城市垃圾廠填埋氣發(fā)電技術應用與分析

賈學智金　珍劉昌盛

（1.國網吉林省電力有限公司延邊供電公司，吉林 延邊 133000；2.沈陽偉力達能源動力科技有限公司，遼寧 沈陽 110000）

城市垃圾廠填埋氣發(fā)電技術應用與分析

賈學智1金珍1劉昌盛2

（1.國網吉林省電力有限公司延邊供電公司，吉林 延邊 133000；2.沈陽偉力達能源動力科技有限公司，遼寧 沈陽 110000）

城市垃圾廠填埋氣發(fā)電是可再生生物質能源應用的良好途徑。我國城市垃圾填埋廠具有處理量大、技術簡單實用、有機物質含量高、產氣率較高等特點。通過填埋氣發(fā)電上網售電創(chuàng)造經濟效益，同時余熱資源充分利用實現(xiàn)熱電聯(lián)產，提高能源綜合利用效率。國家政策也積極鼓勵和倡導城市垃圾廠填埋氣發(fā)電綜合利用，極大地推動了行業(yè)的發(fā)展。

垃圾填埋氣發(fā)電；燃氣內燃機；上網售電

目前垃圾填埋是我國城市解決生活垃圾的主要方法，截止2005年底全國共有356座生活垃圾填埋場，90%的城市生活垃圾采用填埋處理。根據(jù)工程措施是否標準、環(huán)保要求能否達標來判定，分為簡易填埋場、受控填埋場和衛(wèi)生填埋場3個等級。

垃圾填埋氣是生活垃圾填埋后，經過微生物分解，產生的以甲烷和二氧化碳為主要成分的混合氣體，LFG為垃圾填埋氣英文縮寫（Landfill gas）。一般垃圾填埋氣甲烷比例為45%～65%，二氧化碳比例為35%～55%，其余為空氣、硫化氫和微量氣體，低位熱值在18MJ/m3～24MJ/m3左右。垃圾填埋氣產量和利用受諸多因素影響，包括現(xiàn)場環(huán)境條件、垃圾廠規(guī)模、垃圾組份、填埋時間、沉積情況和氣體收集管理措施等。

垃圾廠填埋氣發(fā)電具有以下有利條件：

（1）垃圾填埋氣回收利用經濟效益好。

（2）我國生活垃圾的組成適合實施垃圾填埋氣的利用工程。

（3）城市垃圾的集中處理處置，可促進垃圾填埋氣的回收利用。

（4）國家政策的支持，包括上網發(fā)電流程、全額收購、財政補貼。

（5）國際合作的增加，為垃圾填埋氣的利用提供了先進經驗和資金。

1.項目概況

沈陽市大辛生活垃圾處理場位于沈北新區(qū)財落鎮(zhèn)，距離市中心30km，占地面積約808畝日填埋垃圾量2500t～3000t。通過垃圾填埋氣收集處理（脫水、除硫、穩(wěn)壓等），實現(xiàn)填埋氣上網發(fā)電。

根據(jù)《可再生能源法》第十四條，電網企業(yè)應當與依法取得行政許可或者報送備案的可再生能源發(fā)電企業(yè)簽訂并網協(xié)議，全額收購其電網覆蓋范圍內可再生能源并網發(fā)電項目的上網電量，并為可再生能源發(fā)電提供上網服務。2006年國家發(fā)改委發(fā)布了《可再生能源發(fā)電價格和費用分攤管理試行辦法》，規(guī)定生物質發(fā)電（含垃圾焚燒發(fā)電和填埋氣發(fā)電）上網電價由標桿上網電價加補貼電價組成，補貼電價標準為0.25元/kWh。發(fā)電項目自投產之日起，15年內享受補貼電價。

項目所在地遼寧的脫硫標桿上網電價為0.3685元/kWh，按照國家發(fā)改委相關政策及綜合因素考慮，由省物價局確定沈陽市大辛生活垃圾處理場填埋氣發(fā)電上網電價為0.597元/kWh。

2.技術方案

2.1填埋氣發(fā)電

垃圾填埋氣發(fā)電設備為2臺GE顏巴赫JGS320發(fā)電機組，單臺發(fā)電功率1063kW。2009年10份一期工程一臺發(fā)電機組調試完成并網發(fā)電，隨著填埋氣量的不斷增加，2012年11月二期工程一臺機組實現(xiàn)并網發(fā)電。截至目前，一期發(fā)電機組已運行近5萬小時，二期發(fā)電機組運行超過2.5萬小時。目前兩臺發(fā)電機組運行良好，兩臺機組滿載時總耗氣量約1300立/小時，可以保證兩臺機組滿載運行。

垃圾填埋氣發(fā)電原理示意及沈陽大辛垃圾廠填滿氣發(fā)電現(xiàn)場如圖1和圖2所示。

2.2發(fā)電機組參數(shù)

垃圾填埋氣發(fā)電機組的電效率、靈活性、穩(wěn)定性、年可用率、維護管理等因素決定了項目整體的經濟效益和運行成本。采用國外先進的燃氣發(fā)電機組，通過穩(wěn)定持續(xù)的發(fā)電上網創(chuàng)造最大收益。

垃圾填埋氣發(fā)電機組技術性能參數(shù)見表1。

2.3余熱綜合利用

燃氣發(fā)電機組在利用垃圾填埋氣發(fā)電的同時，余熱資源包括煙氣和缸套水可以充分利用，GE顏巴赫J320發(fā)電機組煙氣熱量636kW，缸套水熱量614kW，通過換熱器制熱水為建筑采暖，解決廠區(qū)所有建筑冬季供熱負荷，實現(xiàn)了熱電聯(lián)供，提高了垃圾填埋氣的能源利用效率，增加了項目的經濟效益。

表1　填埋氣發(fā)電機組技術性能參數(shù)

3.效益分析

3.1經濟效益

城市垃圾廠填埋氣發(fā)電綜合應用具有良好的經濟效益。考慮日常檢修和非計劃性停機，本項目發(fā)電設備按照年運行時間8000h，年凈發(fā)電量為1650萬度，年上網發(fā)電收益985萬元，同時余熱資源充分利用為廠區(qū)提供采暖，更進一步提高了項目的整體經濟效益。

3.2環(huán)境效益

城市垃圾廠填埋氣發(fā)電為廠區(qū)環(huán)境衛(wèi)生提供了有效途徑，實現(xiàn)了固體生活垃圾的無害化、減量化、資源化利用，轉化為高品位電能，同時煙氣排放完全符合相關標準規(guī)定。據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員（IPCC）相關規(guī)定，填埋氣體中甲烷被列入大氣溫室氣體清單，其溫室效應是同體積二氧化碳的21倍。

3.3社會效益

隨著國民經濟的迅猛發(fā)展，城市垃圾填埋廠也面臨巨大的壓力，今后相當長一個時期內城市生活垃圾處理任務將十分繁重，利用填埋氣發(fā)電可滿足填埋廠運營對電力的需求，降低運營費用；還可以實現(xiàn)生物質發(fā)電上網；同時可解決填埋廠供暖、生活熱水等需要，改善填埋廠的工作和生活條件。

［1］曹偉華，王艷明.垃圾填埋場：填埋氣發(fā)電技術應用［J］.建設科技，2007（21）：42-43.

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