垃圾填埋氣發電預處理工藝研究

摘要：對垃圾填埋氣在用于發電前進行調溫調壓、脫硫、除硅、去除粉塵，同時降低其他微量有機物含量等預處理。結果表明，經處理后填埋氣可完全滿足發電要求。

關鍵詞：垃圾填埋氣；預處理；發電

中圖分類號：X701.7 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）06-0041-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.022

Abstract： The landfill gas was treated by temperature and pressure adjustment， desulphurization， silicon removal， dust removal and other micro organic matter content reduction before . Results showed that the landfill gas can fully meet the requirements of power generation after the pretreatment.

Keyword： Landfill gas； Pretreatment； Electric power generation

垃圾填埋場中的有機物在厭氧過程中講解，會產生大量的垃圾填埋氣（也稱生物氣或沼氣），目前利用較為普遍的方式為發電、替代煤和油作為燃料[1]。達到厭氧穩定狀態時的填埋垃圾產生的填埋氣體主要成分包括CH4（50%～55%），CO2（30%～35%），N2（14%～19%），O2（1%～4%），H2S（0%～0.3%），水分含量飽和，除此以外其他被檢測出的微量物質有140種以上[2-3]。

在利用填埋氣燃燒發電過程中，其中的H2S、H2O和鹵化物會形成腐蝕性酸[4]；硅氧烷在高溫下轉化為氧化硅，會堵塞或損害設備[5]；其他有害物質，如烴類、硫醇類和揮發性有機物等，也會對填埋氣的燃燒特性造成不利影響[6]。因此，在利用之前，應先對填埋氣進行預處理，以除去其中的有害成分。

1 試驗部分

本試驗所用填埋氣采自杭州某大型垃圾填埋場，占地約1700畝，日處理垃圾1940～4000噸，服務年限約25年，日均產氣量約13萬方。填埋氣主要成分如下：CH4為46.7%，CO2為37.5%，H2為0.8%，N2為5.0%，O2為1.1%，H2S為0.2%，其他微量氣體為0.6%。

2 垃圾填埋氣發電預處理工藝組成及說明

2.1 預處理工藝目標

根據NY/T 1704-2009《沼氣電站技術規范》，填埋氣用于發電的質量要求如下：

（1）低熱值不低于14MJ/Nm3（相當于甲烷含量不低于40%的體積百分比）；（2）沼氣溫度為0～50℃；（3）沼氣成分見表1。

另外，由于硅氧烷對發電系統設備具有危害性，英國環境機構要求用于引擎內部燃燒的發動機燃料氣體，揮發性甲基硅氧烷的含量應低于20mg/Nm3。因此，本文在NY/T 1704-2009規定基礎上，增加硅量<1mg/Nm3。

2.2 工藝組成及說明

對比填埋氣成分及其用于發電時的質量目標，需在填埋氣用于發電前對其進行預處理。主要目標為調溫調壓、脫硫、除硅、去除粉塵，同時降低其他微量有機物含量。

2.2.1 總體工藝

經設計的主要工藝流程圖如下。

垃圾填埋氣經增壓及風冷后輸送至汽水分離器脫水，進入脫硫、脫硅處理單元，經活性炭吸附凈化后，進入冷干機冷卻降溫，隨后經過濾器過濾后由風機加壓輸送至發電系統。

2.2.2 脫硫

采用活性炭吸附的干法脫硫。所選活性炭孔徑與氣態H2S結構大小匹配，含有更多對硫化氫具有特定吸附性能的孔隙容積，并在活性炭內添加高效催化劑成分，將化學氧化吸收與物理吸附工藝相結合，吸附效果明顯，根據檢測該活性炭是氧化鐵吸附效果的4倍。吸附硫化氫和硫醇的活性炭飽和后不屬于危險廢物，可減少后期處理成本。

2.2.3 脫硅

該單元主要目的在于去除填埋氣中的二氧化碳及硅氧烷等微量有機物。以往對沼氣中硅氧烷去除技術的研究表明，活性炭吸附對硅氧烷有十分有效的去除效果，總硅濃度可以去除到0.1mg·m3以下[7]。在操作過程中采用變壓吸附，使用吹掃氣來實現分壓的快速變化。經預處理后的填埋氣主要成分見表2，可完全滿足發電要求。

3 結語

對垃圾填埋氣進行預處理以提高其品質，使其充分滿足發電要求，對提高其應用價值、創造經濟效益具有十分積極的意義。

參考文獻

[1] Attal A， Akunna J， Camacho P， et al. Anaerobic digestion of municipal wastes in landfill [J]. Water Sci Tech， 1992， 25： 243-253.

[2] Allen M R， Braithwaite A， Hills C C. Trace organic compounds in landfill gas at seven UK waste disposal sites [J]. Environmental Science Technology， 1997， 31： 1054-1061.

[3] Spiegela R J， Prestonb J L， Trocciolab J C. Fuel cell operation on landfill gas at Penrose Power Station [J]. Energy， 1999，24： 723-742.

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[5] Martin S， Reinhard N. Removal of siloxanes in biogases [J]. Journal of Hazardous Materials， 2001， B83： 183-196.

[6] Troost J R. Method and system for removing volatile organics from landfill gas [P]. US： 5529612， 2001.

[7] Rossol D， Schmelz K G， Hohmann R. Siloxane im Faulgas[J]. KA-AbwasserAbfall， 2003，8： 8.

收稿日期：2018-05-15

作者簡介：李了（1980-），男，大學本科，工程師，研究方向為生態環境保護。