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介绍了四川天一科技股份有限公司从垃圾填埋气中净化回收甲烷的工艺技术原理及流程,并介绍了该技术在香港中华煤气公司的工业化应用情况。
城市垃圾集中到填埋场,浇上细菌发酵剂再盖上粘膜和泥土,垃圾中的有机物在厌氧过程中降解产生的气体称为垃圾填埋气(Landfill gas,LFG)。LFG的成分复杂,并随着垃圾的稳定化进程、压实程度、垃圾的组成和特性、填埋地区的水文地质及填埋方式等因素而变,主要成分为CH4、N2、CO2及H2O,其他微量杂质有140种以上。典型组成见表1。
垃圾填埋气的主要成分为CO2及CH4,直接排放会产生较强的温室效应,且容易引发爆炸事故,且填埋气中的微量有机物会造成严重的环境污染。垃圾填埋气也是一种可回收利用的能源,具有很高的热值。净化回收利用填埋气中的甲烷,可变废为宝,提高环境质量。由于填埋气的组成十分复杂,尤其含有高沸点的硫化物,氯化物及其它有机物,净化难度大。目前世界上已有20多个国家的500多个垃圾填埋场进行填埋气的回收利用,大部分垃圾填埋场是直接利用垃圾填埋气供内燃机发电焚烧产生蒸汽供热,小部分填埋气经脱水净化后用作管道煤气。
由于城市煤气或碳-化学加工对甲烷的纯度要求较高,而填埋气中的主要成分为CO2及CH4,为了提高甲烷浓度,增加净化气的热值,必须脱除CO2。四川天一科技股份有限公司(简称天科股份)经过多年的研发,发明了采用脱硫、冷冻、变温吸附(简称PSA)、变压吸附(简称PSA)联合工艺。TSA采用特殊的吸附剂及配比脱除垃圾填埋气中的高沸点物质,且吸附高沸点物质后的吸附剂在较低温度下可以再生,PSA脱除大部分CO2,从而达到浓缩甲烷的目的。