本文以1000t/d焚燒廠為(wei) 例，介紹了四種沼氣發電方案，並分析了這四種方案的優(you) 勢與(yu) 局限，以供大家參考。據了解，該項目滲瀝液處理係統產(chan) 生的沼氣量約9000m3/d，沼氣送入除濕裝置，除去沼氣中的水分之後，進入過濾裝置過濾出沼氣中的顆粒雜質，清潔沼氣通過壓縮機送入沼氣儲(chu) 罐，沼氣低位熱值約取20MJ/m3。
方案1：設置沼氣燃燒器，回焚燒爐焚燒
該方案是將滲瀝液厭氧處理過程中產(chan) 生的沼氣經沼氣燃燒器送入焚燒爐燃燒，整套係統的熱量增加，實現了對資源的回收利用。沼氣燃燒器位置一般設在輔助燃燒器附近。
沼氣噴入焚燒爐內(nei) 燃燒，增加了鍋爐的蒸發量，相應地也增加了汽輪發電機組的發電量。發電廠熱效率按21.5%計算，沼氣低位熱值約為(wei) 20 MJ/m3，每小時發電量為(wei) 448kWh。沼氣上網發電量每小時約為(wei) 403kWh，年上網發電量為(wei) 3.22x106kWh。垃圾焚燒發電廠上網電價(jia) 一般為(wei) 0.65元，每年可以增加收入約210萬(wan) 元，則30d特許經營期共計收入約6300萬(wan) 元。
方案2：設置沼氣回噴入爐焚燒裝置，但無點火設備
該方案設置沼氣回噴入爐焚燒裝置，但不設置點火設備。回噴槍將沼氣供向有垃圾火焰的部分，並且通過二次燃燒空氣的供給，在氧氣濃度升高的情況下即使未燃盡的垃圾也可以發生自燃，因此將其位置設置在爐排燃燒段側(ce) 壁但比垃圾層高的位置。因此處溫度較高，約1000°C, 故回噴槍材質選用不鏽鋼或合金鋼。沼氣燃燒所需的燃燒空氣是焚燒垃圾所用燃燒空氣的一部分。
沼氣在使用時低壓向爐內(nei) 供應沼氣，在不使用時由冷卻空氣冷卻，以防止沼氣長管熱燒傷(shang) 。另外，沼氣長管通過沼氣後，可能會(hui) 因沼氣中的H2S?結露而發生腐蝕，為(wei) 防止此問題出現，在沼氣停止供應時通過壓縮空氣將管道內(nei) 殘留的沼氣吹掃幹淨。
另外，需設1套火炬沼氣燃燒處理裝置，當焚燒爐停爐時，可通過管道輸送至火炬高空燃燒處置。
在運行過程中，沼氣被送入焚燒爐後，經焚燒會(hui) 釋放自身熱量。熱效率、年發電量等與(yu) 沼氣燃燒器基本相同，30a特許經營期共計約6300萬(wan) 元。
方案3：將沼氣排放至垃圾坑，經風機抽回至焚燒爐焚燒
滲瀝液收集間設置通風裝置，將滲瀝液處理過程中產(chan) 生的沼氣等有害氣體(ti) 排至垃圾坑，垃圾坑內(nei) 保持負壓，經一次風機抽取後通過爐排下部送入焚燒爐燃燒。理論上，被送入焚燒爐的沼氣被送入焚燒爐後， 經焚燒會(hui) 釋放自身熱量。熱效率、年發電量等與(yu) 沼氣回爐焚燒相同。30a特許經營期共計約6300萬(wan) 元。
垃圾坑中垃圾本身也會(hui) 產(chan) 生沼氣，甲烷與(yu) 氧氣完全反應：CH4+2O2=CO2+2H2O, CH4與(yu) O2反應體(ti) 積比是1:2，空氣中氧氣含量為(wei) 21%，即1LCH4 燃燒需空氣9.5L。因此甲烷占混合氣體(ti) 的體(ti) 積分數約為(wei) 9.5%，當甲烷在空氣中體(ti) 積分數達到9.5%時，會(hui) 發生強烈爆炸。而生活垃圾中有機物含量較高，集中堆放容易形成厭氧環境，致使垃圾產(chan) 生的沼氣不斷積累與(yu) 釋放，若CH4在空氣中的含量達到其爆炸極限有氧條件下，CH4爆炸極限為(wei) 5%?15%或遇到明火則極易引起爆炸。
方案4：配套沼氣發電燃氣內(nei) 燃機發電機組
燃氣內(nei) 燃機適用於(yu) 沼氣產(chan) 量較小的場所，以沼氣為(wei) 燃料，帶動內(nei) 燃機和發電機發電。
根據國內(nei) 外機組經驗，燃氣內(nei) 燃機發電機組熱效率按33%計算，則每小時發電量為(wei) 20 x 1000 x 375 -3600x33% =687KWH。沼氣上網發電量每小時約為(wei) 583kWh，年上網發電量為(wei) 4.66 x 106kWh。每年可以增加收入302萬(wan) 元，30a特許經營期共計為(wei) 9060萬(wan) 元。
由上表可知，4種方案總收益相差不大，其中，方案1及方案2前期建設工程投入及運行維護費用較小，收益較大；方案3前期建設工程費用更小，且不存在運行維護成本，收益，但該方案存在較大安全隱患；方案4由於(yu) 前期建設工程投入及運行維護成本高，雖然其收入為(wei) 4個(ge) 方案，但收益與(yu) 前3個(ge) 方案差別不大。
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2020-05-14
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