(山东省烟台市环境卫生管理处,山东,烟台,264000)
徐文龙,黄文雄,刘畅,XU Wen-long,HUANG Wen-xiong,LIU Chang(建设部环境卫生工程技术研究中心,北京,100029)
填埋气发电 篇3
1 研究方法
1.1 填埋气迁移规律
在填埋场中,填埋气的迁移遵循质量守恒定律和达西定律[3],考虑任意体积为Ω,表面积为Γ的控制体,对控制体任意体积Ω内填埋气体建立质量平衡方程,有:
控制体内填埋气质量变化量=流入控制体的填埋气净质量+控制体内填埋气产生或分解量-填埋气抽取量。
即:
写为微分形式:
其中,ρ为气体密度;θ为填埋体孔隙率。
如前所述,填埋气在填埋场中的迁移运动满足Darcy定律,则:
u=-Kᐁφ (3)
其中,K为气体渗透系数;φ为填埋气体的速度势。
φ=P+∫ρgdz (4)
将式(3)代入式(4)中,则:
若忽略重力的影响,则:
u=-KᐁP (6)
1.2 建立模型
质量守恒和运动方程中u,P等未知数可在FLUENT建立的多孔介质模型中进行计算求得;为了简化计算,本文的数值模型分析基于以下假设:1)填埋垃圾各处性质均匀,渗透性空间分布均匀,水平方向渗透系数一致且大于竖直方向。2)忽略填埋气体溶解、氧化等化学反应对填埋气体量的影响。3)由于垃圾体内气体迁移速度远大于水分迁移速度,不考虑水分迁移对填埋气体迁移的影响。4)抽气时系统产气处于稳定状态,则可认为填埋气流量或者密度与时间无关。5)填埋气体组成成分固定,且迁移过程无相变发生,视作单相流体。模型边界条件如下:1)填埋体四周和底部视为不透墙,即u=0;2)覆盖层顶部和抽气井内视为压力出口(pressure outlet),近似为大气压101 325 Pa。
产气速率用Findikakis-Leckie动力学模型计算:
其中,C=ρrefuse[ρCH4(VCH4)refuse+ρCO2(VCO2)refuse],ρrefuse,ρCH4,ρCO2分别为垃圾体,CH4,CO2的密度,(VCH4)refuse,(VCO2)refuse分别为垃圾的单位质量产CH4和CO2气潜能,m3/kg;Ai为垃圾组分i的质量百分比;λi为垃圾组分i的反应速率常数,i=1,2,3分别为易降解、适度降解、慢降解成分;t为从第一层垃圾填埋开始至今的时间,年;t0为从垃圾填埋场封场后至今的时间,年;tf为整个垃圾填埋所花费的时间,年;z为垃圾所处的填埋深度,m;h为整个填埋垃圾的厚度。
用gabit建立的填埋场计算网格模型如图1所示,网格划分可以占到整个模拟计算60%以上的工作量,网格质量的好坏直接关系到数值模拟的成败,一般网格最大扭曲度在0.8以下为宜,此网格模型最大扭曲度为0.4,总网格483 256个,可以说是质量较好的网格。
2 计算结果及分析
将基础数据输入模型,覆盖层取不同厚度计算结果如图2所示,随着覆盖层厚度的增加,抽气井产气量迅速提高,特别是当有膜覆盖时,其产气量高达122 m3/h,几乎是覆盖层为0.5 m黏土时的4倍。所以加厚覆盖层可以有效地减少填埋气从覆盖表层的逸散,同时提高抽气井的产气量。
抽气井井深对抽气井产气量的影响模拟结果如图3所示,可以看出随着抽气井逐步向垃圾体内延伸,抽气井产气量明显提高。井深为45 m时的抽气井产气量42.2 m3/h,几乎是井深为20 m时23.2 m3/h的2倍。所以对产气量而言,填埋井的深度越大越好,但是实际应用中需考虑工程造价和对底部防渗层的影响,一般井深为填埋体厚度的50%～90%。
抽气井负压对抽气井产气量的影响如图4所示,抽气井的产气量是随着抽气负压的增加而增加的,当抽气负压为1 000 Pa时,抽气井产气量也达到了无负压时的两倍。但是抽气井负压也不能过高,因为负压的提高对应的就是抽气运行费用的增加。同时随着填埋体内气压的降低,空气可能会从覆盖层进入填埋体内部,与填埋气体混合,降低填埋气体质量;当填埋气体中O2含量大于2%时有爆炸的危险。所以应从经济和安全两方面综合分析,以求得最佳的抽气负压。
为了进一步研究填埋场边坡处理情况对填埋气迁移的影响,我们建立了一个包含周边防渗系统和场外一定范围的大型网格。
从不同防渗墙厚度对填埋气迁移的影响可以看出,随着防渗墙厚度的增加,场内气压也迅速增大,抽气井产气量逐步提高,成正比例关系。显然即使存在有2 m厚的防渗墙,周围土壤对场内气压还是有一定的减缓释放作用,有一部分填埋气会沿着防渗墙进入周边土壤,进而扩散到大气中。
周边土壤渗透系数对填埋气迁移的影响模拟结果显示,随着周边土壤渗透系数的减小,抽气井产气量逐渐增大,场内最大气压也随着增大,但是增大程度不是很明显,水平渗透系数从3.0×10-12m2减少至3.75×10-13m2,抽气井产气量仅提高了3 m3/h,效果不够显著。场内最大气压也有类似规律。
由此可以得出,周边的渗透性对填埋气迁移影响相对较小。当然渗透系数小的周边土壤更好,提高产气量关键是降低周边防渗层和覆盖层的渗透系数。
3 结语
利用FLUENT(CFD)软件,通过合理的假设和边界条件设定,可以对填埋体内任意空间位置的填埋气迁移速率和场内压力进行计算,对填埋气收集系统的优化有一定的利用价值。基于知识水平有限,模型没有考虑垃圾降解的产热,即温度和孔隙率的变化等对填埋气迁移的影响,有待进一步研究。
参考文献
[1]张益,赵由才.生活垃圾焚烧技术[M].北京:化学工业出版社,2000:6-10.
[2]Gorge Tehobanogous.Integrated solid waste management engi-neering:principles and management issues[M].McGraw-Hill,1993:381-390.
垃圾填埋场沼气发电市场前景浅析 篇4
垃圾填埋场沼气发电市场前景浅析
介绍了垃圾填埋场气体(LFG)的`性质、危害,以及LFG发电工程在国内外的运营及在建情况,并着重从环境效益、国家政策、国内市场、CDM等方面分析了LFG发电技术的市场前景.
作 者：黄希 HUANG Xi 作者单位：中冶赛迪工程技术股份有限公司,重庆,400013 刊 名：有色冶金设计与研究 英文刊名：NONFERROUS METALS ENGINEERING & RESEARCH 年，卷(期)： 30(6) 分类号：X705 关键词：垃圾填埋场 沼气 清洁发展机制填埋气发电 篇5
垃圾填埋后所产生的CO2和CH4, 不仅会造成常规污染, 还可能带来温室效应, 甚至产生火灾、爆炸的危险。2006年, 国家发展改革委发布《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》, 规定垃圾焚烧和填埋气发电的上网电价由标杆上网电价加补贴电价组成, 发电项目自投产之日起, 15年内享受补贴电价。在全球石油价格飞涨的情况下, 通过将生活垃圾填埋产生的甲烷气体发电, 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。
填埋气发电属于“国家鼓励的资源综合利用”和“再生能源发电”项目, 有可能获得CDM收益。
1 垃圾填埋气成分及热值预测
填埋气体是城市生活垃圾在填埋堆体中降解产生的混合气体。在垃圾填埋的最初几周, 垃圾堆体中的氧气被好氧微生物消耗掉, 形成了厌氧环境。垃圾中的有机物在厌氧微生物分解作用下产生了以CH4和CO2为主, 并含有少量N2、H2S、NH3、VOCs、CFCs、乙醛等的气体, 典型成分如表1所示。
填埋气是一种宝贵的清洁能源, 通常低位热值在17~23.9MJ/m3之间。图1为填埋气体与其它燃料发热量的比较。可以看出, 每升填埋气体中所含的能量大约相当于0.45升柴油、0.6升汽油的能量, 其净化处理后是一种较理想的气体燃料。
2 填埋气产气量和收集量的预测
垃圾填埋场里发生着一系列复杂的物理、化学及生物反应, 这些反应持续时间很长, 一般要几十年甚至上百年。研究表明, 尽管这些反应既庞杂而又漫长, 但是垃圾填埋降解过程大致可以分为5个阶段, 即初期调整阶段;过渡阶段;酸化阶段;CH4发酵阶段及成熟阶段。
由于填埋气中可利用成分是CH4, 所以在对填埋气产气量的理论估算方面, 主要计算其中CH4的产量。
2.1 填埋气体预测模型的选择
由于填埋气体产生过程复杂及影响因素较多, 精确计算出填埋气体的产生速率和产气量比较困难。研究填埋场气体的产生量、产生速率和压力分布等基本参数, 是控制填埋场气体无组织释放, 进行回收利用的关键。填埋气的预测模型有很多, 简单的有IPCC模型、Palos Verdes模型、Scholl Canyon模型、美国EPA模型等, 复杂的有Marticorena模型、E1-Fadel的动力学模型等。国内应用较多的是美国EPA模型模型, 该模型估算克服了现场抽气的时间限制, 能预测未来多年的填埋气产生情况, 应用简单易行。
对填埋气体产量预测推荐采用美国EPA的一级降解模型, 即:
式中:LFG为填埋垃圾产生的甲烷量 (m3/y) ;i为垃圾填埋的年数;Ri为在第i年所填埋的垃圾量 (t) ;Qi为垃圾Ri在当前年所产生的甲烷量 (m3/y) ;L0为甲烷产生势 (m3/t垃圾) ;k为甲烷产生率常数 (1/y) ;t为填埋垃圾的年至第i年的时间 (y) ;n为垃圾填埋场的运营年数 (y) 。
2.2 填埋气体产量及收集量预测结果
填埋气发电规模确定的原则是:依据填埋场的垃圾总库容、现有的垃圾量、垃圾日均处理量进行总体规划, 分步实施, 依据填埋气体的产气量及收集率确定发电机组, 以气定电, 保持适度的弹性, 确保机组投入发电。本文以青岛某固废综合处置场垃圾填埋场为例 (垃圾日进厂量3000t) , 根据甲烷的收集量, 综合考虑甲烷热值、发电机功率、每年发电时间等因素, 年发电按8000h、自用电及线损按10%考虑, 计算实际装机容量、实际发电量、上网电量详见表2。
由表2可知, 产气量在2012年达到最大值, 因此项目最大理论总装机容量为4000k W。考虑到影响填埋气体收集的因素很多, 本着保守原则, 依据总装机容量和市场上现有发电机型号, 选用4台单机装机容量为1000k W的燃气内燃发电机组。
3 填埋产气体的资源化利用
3.1 各级利用方式
填埋气体是一种可持续产生的重要资源, 即可再生能源。填埋气体的利用方法取决于其处理程序, 不同的处理程序可以得到三类不同产品:低级填埋气体燃料、中级填埋气体燃料、高级填埋气体燃料以及副产品。填埋气体各级利用方式见图2。
3.2 填埋气发电机组类型
通过燃气内燃发电机将填埋气有效组分的化学能转化为电能, 该技术较为成熟, 是目前国内外利用填埋气的主要方式。具有成本低, 所发电力可以并网输送, 不受用户的限制。我国的广州、上海、杭州、苏州和济南都已经建成并运行了填埋场发电设施、运行状况良好。
表3给出了国内外燃气内燃机发电机组设备及业绩。根据国内填埋场填埋气发电专业运营商提供的经验, 当填埋场日处理垃圾在1000t以上时, 选用的燃气发电机组应在1000k W及以上。由于国内可用于填埋气发电的燃气发电机组的单台装机容量多在800k W以下, 且发电机组的稳定性能差, 使用寿命、日常维护、维修时间较国外发电机组设备短。表3仅列出了所推荐选用的国外发电机组设备。
4 清洁发展机制与城市垃圾填埋发电项目
4.1 清洁发展机制
清洁发展机制 (简称CDM) , 是《京都议定书》中引入的灵活履约机制之一。目的是协助发展中国家缔约方实现可持续发展, 并帮助发达国家缔约方实现其量化限制和减少温室气体排放的承诺。核心是允许发达国家通过与发展中国家进行项目级的合作, 投入资金、技术, 帮助其减少温室气体排量, 获得由此产生的“核证的温室气体减排量”。CDM的单位是将排放物对大气温室效应的影响折算成CO2对大气温室效应的影响来计量的。《清洁发展机制项目运行管理办法》是我国境内开发、运行、管理CDM项目的基本法律依据之一。规定“在中国开发清洁发展机制项目的重点领域是以提高能源效率、开发利用新能源和可再生能源以及回收利用CH4和煤层气为主”。作为一种虚拟经济, CDM的交易价格容易受到政治因素和宏观经济情况的影响。预计二氧化碳的价格到2020年将上涨到20~80美元, 价格将取决于经济增长速度, 能源价格, 能效以及其他措施。
4.2 国内运用实例
(1) 福州红庙岭是福建省第一个垃圾填埋气发电项目, 是该领域第一个成功申请联合国CDM的项目。
(2) 南京轿子山垃圾处理场预期利用垃圾填埋产生的沼气燃烧形成供热, 由英国CAMCO公司预付了35万欧元购买5万吨二氧化碳的减排指标, 用来支持垃圾供热项目的建设。
(3) 2009年12月, 保定市垃圾填埋场, 保定市垃圾填埋场沼气治理与循环利用项目通过国家发展改革委CDM项目审批。
5 结论
填埋气发电 篇6
1 生活垃圾的处理
我国对城市生活垃圾的处理并不十分先进, 而且并没有系统的对生活垃圾的成分进行研究, 这种研究也特别复杂, 要考虑到当地的环境、天气、时节以及经济发展水平等多个方面。所以, 生活垃圾处理方式的发展十分缓慢, 根据不同国家和时期, 现具体有三种处理方法比较突出。
1.1 燃烧的方法
如果使用这种方法对垃圾进行处理, 必须要先将垃圾进行分类, 将会发生化学反应的垃圾分开, 以防产生爆炸。但是我国并没有采取燃烧法, 因为对技术上的要求很高, 并需要大量资金, 只有一些实力雄厚的国家会使用。
燃烧法的优势在于:能很好的减小垃圾的占地面积和重量、运用燃烧破坏垃圾中的有毒结构, 更有力与之后的处理;通过燃烧, 使最终毒气释放的可能性减小;还能对燃烧产生的热能进行利用;燃烧的缺点有:需要大量资金;要有高技术;会产生污染物;燃烧生成的炉灰的污染性也十分高。
1.2 堆肥的方法
这种方式是存在最久的垃圾处理方法, 主要的原因是价格便宜, 并已被大部分国家使用和推广。堆肥处理的主要方法是将垃圾中的一部分成分, 转化成对土地有利额物质, 进而防止污染环境。而且堆肥的操作简单, 几乎没有投资和技术上的要求, 使其受到了很多家庭的运用和好评。
缺点是无法进行大规模处理, 处理限定较多, 无法变成主要的处理方法进行使用。
1.3 土地填埋的方法
土地填埋是被采用最多的生活垃圾处理方式, 其主要原理是将收集的垃圾直接埋入土壤中, 在进行处理。这种方式在发展中国家被广泛运用, 但由于其处理方式简单, 运用面广, 因此对生态环境有着巨大伤害。所以采用沼气发电的方式对土地填埋法的产生的沼气进行处理显得十分重要。
2 沼气发电的能力和流程
2.1 沼气发电技术原理
沼气一种混合气体, 主要由甲烷和二氧化碳组成, 二氧化碳占成分的三分之一, 甲烷则是他的二倍, 所以甲烷是沼气主要成分, 可以进行燃烧, 然后形成二氧化碳和谁, 并尝试热能。但是如在密闭条件下, 甲烷很容易产生爆炸, 所以在对沼气发电装置进行设置时, 务必选择一个合理的位置, 杜绝危险的发生。
沼气发电主要让燃烧沼气产生的热能作用于转动设备而变成机械能, 在通过发电机将其转化成电能。通常情况下, 标准大气压强下, 每m3的沼气可产生23-27m J的热量, 能让1000瓦的内燃机工作一个半小时, 发电1.25千瓦时, 约等于650克汽油或830克煤的燃烧效果。
沼气技术的进步, 可以使生活垃圾填埋场得到更好的处置, 并日益完善。
2.2 沼气发电的设备和能力
将沼气用于发电机上, 是最有效利用沼气的方式。目前主要有内燃机和汽轮机两种设备, 也有很多科研机构, 为了提高电能的转化率, 对这两种设备进行了很多改进工作。
现以北京某地垃圾填埋场为例 (以下都称之为A地) , 该填埋场的可以为470KM2的面积服务, 用户人数有160万人。这所垃圾填埋场占地约为50KM2, 其中办公区域约为14KM2, 填埋区域为36KM2。
根据A地垃圾填埋场沼气的产生量, 发电厂的设计生产能力为5台装机容量为2000k W的“道依茨”发电机组, 总装机容量为10KW。如果按实际装机容量满负荷运行, 该电厂生产能力为每天发电24万千瓦时, 其中预留5%电厂自用, 还有22.8万千瓦时电量可以并网。这些电由北京市供电局以O.55千瓦时的价格收购。但在填埋场的填埋前期及后期, 沼气气源不足, 实际发电量则可能低于理论计算值。
3 沼气发电的优势
3.1 生态环境效益
沼气是一种无色、无味且易燃的气体, 将其收集、净化并燃烧进行发电, 一方面减少了其扩散对周边生态环境和居民身体健康的影响, 另一方面减少了温室气体的排放, 对北京市的可持续发展做m了重大的贡献。A地垃圾填埋场沼气发电厂每台发电机组年耗气量为8.67×106m3, 预计5台发电机组均正常运行, 则年耗气量为4.38×107m3, 其中CH4的含量为55%, 由此可以计算出利用填埋气体发电后相当于可减少CO2的排放量为3.0×107m3。
3.2 经济效益
城市生活垃圾填埋场沼气发电不仅可以减少温室气体的排放, 保护了生态环境, 同时还会产生可观的经济效益, A地垃圾填埋场沼气发电厂预计每年上网发电量为6480万k Wh, 按0.55∶Vv/k Wh计算, 年可获效益4200万元, 扣除相应费用及税金后可实现净收入为1905万元。
4 沼气发电的问题与解决方法
城市生活垃圾越来越多, 垃圾填埋场的沼气发电以废物利用的方式, 不仅让温室气体的排放量减小, 还带来了巨大的经济效益。但是在这个过程中, 垃圾填埋场的液体较多, 水位较高, 沼气释放受到影响, 发电的效果也会变小。
垃圾的成分会影响沼气产生的数量和速度, 而我国并没有对生活垃圾的成分做出分析, 并且与其他国家的垃圾成分区别加大, 所以完全模拟国外的沼气生产模型可能会有一定误差, 以此, 还需要相关部门能够尽快建立符合我国垃圾特性的沼气生产量估算方法和相关数据。
在发电技术方面, 希望相关部门能够加强垃圾填埋场的沼气产出效率进行优化, 并深入研究和开发, 加快这项应用技术的推广。
5 结束语
我国城市化进程在不断推进, 城市人口的增加带来的是生活垃圾数量的不断加大, 垃圾填埋场发电技术的推广, 不仅使城市增加了电力资源, 还带来了一定的经济效益, 沼气发电技术就显得至关重要。同时, 这种技术也存在着不足, 例如相应条件还不够完善, 流程上照搬国外没有创新, 都限制着沼气发电技术的发展与进步。希望国家和相关部门引起重视, 使城市生活垃圾变废为宝。
摘要：随着城市人口增多, 生活垃圾的数量也逐渐增加, 如何对这些垃圾进行处理成为人们首要面对的问题。在我国, 每日的垃圾生产量已经达到了一个十分危险的数字, 大量的垃圾堆积会减少人们有限的生存空间, 且会对周围的土地造成影响, 危害生态环境。本文就生活垃圾填埋场沼气发电的可行性进行分析, 从沼气发电的条件和技术要求开始, 考虑其所用人力以及能够带来的经济效益和环境效益。调查我国城市生活垃圾的现状, 了解沼气发电的原理与优势, 也提醒相关从业人员要加强技术研究, 处理好垃圾填埋场沼气发电存在的问题。
关键词：生活垃圾,填埋,沼气发电
参考文献