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二、完整工艺流程(五大单元:产气→收集→输送→净化→利用)

单元 1:填埋区沼气导排收集系统(源头抽取)

1. 设施组成

垂直导气井、水平导气盲沟、集气支管、集气干管、抽气风机、防渗覆土、防渗膜.

2. 工艺原理

导气井:垃圾填埋到一定高度,钻孔埋设 PE 穿孔花管,管外填充碎石过滤层,阻挡渣土堵塞气孔;井间距 30～50m.

水平盲沟:底层 / 分层铺设碎石 + 穿孔管道,辅助浅层沼气收集.

负压抽提:末端离心抽风机对管网制造微负压(-1～-3kPa),库区内部高压沼气顺着压差流入管道,防止沼气无序外逸、避免爆炸 / 臭气污染.

备用:无抽气时设火炬放空燃烧,杜绝甲烷直排温室气体.

流程小段

填埋垃圾厌氧产气 → 垂直井 / 水平盲沟汇集 → 支管→干管汇总 → 抽风机增压输出粗沼气

单元 2:前置预处理(粗净化,现场初步除杂)

刚抽出的粗沼气含大量冷凝水、粉尘、饱和水蒸气、微量硫化氢,先现场预处理:

冷凝脱水:管道降温,水蒸气凝结成液态水,管道低点设凝水罐 / 排水器自动排水,防止管道水堵、腐蚀.

粗过滤:布袋 / 丝网过滤器去除尘土、塑料碎屑,保护风机和后端设备.

初级脱硫(简易):小型场采用氧化铁脱硫剂,吸附大部分 H₂S,避免腐蚀管道、燃烧产生 SO₂污染.

输出:低温、少水、低尘粗净化沼气,送入集中净化车间.

单元 3:深度净化提纯系统(分 2 种路线,看利用方式)

路线 A:直接燃烧利用(发电 / 锅炉供热)—— 简化净化

仅需深度脱水 + 精脱硫,不需要脱碳:

冷却除湿 / 分子筛干燥:-降至 - 20℃以下,彻底除水;

干法 / 湿法脱硫:将 H₂S 降至 200mg/m³ 以下,保护内燃机、锅炉金属部件.

路线 B:提纯生物天然气(并入城市燃气管网 / 车用 CNG)—— 深度提纯(脱碳 + 脱水 + 精脱硫)

目标:将 CH₄提升至 95% 以上,符合城镇燃气标准,完整工序:

脱硫单元:湿法胺洗 / 氧化铁脱硫,H₂S<20ppm;

脱水单元:冷冻干燥 + 分子筛深度脱水;

脱碳单元(核心):

吸收法(胺液吸收 CO₂)、膜分离法、变压吸附 PSA;

原理:利用 CO₂、甲烷在溶剂 / 高分子膜 / 吸附剂上溶解度、吸附能力差异,分离二氧化碳;

微量杂质脱除:去除 VOC、氮气;

加压:压缩机增压至 以上,外输管网或充装车用气瓶.

单元 4:沼气资源化利用系统(4 类主流利用方式)

1. 沼气内燃发电机组(最普遍)

原理:净化后沼气送入沼气内燃机,甲烷燃烧推动活塞做功,带动发电机发电;余热可回收供暖(热电联供 CHP).

产出:电能自用(填埋场设备、渗滤液处理)或并网售电;高温余热用于渗滤液加温、场区采暖、大棚供热.

2. 锅炉燃烧供热 / 蒸汽

沼气直接燃烧加热热水 / 蒸汽,用于:渗滤液蒸发、厂区供暖、周边工业供热;无发电设备、产气规模小时选用.

3. 提纯生物天然气(BNG)

脱碳提纯后甲烷>95%,两种去向:

管道输送:接入市政天然气管网供居民用气;

压缩 CNG:罐装作为车用燃料(环卫车、渣土车).

4. 焚烧火炬(应急 / 备用)

当沼气过剩、设备检修、产气浓度不达标时,全自动密闭火炬充分燃烧甲烷,消除恶臭、减少温室气体排放(甲烷温室效应是 CO₂28 倍).

单元 5:辅助配套系统

渗滤液处理:填埋厌氧同步产生渗滤液,常利用沼气余热加温生化处理;

自控监测:在线监测甲烷浓度、硫化氢、流量、管网负压、氧含量(严禁空气混入管网防爆);

安全系统:阻火器、紧急切断阀、可燃气体报警、防爆电机,防止回火爆炸.