專利名稱：垃圾填埋氣收集凈化發(fā)電工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種垃圾填埋氣收集凈化發(fā)電工藝，其主要包含填埋氣的收集步驟和
凈化步驟，屬于垃圾填埋氣的綜合利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
垃圾填埋氣是由垃圾填埋后產(chǎn)生的，主要成分為甲烷、二氧化碳、H^、水蒸氣等， 由于垃圾成分多種多樣，加之各地土質(zhì)、填埋方式有差異，造成填埋氣成分復(fù)雜多樣。如果 不對填埋氣體進(jìn)行機(jī)械導(dǎo)排和充分利用，將會對環(huán)境產(chǎn)生諸多負(fù)面影響，如溫室效應(yīng)、討厭 的氣味、爆炸隱患等。填埋氣主要利用方式是經(jīng)過收集凈化后送入燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電， lmn真埋氣可發(fā)電1度電以上，可在一定程度上緩解當(dāng)?shù)仉娏?yīng)不足的局面。
就目前來看，填埋氣的綜合利用首先是對其進(jìn)行收集，通常是在填埋場收集區(qū)域 內(nèi)建造集氣井，填埋氣通過集氣井進(jìn)入集氣支管道內(nèi)，經(jīng)過集氣支管匯總進(jìn)入主管道。然后 將填埋氣通過管道輸送至緩沖凈化工序，最后進(jìn)入利用設(shè)備進(jìn)行利用。 傳統(tǒng)集氣井的建造方法主要是通過鉆井機(jī)的螺旋式鉆頭，鉆入填埋層內(nèi)部，形成 空洞，然后在該空洞內(nèi)安裝上集氣管。由于螺旋鉆頭的旋轉(zhuǎn)而使得所述空洞周邊的土質(zhì)變 得致密，通透性差，影響填埋氣的收集。 在收集填埋氣過程中，集氣井內(nèi)會產(chǎn)生大量的垃圾滲濾液，垃圾滲濾液液位較高 時會占據(jù)集氣豎井內(nèi)的吸氣空間，嚴(yán)重影響填埋氣的收集效率。因此，在此過程中要求垃圾 滲濾液液位低于預(yù)定深度。目前，常用的排水方法是在集氣井內(nèi)安裝潛水泵或自吸泵進(jìn)行 抽水，因潛水泵或者自吸泵需要在垃圾滲濾液液位達(dá)到一定深度時才能夠啟動以防止頻繁 啟動造成電機(jī)損壞，并且垃圾滲濾液中通常會混入一些垃圾造成上述抽吸設(shè)備的堵塞。此 外，由于垃圾填埋場環(huán)境腐蝕程度大，對潛水泵或自吸泵的泵體腐蝕嚴(yán)重，使用壽命短。
傳統(tǒng)的凈化凈化方法只考慮填埋氣中雜質(zhì)的處理，而填埋氣本身流量和壓力不穩(wěn) 定，并不太適合發(fā)電站的直接應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服目前垃圾填埋氣收集凈化發(fā)電工藝的上述缺陷，提出了一種可為
發(fā)電站提供潔凈、穩(wěn)定燃燒氣源的垃圾填埋氣收集凈化發(fā)電工藝。 本發(fā)明采用以下技術(shù)方案 該發(fā)明垃圾填埋氣收集凈化發(fā)電工藝，其主要包括以下步驟集氣豎井的建造，利 用該建造好的集氣豎井集氣，將所集填埋氣處理成符合發(fā)電站標(biāo)準(zhǔn)的可燃?xì)怏w，所述集氣 豎井建造步驟包括1)采用抓斗的自重來成孔建井，建井過程中若液位高于設(shè)定高液位， 則在抓斗上安裝降水器將液位降低至設(shè)定低液位以下；2)循環(huán)往復(fù)步驟1)直至集氣豎井 達(dá)到預(yù)定深度；3)安裝井體管道，并在地面以上的井體管道上安裝集氣管；4)在井體管道 內(nèi)安裝垃圾滲濾液排液管，使該排液管的下管口到井底的距離為0. 2-0. 5米；5)在垃圾滲 濾液排液管底內(nèi)部設(shè)置能夠產(chǎn)生平均直徑在20-40微米的微細(xì)氣泡的裝置，并安裝該裝置
3的壓縮空氣管；6)在井口安裝預(yù)留有所述排水管和壓縮空氣管插入孔的井口密封板；7)將 垃圾填埋場的所有集氣豎井的集氣管分區(qū)連接到幾個集氣站上，并在每個集氣管上設(shè)置閥 門。 集氣步驟包括實時檢測各集氣豎井內(nèi)的氣體中甲烷和氧氣的含量，若氧氣含量 大于2 % ，關(guān)閉相應(yīng)集氣管；在滿足氧氣含量小于2 % ，而甲烷含量大于50 %時，相應(yīng)集氣管 向集氣總管供氣，之后若甲烷含量低于40%，關(guān)閉該集氣管。 對填埋氣的處理步驟包括首先對填埋氣進(jìn)行緩沖，為后續(xù)步驟提供穩(wěn)定壓力、流 量和甲烷含量的氣體；之后進(jìn)行三級快速干法脫硫?qū)⒘蚧瘹涿摮?0mg/Nm3以下；對脫硫 后的氣體噴淋除塵，使顆粒物粒徑小于5微米，含量小于30mg/Nm 進(jìn)而對噴淋除塵后的氣 體進(jìn)行冷干處理，并使水分含量低于20g/Nm3 ;最后增壓冷干處理后的氣體至15-20KPa，送 入發(fā)電機(jī)組發(fā)電。 根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的垃圾填埋氣收集凈化發(fā)電工藝一改現(xiàn)有靠螺旋式鉆頭鉆 井的方案，而采用挖斗挖井的方式，四抓挖斗可以進(jìn)行挖井作業(yè)，且由于目前抓斗都是通過 鋼絲繩控制，鋼絲繩可以根據(jù)需要相應(yīng)延長，也就保證了所挖井的深度。挖井所形成的孔洞 周圍土質(zhì)松散，通透性好，便于填埋氣的富集。且采用降水器排水的方式，結(jié)構(gòu)簡單，也便于 連接于挖斗上，且不會產(chǎn)生堵塞排水管道的問題。此外，降水器的安裝比較簡單，也不受井 的深度的限制，遠(yuǎn)比采用潛水泵或者自吸泵方便，成本也低。 同樣，本方案對集氣階段的垃圾滲濾液排液也沒有采用現(xiàn)有的靠泵浦泵水的方 式，而采用了氣提原理的排水方式，利用微細(xì)氣泡產(chǎn)生裝置生成的微小氣泡與垃圾滲濾液 混合，隨著微小氣泡的上浮及壓縮空氣的高的流速，形成一段氣托層，把井底內(nèi)的垃圾滲濾 液通過排水管提升到集氣井外，這種方式具有成本低，便于控制的特點，由于不靠槳葉排 水，排水管內(nèi)沒有其他的障礙物，不會輕易形成堵塞。 在集氣步驟中主要是考慮集氣效率，如果甲烷含量太低，集氣就沒有太大的意義， 氧氣含量也不能太高，氧氣與甲烷混合氣體有爆炸的危險。因此，在有眾多集氣豎井的情況 下，部分集氣豎井停止集氣，對整體的流量影響不是很大，整體上處于一個較穩(wěn)定的供氣狀 態(tài)。另一方面，讓甲烷含量低的集氣豎井停止集氣也利于保證集氣主管內(nèi)甲烷含量維持在 一個較高的水平。 對于填埋氣的處理，本方案引入了緩沖步驟，以提供穩(wěn)定流量、壓力和甲烷含量的 氣源，使在此三個參數(shù)條件下的對發(fā)電機(jī)組的負(fù)面影響降低到最小。 上述垃圾填埋氣收集凈化發(fā)電工藝，在所述集氣步驟中，若垃圾滲濾液液位高于 預(yù)定高位值時，進(jìn)行排液，低于預(yù)定低位值時，停止排液。 上述垃圾填埋氣收集凈化發(fā)電工藝，通過調(diào)整所述微細(xì)氣泡的量，調(diào)整排液液位 和排液速度。 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實施例的垃圾填埋氣收集凈化發(fā)電工藝，所述對冷干處理后的
氣體增壓步驟優(yōu)選壓力變化率小于0. 5kPa/min。 優(yōu)選地，所述甲烷含量的變化率需要小于1% /min。 所述三級快速干法脫硫優(yōu)選采用相互備份的兩套系統(tǒng)，且脫硫劑選用鐵系脫硫 劑。 所述集氣豎井的深度要大于15米，成孔直徑700-800毫米。
優(yōu)選地，所述填埋氣緩沖步驟前設(shè)有水蒸氣預(yù)處理步驟，該步驟在于在集氣主管 設(shè)置一段具有一定坡度的預(yù)處理段，并在該段集氣主管的最低端設(shè)置一段U型的排水管。
上述垃圾填埋氣收集凈化發(fā)電工藝，具有坡度的所述集氣主管部分的坡度小于 2%。
具體實施例方式
1.下面對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行更具體的闡述，一個實施例，該例所示的垃圾填 埋氣收集凈化發(fā)電工藝，其主要包括以下步驟集氣豎井的建造，利用該建造好的集氣豎井 集氣，將所集填埋氣處理成符合發(fā)電站標(biāo)準(zhǔn)的可燃?xì)怏w，其特征在于所述集氣豎井建造步 驟包括1)采用抓斗的自重來成孔建井，建井過程中若液位高于設(shè)定高液位，則在抓斗上 安裝降水器將液位降低至設(shè)定低液位以下；2)循環(huán)往復(fù)步驟1)直至集氣豎井達(dá)到預(yù)定深 度；3)安裝井體管道，并在地面以上的井體管道上安裝集氣管；4)在井體管道內(nèi)安裝垃圾 滲濾液排液管，使該排液管的下管口到井底的距離為0. 2-0. 5米；5)在垃圾滲濾液排液管 底內(nèi)部設(shè)置能夠產(chǎn)生平均直徑在20-40微米的微細(xì)氣泡的裝置，并安裝該裝置的壓縮空氣 管；6)在井口安裝預(yù)留有所述排水管和壓縮空氣管插入孔的井口密封板；7)將垃圾填埋場 的所有集氣豎井的集氣管分區(qū)連接到幾個集氣站上，并在每個集氣管上設(shè)置閥門；
集氣步驟包括實時檢測各集氣豎井內(nèi)的氣體中甲烷和氧氣的含量，若氧氣含量 大于2% ，關(guān)閉相應(yīng)集氣管；在滿足氧氣含量小于2% ，而甲烷含量大于50%時，相應(yīng)集氣管 向集氣總管供氣，之后若甲烷含量低于40% ，關(guān)閉該集氣管； 對填埋氣的處理步驟包括首先對填埋氣進(jìn)行緩沖，為后續(xù)步驟提供穩(wěn)定壓力、流 量和甲烷含量的氣體；之后進(jìn)行三級快速干法脫硫?qū)⒘蚧瘹涿摮?0mg/Nm3以下；對脫硫 后的氣體噴淋除塵，使顆粒物粒徑小于5微米，含量小于30mg/Nm3，在該階段還可以起到一 定的脫除硫化氫的作用，進(jìn)而對噴淋除塵后的氣體進(jìn)行冷干處理，并使水分含量低于20mg/ Nm3，此時部分沒有被脫除的硫化氫和塵埃也會隨著水分被帶走；最后增壓冷干處理后的氣 體至15-20KPa，送入發(fā)電機(jī)組發(fā)電，以提高送入發(fā)電機(jī)組的氣體流量。 對于所說的產(chǎn)生微細(xì)氣泡的裝置目前已較多的應(yīng)用在魚塘給氧和污水處理中的 曝氣中，其原理比較簡單，成本比較低。且經(jīng)過試驗，1Nm3的壓縮空氣可以排除0. 9m3的垃 圾滲濾液，效率很好，所以壓縮氣源可以始終開放，可以使垃圾滲濾液維持在一個較低的水 平。關(guān)于排水管的下管口，不宜放置過低，不然會對基礎(chǔ)產(chǎn)生影響，可以根據(jù)垃圾滲濾液的 液位進(jìn)行選擇，上面所提到的距離在集氣豎井深度在20米左右時均是合適的。關(guān)于壓縮氣 管的排氣壓力，顯然要考慮排水管的豎直長度，其排氣壓力不能小于該段水柱的水壓，就目 前來看，合適的排氣壓力在0. 5-0. 8MPa，在這個范圍內(nèi)可以根據(jù)排水深度和排水速度進(jìn)行 調(diào)整。 為了起到經(jīng)濟(jì)運行的目的，在所述集氣步驟中，若垃圾滲濾液液位高于預(yù)定高位 值時，進(jìn)行排液，低于預(yù)定低位值時，停止排液。簡單的控制方式就是設(shè)置采用垃圾滲濾液 位的裝置，以提供控制信號，并通過控制壓縮氣源的方式進(jìn)行排?？刂啤Ｗ匀?，正如上面所 說，所說的壓縮氣體可以持續(xù)提供，對成本的要求并不高。 由于壓縮空氣量增大可以提高溶氣水的上升速度，所以通過調(diào)整所述微細(xì)氣泡的 量，調(diào)整排液液位和排液速度，這樣可以根據(jù)需要調(diào)整壓縮空氣的量。
為了減少氣壓波動對發(fā)電機(jī)組的影響，所述對冷干處理后的氣體增壓步驟需要壓 力變化率小于0. 5kPa/min。 同時為了使發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定工作，所述甲烷含量的變化率需要小于1% /min。這就 更凸現(xiàn)了緩沖步驟的重要性，據(jù)此，緩沖步驟通常需要以容量比較大的容器，可以緩沖填埋 氣流量和壓力的波動。 硫化物對設(shè)備壽命的影響比較大，因此，所述三級快速干法脫硫采用相互備份的
兩套系統(tǒng)，且脫硫劑選用鐵系脫硫劑，以保證至少脫硫步驟的正常進(jìn)行。 目前垃圾填埋場普遍都比較深，填埋氣的收集自然是越深越好，就目前的普通鉆
井設(shè)備來看，鉆井深度都比較小，采用挖斗挖井則可以很容易做到獲得較深的集氣豎井，在
此所述集氣豎井的深度大于15米，成孔直徑700-800毫米，基本上適用于大多數(shù)的垃圾填埋場。 飽和水蒸氣往往會占據(jù)比較大的體積，不利于后續(xù)處理，加上飽和水蒸氣再生出 地面后，部分水蒸氣就會液化，在此，為了有效地排除這部分水分，所述填埋氣緩沖步驟前 設(shè)有水蒸氣預(yù)處理步驟，該步驟在于在集氣主管設(shè)置一段具有一定坡度的預(yù)處理段，并在 該段集氣主管的最低端設(shè)置一段U型的排水管，通過U形管進(jìn)行排水，所說的一段集氣主管 通常設(shè)置100米左右比較合適。 在滿足坡度集水的條件下減少工程造價，具有坡度的所述集氣主管部分的坡度小 于2% ，可以滿足水的自然流動的需要。
權(quán)利要求
一種垃圾填埋氣收集凈化發(fā)電工藝，其主要包括以下步驟集氣豎井的建造，利用該建造好的集氣豎井集氣，將所集填埋氣處理成符合發(fā)電站標(biāo)準(zhǔn)的可燃?xì)怏w，其特征在于所述集氣豎井建造步驟包括1)采用抓斗的自重來成孔建井，建井過程中若垃圾滲濾液液位高于設(shè)定高液位，則在抓斗上安裝降水器將液位降低至設(shè)定低液位以下；2)循環(huán)往復(fù)步驟1)直至集氣豎井達(dá)到預(yù)定深度；3)安裝井體管道，并在地面以上的井體管道上安裝集氣管；4)在井體管道內(nèi)安裝垃圾滲濾液排液管，使該排液管的下管口到井底的距離為0.2-0.5米；5)在垃圾滲濾液排液管底內(nèi)部設(shè)置能夠產(chǎn)生平均直徑在20-40微米的微細(xì)氣泡的裝置，并安裝該裝置的壓縮空氣管；6)在井口安裝預(yù)留有所述排水管和壓縮空氣管插入孔的井口密封板；7)將垃圾填埋場的所有集氣豎井的集氣管分區(qū)連接到幾個集氣站上，并在每個集氣管上設(shè)置閥門；集氣步驟包括實時檢測各集氣豎井內(nèi)的氣體中甲烷和氧氣的含量，若氧氣含量大于2％，關(guān)閉相應(yīng)集氣管；在滿足氧氣含量小于2％，而甲烷含量大于50％時，相應(yīng)集氣管向集氣總管供氣，之后若甲烷含量低于40％，關(guān)閉該集氣管；對填埋氣的處理步驟包括首先對填埋氣進(jìn)行緩沖，為后續(xù)步驟提供穩(wěn)定壓力、流量和甲烷含量的氣體；之后進(jìn)行三級快速干法脫硫?qū)⒘蚧瘹涿摮?0mg/Nm3以下；對脫硫后的氣體噴淋除塵，使顆粒物粒徑小于5微米，含量小于30mg/Nm3，進(jìn)而對噴淋除塵后的氣體進(jìn)行冷干處理，并使水分含量低于20g/Nm3；最后增壓冷干處理后的氣體至15-20KPa，送入發(fā)電機(jī)組發(fā)電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的垃圾填埋氣收集凈化發(fā)電工藝，其特征在于在所述集氣步驟中，若垃圾滲濾液液位高于預(yù)定高位值時，進(jìn)行排液，低于預(yù)定低位值時，停止排液。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的垃圾填埋氣收集凈化發(fā)電工藝微細(xì)氣泡的量，調(diào)整排液液位和排液速度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的垃圾填埋氣收集凈化發(fā)電工藝?yán)砗蟮臍怏w增壓步驟需要壓力變化率小于0. 5kPa/min。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的垃圾填埋氣收集凈化發(fā)電工藝的變化率需要小于1% /min。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的垃圾填埋氣收集凈化發(fā)電工藝干法脫硫采用相互備份的兩套系統(tǒng)，且脫硫劑選用鐵系脫硫劑
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的垃圾填埋氣收集凈化發(fā)電工藝的深度大于15米，成孔直徑700-800毫米。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的垃圾填埋氣收集凈化發(fā)電工藝沖步驟前設(shè)有水蒸氣預(yù)處理步驟，該步驟在于在集氣主管設(shè)置一段具有一定坡度的預(yù)處理段，并在該段集氣主管的最低端設(shè)置一段U型的排水管。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的垃圾填埋氣收集凈化發(fā)電工藝，其特征在于具有坡度的所述集氣主管部分的坡度小于2%。，其特征在于通過調(diào)整所述，其特征在于所述對冷干處，其特征在于所述甲烷含量，其特征在于所述三級快速，其特征在于所述集氣豎井，其特征在于所述填埋氣緩
全文摘要
本發(fā)明公開了一種垃圾填埋氣收集凈化發(fā)電工藝，其所述集氣豎井建造步驟包括1)采用抓斗的自重來成孔建井；2)循環(huán)往復(fù)步驟1)直至集氣豎井達(dá)到預(yù)定深度；3)安裝井體管道，并在地面以上的井體管道上安裝集氣管；4)在井體管道內(nèi)安裝垃圾滲濾液排液管；5)安裝溶氣水形成裝置；6)在井口安裝預(yù)留有所述排水管和壓縮空氣管插入孔的井口密封板；7)將垃圾填埋場的所有集氣豎井的集氣管分區(qū)連接到幾個集氣站上，并在每個集氣管上設(shè)置閥門。并通過對填埋氣的收集凈化工藝為發(fā)電站提供清潔穩(wěn)定的氣源。
文檔編號C12P5/02GK101736036SQ20091023103
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
發(fā)明者段明秀, 潘建強(qiáng), 甘海南, 郭偉 申請人:山東十方環(huán)保能源股份有限公司