1、遼寧省 XX 市 MSW 衛生填埋場垃圾填埋沼氣提純凈化制車用壓縮天然氣技術方案中國水業集團新中水投資有限公司2015 年 12 月 18 日精選目錄1 技術條件1.1 原料氣參數1.2 工藝設計參數1.3 產品氣要求1.4 產品方案2 技術工藝流程2.1 工藝流程簡述2.2 物料平衡表2.3 流程圖3 設備數據表4 公共設施要求5 技術經濟指標5.1運行能耗估算5.2勞動定員5.3投資估算5.4建設周期5.5總圖1技術條件1.1原料氣參數本項目的填埋沼氣組份取自于廣東省深圳市龍崗 區某垃圾填埋場填埋沼氣與該場滲透液處理過程中的 沼氣，為混合原料氣作為參考。 因XXXXXXX 垃圾場 正在建設

2、中，計劃于2015年底啟用，暫時引用，待填 埋一區封場鉆井集氣后再取樣檢測成分，再行修改確 定。其他類似項目請謹慎使用。表1-1原料氣組份序 號組份名稱單位數值備注1甲烷%57.3間隔15天三次 取樣平均值（下 同）2二氧化碳%37.63氧氣%0.54氮氣%4.45一氧化碳%0.076硫化氫mg/m31527有機鹵代物mg/m3468六甲基二硅氧烷mg/m31.39六甲基環三硅氧烷mg/m30.210:八甲基三硅氧烷mg/m30.111烷八甲基環四硅氧mg/m33.312十甲基四硅氧烷mg/m30.413十甲基環五硅氧烷mg/m30.614十二甲基五硅氧烷mg/m30.215十二甲基環六硅 氧

3、烷mg/m3低于檢出線16總硅氧烷mg/m36.117溫度C常溫18水分飽和1.2工藝設計參數表1-2工藝參數序 號組份 名稱單位設計范圍設計值備 注1甲烷%55，上偏差5,下偏差1055,上偏差5,下偏差102一氧 化碳%35，上偏差5,下偏差535,上偏差5,下偏差53氧氣%0.5-10.5-14氮氣%5,上下偏差各55,上下偏差各55一氧 化碳%0.1 -10.1 -16硫化氫mg/m30-50000-50007有機 鹵代 物mg/m30-5000-5008六甲 基二 硅氧 烷mg/m30-3000-3009六甲 基環 二硅 氧烷mg/m30-1000-10010八甲 基三mg/m30-

4、1000-100硅氧 烷11八甲 基環 四硅 氧烷mg/m30-2000-20012十甲 基四 硅氧 烷mg/m30-1000-10013十甲 基環 五硅 氧烷mg/m30-1000-10014十二 甲基 五硅 氧烷mg/m30-1000-10015十二 甲基 環六 硅氧 烷mg/m30-500-5016總硅 氧烷mg/m30-10500-105017水露占八、C最高壓力下， 不咼于-13 C, 氣溫低于-8 C 時，露點低于 氣溫5C最高壓力下， 不咼于-13 C, 氣溫低于-8 C 時，露點低于 氣溫5C1.3產品氣要求產品氣指標見表1-3表1-3產品氣指標序項目單位指標備注號數值1流量N

5、m/m320628實際氣量隨原料氣中甲 烷含量的變化而變化Nm/m3859.52甲烷濃 度%963二氧化 碳濃度%1.27滿 足 GB18047-2000車用壓縮天然氣 標準4氧氣%< 0.13滿 足 GB18047-2000車用壓縮天然氣 標準5氮氣%< 26一氧化 碳%0.017硫化氫mg/m3< 0.5滿 足 GB18047-2000車用壓縮天然氣 標準8有機鹵代物mg/m3-本表中-表示低于 檢出線（下同）9六甲基 二硅氧 烷mg/m310六甲基 環三硅 氧烷mg/m311八甲基 二硅氧 烷mg/m312八甲基 環四硅 氧烷mg/m313十甲基 四硅氧 烷mg/m31

6、4十甲基 環五硅 氧烷mg/m315十二甲 基五硅 氧烷mg/m316十二甲 基環六 硅氧烷mg/m317總硅氧 烷mg/m3-18水露點C常壓-34.1滿 足 GB18047-2000車用壓縮天然氣 標準19溫度C環境 溫度101.325KPa,20 C1.4產品方案原料氣經管道輸送至本方案設備的入口，通過本系統 的脫除硅氧烷裝置第一臺壓縮機的一級壓縮后 脫除有機鹵代物與硫化氫裝置二級壓縮后脫碳 脫氮脫水裝置第二臺壓縮機的一，二，三級壓 縮氣缸逐級增壓至 22MPa得到產品壓縮天然氣。2技術工藝流程2.1工藝流程簡述來自集氣氣柜的原料沼氣首先進入本系統的入 口連接法蘭。啟動空氣壓縮機，待空壓

7、機氣壓滿足各 控制氣動閥門的工作壓力停止。檢查各控制氣動閥門 工作是否靈活正常。如果異常，系統將會報警及顯示 異常部位，請排除。否則系統將啟動自動保護程序。啟動第一臺沼氣壓縮機，觀察沼氣壓縮機的冷卻，潤 滑等儀表是否正常以及報警和顯示異常原因，請排查 消除，否則系統啟動自動保護程序。前面一切正常后 手動調節入口閥門開啟角度，觀察流量計計量數值， 調節到改裝置的設計處理量并對原料氣進行計量，計 量數據存儲于流量計和系統數據庫兩處。原料氣經過 一級過濾器， 粗步過濾原料氣中的水分， 粗顆粒雜質， 硅氧烷化合物，本過濾器采用了特需的填料和結構構 造，能夠有效過濾 5um 以上的雜質，大部分水分及硅

8、氧烷，填料能夠拿出處理后重復使用。初濾后進入精 濾器，精濾器內設置精過濾芯與超過濾芯，進一步可 靠去除一部分水分，雜質，硅氧烷。本精過濾芯與超 過濾芯必須定期更換，無法循環使用（正常運行一般 情況下 3 個月更換一次） 。精濾后的氣體進入本系統的 第一臺壓縮機的一級壓縮氣缸，增壓至 0.3MPa 后 經過油水分離器除去氣體中的油水雜質，然后進入脫 硫處理裝置本系統脫硫采用 A,B 兩個干法脫硫 塔，塔內裝填一定量的本公司改進型的活性炭，與沼 氣中的硫化氫在一定的濕度，溫度，氧含量，壓力等 條件下發生氧化反應，生產單質硫（俗稱硫磺）。原 料沼氣先由 A 塔塔底進入活性炭吸附床層吸附硫化氫 氣體，

9、使之氧化生成單質硫微粒存留于活性炭微孔中 達到去除原料氣中的硫化氫。在使用諾干時間后（視 沼氣中硫化氫含量的高低， 一般 35 個月）活性炭 失效，此時原料沼氣由 A塔切換到B塔，不需停機連 續運行。A塔內的活性炭則人工排出，以125 375攝氏度的蒸汽或熱空氣對吸附飽和的活性炭進行加 熱，溶解活性炭微孔中的單質硫，以液態形式從活性 炭中分離開來，經水冷卻后得到單質硫（硫磺），可 作為化工原料出售。活性炭則活化再生恢復性能重復 使用。忽略磨耗不計，運行成本幾乎為 0。既經濟又 環保。故本系統脫硫裝置 AB兩塔循環使用完成不間斷 的去除沼氣中的硫化氫氣體工作任務。在本階段同時 脫除有機鹵代物。脫

10、硫氣以 0.25-0.3MPa 的壓力進入第一臺沼氣壓縮機的第二壓縮氣缸內壓縮，增壓至0.8MPa壓力，流經冷卻器冷卻，經緩沖罐緩沖凝析出部分水，再經過濾 器過濾，從脫碳系統A塔塔底進入A塔分子篩床層，A 塔底部和頂部的閥門都處于開啟狀態；凈化后氣體從 A 塔塔頂流出。 B 塔塔底和塔頂的閥門， 均壓閥門， 真 空再生閥門都處于關閉狀態。由于吸附塔經過精密的 計算，保持了脫硫氣在塔內的流速及流場的分布規律， 從而保證了脫硫氣中二氧化碳氣體的可靠吸附；經過 一段時間的吸附后，隨著塔內溫度的升高，塔內氣體 流場的規律變化等因素的影響， 分子篩吸附飽和， CO2 氣體隨同CH4氣體一起進入后端流程導

11、致 C02氣體含 量超標而不合格；此時系統自動關閉A 塔的塔底和塔頂的閥門，同時開啟 B塔塔底和塔頂閥門及 A塔塔頂 的泄壓閥門，脫硫氣從 B 塔塔底進入 B 塔的分子篩床 層吸附CO2氣體，凈化后氣體從 B塔塔頂流出。A塔 塔內 0.8MPa 壓力經泄壓閥向外界泄壓到常壓后自動 關閉；同時開啟 A塔的真空閥門，真空機組啟動工作 抽取吸附于分子篩微孔中的 C02氣體。抽取完成后， 真空機組停止工作，A塔真空閥門自動關閉， 位于A,B 兩塔中間的均壓閥門自動開啟， B 塔塔頂的一部分合 格氣進入 A 塔使 A 塔帶有一定壓力從而為下一個循環 做好緩沖準備； B 塔經過一段時間的吸附后飽和，凈 化

12、氣不在合格，系統自動切換回 A 塔吸附。由此周而 復始往復循環的交替工作，完成 C02氣體去除任務。 本方案抽取后的 CO2氣體純度達到98.3%，可以收集 再利用，本裝置為直接排放大氣中。本方案脫碳系統的分子篩采用國產上海嘉定分子 篩，經本公司與分子篩廠家在原來的基礎上改變配方 優化，專利所有權屬兩家共同。分子篩經過一段時間 的使用后，性能將會降低，（一般在 6 個月左右，具 體視原料氣的影響而有些差距） 此時應停機 2-4 小時， 把 A,B 塔內的分子篩放出來，新的（或活化后的）分 子篩重新裝填塔內重復使用。分子篩裝回后，啟動真 空機組抽取進入系統內的空氣，不需要購買N2置換。失效或性能

13、降低的放出來的分子篩經400 450 攝氏度溫度翻炒去除雜質，從而得以活化恢復原有性能 重復使用，運行成本極低，忽略磨耗不計，幾乎為成本，既經濟又環保；且價格便宜，容易獲得。0.75-0.8MPa壓力的脫碳氣經過濾器過濾后進入 本系統的第二臺沼氣壓縮機第一壓縮段的氣缸內壓 縮，本級壓縮段分兩個氣缸，一級氣缸由入口 0.75-0.8MPa 增壓至1.6MPa,經冷卻后進入二級氣缸 增壓至3.2MPa壓力再次冷卻進入分離器（本壓縮段由 于壓力較高，溫度較高，故采用有油潤滑。后面相同） 分離潤滑油油霧及產生的機械磨粒。第一壓縮階段后 3.2MPa壓力的脫碳氣進入第二壓縮段的一級氣缸再 壓縮至6.4M

14、Pa壓力，冷卻后進入二級氣缸再次壓縮至 12MPa壓力，再次冷卻除去油霧及機械雜質。第二壓 縮段12MPa壓力的脫碳氣進入第二臺壓縮機的第三壓 縮段一級氣缸繼續增壓 16MPa壓力，再次冷卻進入二 級壓縮氣缸增壓到 22MPa,冷卻除去油霧和機械雜質 得到產品壓縮天然氣 CNG加臭后用專用 CNG軟管輸 送至CNG長管拖車外運。2.2物料平衡表2-1物料平衡表（按1500Nm/h計算）氣體組份原料氣產品氣排放氣%Nm3%Nm3%Nm3甲烷57.3859.599.2852.6240.86.876二氧化碳37.65641.277.162898.73556.8372氧氣0.57.50.130.009

15、7599.877.49025氮氣4.466< 2< 1.32> 98> 64.68氧0.070.01化碳1.050.00010599.99>1.049895硫化氫152mg/m3< 0.5 mg/m3> 151.5mg/m3有機 鹵代 物46mg/m3> 0 mg/m3< 46 mg/m3六甲 基二 硅氧 烷1.3mg/m3> 0mg/m3< 1.3mg/m3六甲 基環 三硅 氧烷0.2mg/m3> 0mg/m3< 0.2mg/m3八甲 基三 硅氧 烷0.1mg/m3> 0mg/m3< 0.1mg/m3八

16、甲 基環 四硅 氧烷3.3mg/m3> 0mg/m3< 3.3mg/m3十甲 基四 硅氧 烷0.4mg/m3> 0mg/m3< 0.4mg/m3十甲 基環 五硅 氧烷0.6mg/m3> 0mg/m3< 0.6mg/m3十二 甲基 五硅 氧烷0.2mg/m3> 0mg/m3< 0.2mg/m3十一-mg/m3> -mg/m3< -mg/m3甲基 環六 硅氧 烷總硅氧烷6.1mg/m3> 0mg/m3< 6.1mg/m3注：排放氣通過高空排放管到大氣中精選工藝流程簡圖設備效果圖見下 （1.2 ）壓縮機參圖精選3.設備數據及材料

17、表本項目一#壓縮機及脫硅氧烷單元、活性炭脫硫脫有機 鹵代物單元，PSA脫碳脫水單元、儀表與 PLC遠程中央控制 系統、循環冷卻水及配電系統于同一底座上面。二#壓縮機 單獨成一撬裝。本項目標定總功率為480KW,（其中1#壓沼氣縮機功率220KW二號沼氣壓縮機功率 160KW壓縮空氣功率 7.5KW,真空機組功率 75KW冷卻水功率4KW其他輔助功率 10KW）總質量約42噸，一#撬體積為：12米*3.2米*2.9米（長 *寬*高）。二#撬體積 6米*3.2米*2.3米。所有電器設備一 律作防爆處理，放散裝置均設阻火器，防雷接地系統完整， 均按照國家相關標準和規范、安全要求進行設計。本方案需業主

18、方配備 750KW勺沼氣發電機或750KVA的市電電 源，最低15米*10米的平整硬化地坪一塊，如果條件許可， 可增加一網絡，方便本公司遠程協助。設備名稱型號規7格數量重量備注鋼結構底座12米*3.2米*0.5 米1件約3.5噸見設計加工圖沼氣壓縮1#機定制1臺約12噸設計 圖，說 明書， 產品合格證沼氣壓縮2#機定制1臺約11噸設計 圖，說 明書， 產品 合格 證不銹鋼防爆熱式沼氣流量計DN 2201件約 25KG1書說明 匚合 格證不銹鋼防爆氣動緊急切斷閥DN 2201件約 50KG1書說明 匚合 格證旋風拉西填料過濾 器，精過 濾器DN 6002件約 280KG1圖沒計1,合格證緩沖罐0

19、.6M33件約 180KG/件1圖沒計1,合格證干法脫硫DN組件1約2.5噸設計裝置1200*2000套圖【，合格證過濾器DN 1593件約 100KG/件合格證旋風拉西填料過濾器DN 1001件約 60KG1圖沒計1,合格證PSA脫碳裝置DN1200*2000組件1套約5噸1圖沒計1,合格證防爆真空機站定制組件1套約6噸合格證防爆電器柜定制組件1套約 500KG合格證防爆PLC中央遠程控制柜定制組件1套約 450KG合格證防爆在線 成分檢測 儀表定制2臺約 80KG合格證防爆空氣壓縮機0.325M3/min1臺約 200KG合格證防爆泄漏報警儀2臺約 2KG/臺合格證儀表標氣若干合格證動力一

20、覽1#沼氣壓縮機:主驅動電機220KW精選2#沼氣壓縮機：主驅動電機160KW冷卻水泵電機4K W氣體冷卻電機10KW空氣壓縮機：7.5KW真空機組前級泵30KW主泵其他輔助功率10KW12KW中間泵22.5KW總標定動力功率： 480KW注：1:建議業主方改為 3臺套處理36000Nm/d原料氣，每臺處理量為12000Nm/d,高峰氣量時三臺同時運行， 低谷氣量 時一開兩備，靈活機動，滿足各種不同的氣量工況。2:沼氣發電機組建議業主方選用2臺400KW，以滿足不同的產氣工況4共設施要求4.1電力系統電壓等級：3 80 /2 2 0V A C1 ±%三相五線制頻率：5 0H z容量

21、：750KVA 或750KW 沼氣發電機組一臺4.2站場建設4.2.1站場選址參考GB50028-2006城鎮燃氣設計規范。4.2.2進出垃圾場至本站場的道路需滿足40呎集裝箱拖車行駛及轉彎半徑要求。423本站場根據現場場地條件，設計本站場在位于*前占用一塊15米*25米空地一塊。4.2.4 本站場參照GB50028-2006 城鎮燃氣設計規范之7壓縮天然氣供應 建設基礎設施。該15米*25米場地平整硬化，在該硬化場地上建設一15米*10米的鋼結構敞開式凈化制氣廠房，安裝本凈化提純裝置及 預留一長管拖車充裝位置。 剩余15米*10米平整硬化 露天，作為待充裝長管拖車停靠泊位。4.2.5 本站場

22、消防設施參照 GB50028-2006城鎮燃氣設計規范外尚應符合國家現行的有關標準的規定。注：如果選用單獨 12000Nm/d的處理量三臺設備共同承擔， 站場建設另行設計規劃5技術經濟指標5.1運行能耗估算電能消耗：電價應各地區域不同而不同，這里以XXX市工業用電電價 0.893元/KW/h計算：0.32KW/h/Nm3 x0.893 元/KW/h=0.28576 元/Nm3分子篩活化熱能消耗：、按6個月活化一次計算：12000M J -6（個月）-30（天）-36000Nm3/d 0.00185MJ/Nm3=1.85KJ/Nm3;按沼氣燃燒熱值 5200KJ/Nm3計 算：1.85KJ/Nm

23、3 + 5200KJ/Nm30.00036Nm3 按原料沼 氣 0.2 元/Nm3 計算：0.00036Nm3 X 0.2 元/Nm3=0.000072 元 /Nm3】 每天 36000Nm3/d X 0.000072 元 /Nm3=2.592 元 /d 每月 30 天X 2.592元/天=77.76元/月 （上面12000MJ為 本公司多次分子篩活化數據）活性炭再生熱能消耗：（按3個月再生一次計算）接近分子 篩活化消耗熱能，每月按 80元計算潤滑油消耗：5g/h一次水消耗：忽略不計（由于本系統采用閉式水循環強制風冷，幾乎無消耗水）5.2勞動定員場站的勞動定員取決于運行管理的工作量及操作人員的

24、水 平，同時也可由有關勞動部門視具體情況而定。根據本項目 自控設計水平和日常運行管理工作量，對于定員的編制建議 見表 5-2 :表5-2勞動定員序號J-JU 亠岡位疋員備注1管理12操作， 維護5二班二運轉，2人/班，交錯編制，合理工作休息合計65.3投資估算本投資估算為垃圾填埋沼氣精制天然氣站區的建設投資， 不包括：地基處理、提純凈化鋼結構廠房、供變電、土地投資 等費用。現分項描述如下：5.3.1投資收益估算：XXX日處理500噸生活垃圾提純天然氣經濟效益分析項目收入：500噸生活垃圾日產出甲烷含量在50%的沼氣3.6萬立方米，（每噸垃圾每小時產氣 2.5 4立方取平均值日產沼氣量 72立方）可以提純出CNG 1.8萬立方米。每立方生物天然氣售價：每標方CNG最低門站價 2元（用于民用做分布式 能源站以便獲取國家相應政策補助）生物天然氣年銷售收入：18000立方X 2元X 365天 =1314萬元生物天然氣年提純成本：每方0.3572元X 36000立方X365 天=469.3608 萬元，生物天然氣年純收益：844.6392 萬元注：本方案二氧化碳未加以回收利用，如果需回收利用，可按下進行風險分析：每立方沼氣含有二氧化碳37%增加一套制冷設備投資 80萬元。日產液態