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目前我国应用的垃圾填埋气发电设备主要有进口热电联产机组、进口单产机组和国产机组。进口单产、热电联产机组大多来自欧美,如捷克、奥地利、美国等,产品在国外生产、装配,价格昂贵。目前我国正积极倡导热电联产机组的应用。但由于大多垃圾填埋场建设距离城镇较远,热电联产机组所产生的热效率无法得到利用,所以价格高昂的热电联产机组不适于垃圾填埋气发电。进口单产机组在我国填埋气发电项目的应用较多,如北京北神树垃圾填埋场采用1台由奥地利生产的510kW发电机组;南京水阁填埋场选用2台由德国生产的1250kW发电机组;杭州天子岭填埋场建有2台由美国卡特比勒公司生产的970kW的发电机组。但进口机组价格太高,供货周期长,一般8个月左右,设备的维修保养费用也高,零配件供应全部依赖进口,售后服务不及时。对于大多数垃圾填埋气发电项目,填埋气只能维持10a左右运营期,如果选用进口机组,项目将很难取得良好效益。
1国产发电机组基本情况
国内填埋气发电机组生产厂家较少,近几年来国内生产厂家在燃气发电机的生产开发方面有了长足的进展。济南柴油机厂、潍坊柴油机厂、胜利动力股份以及重庆红岩发动机等厂家的燃气发电机组都达到了较高的水平。
这些厂家生产的机组在国内沼气发电工程中得到了大量的应用,机组型号从几十千瓦到几百千瓦,机组的发电效率为30%左右。机组运行也相当稳定,为企业创造了可观的经济效益。
国产机组大部分应用于污水、畜禽粪污沼气工程。济南市无害化处理厂选用了济南柴油机股份有限公司生产的发电机组,这是国内首个选用国产发电设备的填埋气发电项目。
2国产发电机组同进口发电机组对比分析
国产发电机组与进口发电机组的性能比较见表1。
通过对比分析,国产发电机组在多方面都有较大优势,其价格只为进口机组的1/4,具有很高的性价比,更适合我国垃圾填埋气发电项目的应用。
3国产机组在填埋气发电项目的应用
济南市无害化处理厂是济南市惟一的生活垃圾处理厂,日处理生活垃圾2000余t,目前已填埋400万t垃圾。通过抽气试验及理论数学模型计算得出可收集气量2000m3/h左右,可以建设1座总装机容量为3.5MW的发电站,电站并网到山东电网。山东十方新能源有限公司负责建设、经营垃圾填埋气发电项目,项目建设期为1a,运营期为10a。
填埋气发电站采用国产沼气发电机组5台,总装机容量3.5MW,具有智能自动化控制,发电效率高,适应低压沼气,适应垃圾填埋沼气浓度变化、监控数据在线记录或远程传输、高能量智能化点火系统,控制系统先进等优点。目前5台机组全部调试完成,机组运行良好,各种参数均正常。
3.1发电机组主要技术参数
发电机组主要技术参数见表2。
表2发电机组技术参数
3.2发电机组主要电气指标
发电机组主要电气指标见表3。
表3发电机组电气指标
4其它国产设备的应用
在该项目中,能够高效率地收集填埋气,并对其进行净化以达到更高纯度是工程技术的关键。为此,项目采用了国产的可移动式集气井和气体净化系统。
4.1可移动式集气井
自主研发制造的集气井可随着填埋区域和填埋高度的变化而移动调整,同时具备成分分析、压力测定功能,方便了工作人员的现场分析监测。集气调控器装有流量测定装置,对气体流量总体调节,保证进入发电机组的气源稳定。
4.2脱硫设备
填埋气中的硫化氢是一种有毒气体,对设备有强烈腐蚀性,降低机组、设备的使用寿命。采用国产干法脱硫设备,选用高效氧化铁脱硫剂,这种脱硫剂具有颗粒强度好、气体阻力小等特点。将脱硫剂放在脱硫塔中,使气体通过,硫化氢被氧化铁脱硫剂吸收,填埋气得以净化。
4.3除湿过滤设备
填埋气中含有以饱和状态存在的水蒸气,水蒸气的存在会降低内燃机的效率、寿命和可用率。国产除湿过滤设备是根据冷冻除湿原理,将填埋气强制通过蒸发器进行热交换而降温,使填埋气中气态水等压冷却凝结成液态水,并夹带尘埃,通过自动排水器排出系统,从而获得洁净干燥的填埋气。
5结论
国产垃圾填埋气发电设备在济南市无害化处理厂垃圾填埋气发电项目的应用表明,国产设备性价比较高,比较适合我国垃圾填埋气发电项目,应用前景广阔,将为我国垃圾填埋气的收集利用提供坚实的技术支持。它不仅在垃圾填埋气发电项目中大有作为,还可以在其它类型沼气工程中得以应用。