一种环保高效的垃圾填埋气收集净化发电工艺
技术领域
本发明涉及垃圾填埋气体发电领域，尤其涉及一种环保高效的垃圾填埋气收集净化发电工艺。
技术背景
垃圾填埋气体是生活垃圾填埋后，在填埋场内被微生物分解，产生的以甲烷和二氧化碳为主要成分的混合气体，LFG为填埋气体的英文缩写（Landfill gas）。根据填埋垃圾的来源和组成不同，填埋气体中含有30 %～55 % 体积比的甲烷，含有30%～45 % 体积比的的二氧化碳，此外，还含有少量的空气、恶臭气体和其他微量气体。每一立方米填埋气体相当于大约 0.5m3 天然气或者是0.5 L燃油的热值，即未经处理的填埋场气体热值是27.8-30.5 MJ/kg，具有很高的燃料回收价值。为了解决垃圾围城以及饱和垃圾填埋场的陈埋垃圾污染问题，垃圾焚烧发电技术渐成主流，但垃圾焚烧发电技术急需解决垃圾填埋气的净化，以及垃圾填埋气燃烧后污染物排放严重问题。
发明内容
针对上述不足，本发明提供一种环保高效的垃圾填埋气收集净化发电工艺，工艺流程精炼，净化效果好，废气产生少。
为了实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案：
一种环保高效的垃圾填埋气收集净化发电工艺，其特征在于，包括以下步骤：
a. 垃圾填埋气收集：通过均匀布设在垃圾填埋场中的气体收集装置收集垃圾填埋气并通过管道汇总至收集站；
b．固气分离和气液分离：将收集站的垃圾填埋气原料通入分离器进行固气分离和气液分离；
c．吸附除湿：将上步分离后的垃圾填埋气通入吸附除湿装置中进行初步干燥，除去部分水汽；
d．脱硫塔脱硫：将上步除去部分水汽的垃圾填埋气通入脱硫塔中进行脱硫净化；
e. 水洗脱碳： 将脱硫后的垃圾填埋气通入水洗塔中，进行水洗脱去大部分二氧化碳；
f.冷凝干燥，将脱碳后的垃圾填埋气通入冷凝干燥设备中，制冷系统把垃圾填埋气温度降低到其露点温度以下，使垃圾填埋气中的水蒸气凝结出来，而凝结热被制冷设备带走；
g．精滤:将上述干燥后的垃圾填埋气通入精滤器进行精细过滤；
h．检测器：检测器检测垃圾填埋气合格后进入下一步；
i．储存：将检测合格的垃圾填埋气储存入双层膜储气柜中；
j.发电：经过加压后进入燃气发电系统发电，并检测废气浓度。
进一步的，上述一种环保高效的垃圾填埋气收集净化发电工艺，所述步骤a具体为：通过设置于填埋场竖井中垂直带孔管道收集竖井，每隔20～30 m设置一个，每6～8个收集井设置一个集气柜，组成一组输送系统，每个集气柜设有独立的管道接至收集站。
进一步的，上述一种环保高效的垃圾填埋气收集净化发电工艺，所述步骤b中的分离器为除沫分离器，所述收集站输出的垃圾填埋气从所述除沫分离器上部进入除沫分离器中，土尘，污水等杂质从除沫分离器下部出口放出，分离后的垃圾填埋气由除沫分离器的上部输出。
进一步的，上述一种环保高效的垃圾填埋气收集净化发电工艺，所述步骤c具体为：将垃圾填埋气通入由固体吸附剂堆积而成的吸附床，利用毛细管作用将水气吸附在固体吸附剂上；所述固体吸附剂选自活性炭、沸石、氯化钙、硅胶中的一种或者多种。
进一步的，上述一种环保高效的垃圾填埋气收集净化发电工艺，所述步骤d具体为：垃圾填埋气从脱硫塔底进入并与氢氧化钠液体逆流接触反应，净化后的垃圾填埋气从塔顶排出，利用氧气对吸收液再生。
进一步的，上述一种环保高效的垃圾填埋气收集净化发电工艺，所述步骤e具体为：将脱硫后的垃圾填埋气进行压缩，压缩机将气体压缩至2.5MPa以上，进入吸水洗塔下部，与上部喷淋下来的冷却水逆流接触进行热质交换，吸收二氧化碳气体，直至垃圾填埋气中的二氧化碳浓度低至2%以下。
进一步的，上述一种环保高效的垃圾填埋气收集净化发电工艺，所述步骤g中的精滤器中设置有多层膜过滤结构。
进一步的，上述一种环保高效的垃圾填埋气收集净化发电工艺，所述多层膜过滤结构依次为聚二甲基硅氧烷膜、聚砜膜、醋酸纤维素膜、乙基纤维素膜、聚碳酸酯膜。
进一步的，上述一种环保高效的垃圾填埋气收集净化发电工艺，所述步骤h的垃圾填埋气合格标准为：甲烷含量95%以上，二氧化碳含量2%以下，硫化物含量10mg/m3以下，相对湿度75%以下。
进一步的，上述一种环保高效的垃圾填埋气收集净化发电工艺，，所述步骤j中的废气排放中，HC低于40pm，CO低于0.010%，NOx低于100ppm。
上述方案表明，本发明至少具有以下有益效果：本发明公开的一种环保高效的垃圾填埋气收集净化发电工艺，通过垃圾填埋气收集、固气分离和气液分离、吸附除湿、脱硫塔脱硫、水洗脱碳、冷凝干燥、精滤、储存、发电等步骤，有效的除去垃圾填埋场中垃圾填埋气中的水，硫及二氧化碳杂质，净化效果好，获得的气体甲烷含量95%以上，二氧化碳含量2%以下，硫化物含量10mg/m3以下，相对湿度75%以下，满足燃气发电对气体质量的要求，保护了发电设备，并且发电后产生的废气也能满足环保标准排放，整个净化工艺流程精炼，对设备要求低，成本低，绿色环保。
附图说明
图1为实施例1-3所述的一种环保高效的垃圾填埋气收集净化发电工艺的流程图。
具体实施方式
下面将通过几个具体实施例，进一步阐明本发明，这些实施例只是为了说明问题，并不是一种限制。
实施例1
如图1所示的一种环保高效的垃圾填埋气收集净化发电工艺，包括以下步骤：
a. 垃圾填埋气收集：通过设置于填埋场竖井中垂直带孔管道收集竖井，每隔20 m设置一个，每6个收集井设置一个集气柜，组成一组输送系统，每个集气柜设有独立的管道接至收集站；
b．固气分离和气液分离：将收集站的垃圾填埋气原料通入除沫分离器，所述收集站输出的垃圾填埋气从所述除沫分离器上部进入除沫分离器中，土尘，污水等杂质从除沫分离器下部出口放出，分离后的垃圾填埋气由除沫分离器的上部输出；
c．吸附除湿：将上步获得的垃圾填埋气通入由固体吸附剂堆积而成的吸附床，利用毛细管作用将水气吸附在固体吸附剂上；所述固体吸附剂选自活性炭：沸石=1:1（体积比）；
d．脱硫塔脱硫：将上步除去部分水汽的垃圾填埋气通入脱硫塔中进行脱硫净化，所述填埋气从脱硫塔底进入并与氢氧化钠液体逆流接触反应，净化后的垃圾填埋气从塔顶排出，利用氧气对吸收液再生；
e. 水洗脱碳： 将脱硫后的垃圾填埋气进行压缩，压缩机将气体压缩至2.5Mpa以上，进入吸水洗塔下部，与上部喷淋下来的冷却水逆流接触进行热质交换，吸收二氧化碳气体，直至垃圾填埋气中的二氧化碳浓度低至2%以下；
f.冷凝干燥，将脱碳后的垃圾填埋气通入冷凝干燥设备中，制冷系统把垃圾填埋气温度降低到其露点温度以下，使垃圾填埋气中的水蒸气凝结出来，而凝结热被制冷设备带走；
g．精滤:将上述干燥后的垃圾填埋气通入精滤器进行精细过滤；所述精滤器中设置有多层膜过滤结构；所述多层膜过滤结构依次为聚二甲基硅氧烷膜、聚砜膜、醋酸纤维素膜、乙基纤维素膜、聚碳酸酯膜；
h．检测器：检测器检测垃圾填埋气合格后进入下一步；所述合格标准为：甲烷含量95%以上，二氧化碳含量2%以下，硫化物含量10mg/m3以下，相对湿度75%以下；
i．储存：将检测合格的垃圾填埋气储存入双层膜储气柜中；
j.发电：经过加压后进入燃气发电系统发电，并检测废气浓度。
实施例2
如图1所示的一种环保高效的垃圾填埋气收集净化发电工艺，包括以下步骤：
a. 垃圾填埋气收集：通过设置于填埋场竖井中垂直带孔管道收集竖井，每隔25 m设置一个，每7个收集井设置一个集气柜，组成一组输送系统，每个集气柜设有独立的管道接至收集站；
b．固气分离和气液分离：将收集站的垃圾填埋气原料通入除沫分离器，所述收集站输出的垃圾填埋气从所述除沫分离器上部进入除沫分离器中，土尘，污水等杂质从除沫分离器下部出口放出，分离后的垃圾填埋气由除沫分离器的上部输出；
c．吸附除湿：将上步获得的垃圾填埋气通入由固体吸附剂堆积而成的吸附床，利用毛细管作用将水气吸附在固体吸附剂上；所述固体吸附剂选自氯化钙：硅胶=2:1（体积比）；
d．脱硫塔脱硫：将上步除去部分水汽的垃圾填埋气通入脱硫塔中进行脱硫净化，所述填埋气从脱硫塔底进入并与氢氧化钠液体逆流接触反应，净化后的垃圾填埋气从塔顶排出，利用氧气对吸收液再生；
e. 水洗脱碳： 将脱硫后的垃圾填埋气进行压缩，压缩机将气体压缩至3.0Mpa以上，进入吸水洗塔下部，与上部喷淋下来的冷却水逆流接触进行热质交换，吸收二氧化碳气体，直至垃圾填埋气中的二氧化碳浓度低至1.8%以下；
f.冷凝干燥，将脱碳后的垃圾填埋气通入冷凝干燥设备中，制冷系统把垃圾填埋气温度降低到其露点温度以下，使垃圾填埋气中的水蒸气凝结出来，而凝结热被制冷设备带走；
g．精滤:将上述干燥后的垃圾填埋气通入精滤器进行精细过滤；所述精滤器中设置有多层膜过滤结构；所述多层膜过滤结构依次为聚二甲基硅氧烷膜、聚砜膜、醋酸纤维素膜、乙基纤维素膜、聚碳酸酯膜；
h．检测器：检测器检测垃圾填埋气合格后进入下一步；所述合格标准为：甲烷含量95%以上，二氧化碳含量2%以下，硫化物含量10mg/m3以下，相对湿度75%以下；
i．储存：将检测合格的垃圾填埋气储存入双层膜储气柜中；
j.发电：经过加压后进入燃气发电系统发电，并检测废气浓度。
实施例3
如图1所示的一种环保高效的垃圾填埋气收集净化发电工艺，包括以下步骤：
a. 垃圾填埋气收集：通过设置于填埋场竖井中垂直带孔管道收集竖井，每隔30 m设置一个，每8个收集井设置一个集气柜，组成一组输送系统，每个集气柜设有独立的管道接至收集站；
b．固气分离和气液分离：将收集站的垃圾填埋气原料通入除沫分离器，所述收集站输出的垃圾填埋气从所述除沫分离器上部进入除沫分离器中，土尘，污水等杂质从除沫分离器下部出口放出，分离后的垃圾填埋气由除沫分离器的上部输出；
c．吸附除湿：将上步获得的垃圾填埋气通入由固体吸附剂堆积而成的吸附床，利用毛细管作用将水气吸附在固体吸附剂上；所述固体吸附剂选自活性炭：硅胶=1:2（体积比）；
d．脱硫塔脱硫：将上步除去部分水汽的垃圾填埋气通入脱硫塔中进行脱硫净化，所述填埋气从脱硫塔底进入并与氢氧化钠液体逆流接触反应，净化后的垃圾填埋气从塔顶排出，利用氧气对吸收液再生；
e. 水洗脱碳： 将脱硫后的垃圾填埋气进行压缩，压缩机将气体压缩至3.0Mpa以上，进入吸水洗塔下部，与上部喷淋下来的冷却水逆流接触进行热质交换，吸收二氧化碳气体，直至垃圾填埋气中的二氧化碳浓度低至1.8%以下；
f.冷凝干燥，将脱碳后的垃圾填埋气通入冷凝干燥设备中，制冷系统把垃圾填埋气温度降低到其露点温度以下，使垃圾填埋气中的水蒸气凝结出来，而凝结热被制冷设备带走；
g．精滤:将上述干燥后的垃圾填埋气通入精滤器进行精细过滤；所述精滤器中设置有多层膜过滤结构；所述多层膜过滤结构依次为聚二甲基硅氧烷膜、聚砜膜、醋酸纤维素膜、乙基纤维素膜、聚碳酸酯膜；
h．检测器：检测器检测垃圾填埋气合格后进入下一步；所述合格标准为：甲烷含量95%以上，二氧化碳含量2%以下，硫化物含量10mg/m3以下，相对湿度75%以下；
i．储存：将检测合格的垃圾填埋气储存入双层膜储气柜中；
j.发电：经过加压后进入燃气发电系统发电，并检测废气浓度。
实施例4
测试例
经过测试，如实施例1-3，公开的环保高效的垃圾填埋气收集净化发电工艺，均可以有效去除垃圾填埋气中的水，硫及二氧化碳杂质，净化效果好，获得的气体甲烷含量95%以上，二氧化碳含量2%以下，硫化物含量10mg/m3以下，相对湿度75%以下，满足燃气发电对气体质量的要求，保护了发电设备；同时发电后废气排放检测中，测得HC低于40pm，CO低于0.010%，NOx低于100ppm，符合环保排放标准。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
