专利名称：垃圾填埋气收集净化发电工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种垃圾填埋气收集净化发电工艺，其主要包含填埋气的收集步骤和
净化步骤，属于垃圾填埋气的综合利用技术领域。
背景技术：
垃圾填埋气是由垃圾填埋后产生的，主要成分为甲烷、二氧化碳、H^、水蒸气等， 由于垃圾成分多种多样，加之各地土质、填埋方式有差异，造成填埋气成分复杂多样。如果 不对填埋气体进行机械导排和充分利用，将会对环境产生诸多负面影响，如温室效应、讨厌 的气味、爆炸隐患等。填埋气主要利用方式是经过收集净化后送入燃气发电机组进行发电， lmn真埋气可发电1度电以上，可在一定程度上缓解当地电力供应不足的局面。
就目前来看，填埋气的综合利用首先是对其进行收集，通常是在填埋场收集区域 内建造集气井，填埋气通过集气井进入集气支管道内，经过集气支管汇总进入主管道。然后 将填埋气通过管道输送至缓冲净化工序，最后进入利用设备进行利用。 传统集气井的建造方法主要是通过钻井机的螺旋式钻头，钻入填埋层内部，形成 空洞，然后在该空洞内安装上集气管。由于螺旋钻头的旋转而使得所述空洞周边的土质变 得致密，通透性差，影响填埋气的收集。 在收集填埋气过程中，集气井内会产生大量的垃圾渗滤液，垃圾渗滤液液位较高 时会占据集气竖井内的吸气空间，严重影响填埋气的收集效率。因此，在此过程中要求垃圾 渗滤液液位低于预定深度。目前，常用的排水方法是在集气井内安装潜水泵或自吸泵进行 抽水，因潜水泵或者自吸泵需要在垃圾渗滤液液位达到一定深度时才能够启动以防止频繁 启动造成电机损坏，并且垃圾渗滤液中通常会混入一些垃圾造成上述抽吸设备的堵塞。此 外，由于垃圾填埋场环境腐蚀程度大，对潜水泵或自吸泵的泵体腐蚀严重，使用寿命短。
传统的净化净化方法只考虑填埋气中杂质的处理，而填埋气本身流量和压力不稳 定，并不太适合发电站的直接应用。
发明内容
本发明为了克服目前垃圾填埋气收集净化发电工艺的上述缺陷，提出了一种可为
发电站提供洁净、稳定燃烧气源的垃圾填埋气收集净化发电工艺。 本发明采用以下技术方案 该发明垃圾填埋气收集净化发电工艺，其主要包括以下步骤集气竖井的建造，利 用该建造好的集气竖井集气，将所集填埋气处理成符合发电站标准的可燃气体，所述集气 竖井建造步骤包括1)采用抓斗的自重来成孔建井，建井过程中若液位高于设定高液位， 则在抓斗上安装降水器将液位降低至设定低液位以下；2)循环往复步骤1)直至集气竖井 达到预定深度；3)安装井体管道，并在地面以上的井体管道上安装集气管；4)在井体管道 内安装垃圾渗滤液排液管，使该排液管的下管口到井底的距离为0. 2-0. 5米；5)在垃圾渗 滤液排液管底内部设置能够产生平均直径在20-40微米的微细气泡的装置，并安装该装置
3的压縮空气管；6)在井口安装预留有所述排水管和压縮空气管插入孔的井口密封板；7)将 垃圾填埋场的所有集气竖井的集气管分区连接到几个集气站上，并在每个集气管上设置阀 门。 集气步骤包括实时检测各集气竖井内的气体中甲烷和氧气的含量，若氧气含量 大于2 % ，关闭相应集气管；在满足氧气含量小于2 % ，而甲烷含量大于50 %时，相应集气管 向集气总管供气，之后若甲烷含量低于40%，关闭该集气管。 对填埋气的处理步骤包括首先对填埋气进行缓冲，为后续步骤提供稳定压力、流 量和甲烷含量的气体；之后进行三级快速干法脱硫将硫化氢脱除至20mg/Nm3以下；对脱硫 后的气体喷淋除尘，使颗粒物粒径小于5微米，含量小于30mg/Nm 进而对喷淋除尘后的气 体进行冷干处理，并使水分含量低于20g/Nm3 ;最后增压冷干处理后的气体至15-20KPa，送 入发电机组发电。 根据本发明技术方案的垃圾填埋气收集净化发电工艺一改现有靠螺旋式钻头钻 井的方案，而采用挖斗挖井的方式，四抓挖斗可以进行挖井作业，且由于目前抓斗都是通过 钢丝绳控制，钢丝绳可以根据需要相应延长，也就保证了所挖井的深度。挖井所形成的孔洞 周围土质松散，通透性好，便于填埋气的富集。且采用降水器排水的方式，结构简单，也便于 连接于挖斗上，且不会产生堵塞排水管道的问题。此外，降水器的安装比较简单，也不受井 的深度的限制，远比采用潜水泵或者自吸泵方便，成本也低。 同样，本方案对集气阶段的垃圾渗滤液排液也没有采用现有的靠泵浦泵水的方 式，而采用了气提原理的排水方式，利用微细气泡产生装置生成的微小气泡与垃圾渗滤液 混合，随着微小气泡的上浮及压縮空气的高的流速，形成一段气托层，把井底内的垃圾渗滤 液通过排水管提升到集气井外，这种方式具有成本低，便于控制的特点，由于不靠桨叶排 水，排水管内没有其他的障碍物，不会轻易形成堵塞。 在集气步骤中主要是考虑集气效率，如果甲烷含量太低，集气就没有太大的意义， 氧气含量也不能太高，氧气与甲烷混合气体有爆炸的危险。因此，在有众多集气竖井的情况 下，部分集气竖井停止集气，对整体的流量影响不是很大，整体上处于一个较稳定的供气状 态。另一方面，让甲烷含量低的集气竖井停止集气也利于保证集气主管内甲烷含量维持在 一个较高的水平。 对于填埋气的处理，本方案引入了缓冲步骤，以提供稳定流量、压力和甲烷含量的 气源，使在此三个参数条件下的对发电机组的负面影响降低到最小。 上述垃圾填埋气收集净化发电工艺，在所述集气步骤中，若垃圾渗滤液液位高于 预定高位值时，进行排液，低于预定低位值时，停止排液。 上述垃圾填埋气收集净化发电工艺，通过调整所述微细气泡的量，调整排液液位 和排液速度。 根据本发明优选的实施例的垃圾填埋气收集净化发电工艺，所述对冷干处理后的
气体增压步骤优选压力变化率小于0. 5kPa/min。 优选地，所述甲烷含量的变化率需要小于1% /min。 所述三级快速干法脱硫优选采用相互备份的两套系统，且脱硫剂选用铁系脱硫 剂。 所述集气竖井的深度要大于15米，成孔直径700-800毫米。
优选地，所述填埋气缓冲步骤前设有水蒸气预处理步骤，该步骤在于在集气主管 设置一段具有一定坡度的预处理段，并在该段集气主管的最低端设置一段U型的排水管。
上述垃圾填埋气收集净化发电工艺，具有坡度的所述集气主管部分的坡度小于 2%。
具体实施例方式
1.下面对本发明的技术方案进行更具体的阐述，一个实施例，该例所示的垃圾填 埋气收集净化发电工艺，其主要包括以下步骤集气竖井的建造，利用该建造好的集气竖井 集气，将所集填埋气处理成符合发电站标准的可燃气体，其特征在于所述集气竖井建造步 骤包括1)采用抓斗的自重来成孔建井，建井过程中若液位高于设定高液位，则在抓斗上 安装降水器将液位降低至设定低液位以下；2)循环往复步骤1)直至集气竖井达到预定深 度；3)安装井体管道，并在地面以上的井体管道上安装集气管；4)在井体管道内安装垃圾 渗滤液排液管，使该排液管的下管口到井底的距离为0. 2-0. 5米；5)在垃圾渗滤液排液管 底内部设置能够产生平均直径在20-40微米的微细气泡的装置，并安装该装置的压縮空气 管；6)在井口安装预留有所述排水管和压縮空气管插入孔的井口密封板；7)将垃圾填埋场 的所有集气竖井的集气管分区连接到几个集气站上，并在每个集气管上设置阀门；
集气步骤包括实时检测各集气竖井内的气体中甲烷和氧气的含量，若氧气含量 大于2% ，关闭相应集气管；在满足氧气含量小于2% ，而甲烷含量大于50%时，相应集气管 向集气总管供气，之后若甲烷含量低于40% ，关闭该集气管； 对填埋气的处理步骤包括首先对填埋气进行缓冲，为后续步骤提供稳定压力、流 量和甲烷含量的气体；之后进行三级快速干法脱硫将硫化氢脱除至20mg/Nm3以下；对脱硫 后的气体喷淋除尘，使颗粒物粒径小于5微米，含量小于30mg/Nm3，在该阶段还可以起到一 定的脱除硫化氢的作用，进而对喷淋除尘后的气体进行冷干处理，并使水分含量低于20mg/ Nm3，此时部分没有被脱除的硫化氢和尘埃也会随着水分被带走；最后增压冷干处理后的气 体至15-20KPa，送入发电机组发电，以提高送入发电机组的气体流量。 对于所说的产生微细气泡的装置目前已较多的应用在鱼塘给氧和污水处理中的 曝气中，其原理比较简单，成本比较低。且经过试验，1Nm3的压縮空气可以排除0. 9m3的垃 圾渗滤液，效率很好，所以压縮气源可以始终开放，可以使垃圾渗滤液维持在一个较低的水 平。关于排水管的下管口，不宜放置过低，不然会对基础产生影响，可以根据垃圾渗滤液的 液位进行选择，上面所提到的距离在集气竖井深度在20米左右时均是合适的。关于压縮气 管的排气压力，显然要考虑排水管的竖直长度，其排气压力不能小于该段水柱的水压，就目 前来看，合适的排气压力在0. 5-0. 8MPa，在这个范围内可以根据排水深度和排水速度进行 调整。 为了起到经济运行的目的，在所述集气步骤中，若垃圾渗滤液液位高于预定高位 值时，进行排液，低于预定低位值时，停止排液。简单的控制方式就是设置采用垃圾渗滤液 位的装置，以提供控制信号，并通过控制压縮气源的方式进行排停控制。自然，正如上面所 说，所说的压縮气体可以持续提供，对成本的要求并不高。 由于压縮空气量增大可以提高溶气水的上升速度，所以通过调整所述微细气泡的 量，调整排液液位和排液速度，这样可以根据需要调整压縮空气的量。
为了减少气压波动对发电机组的影响，所述对冷干处理后的气体增压步骤需要压 力变化率小于0. 5kPa/min。 同时为了使发电机组稳定工作，所述甲烷含量的变化率需要小于1% /min。这就 更凸现了缓冲步骤的重要性，据此，缓冲步骤通常需要以容量比较大的容器，可以缓冲填埋 气流量和压力的波动。 硫化物对设备寿命的影响比较大，因此，所述三级快速干法脱硫采用相互备份的
两套系统，且脱硫剂选用铁系脱硫剂，以保证至少脱硫步骤的正常进行。 目前垃圾填埋场普遍都比较深，填埋气的收集自然是越深越好，就目前的普通钻
井设备来看，钻井深度都比较小，采用挖斗挖井则可以很容易做到获得较深的集气竖井，在
此所述集气竖井的深度大于15米，成孔直径700-800毫米，基本上适用于大多数的垃圾填埋场。 饱和水蒸气往往会占据比较大的体积，不利于后续处理，加上饱和水蒸气再生出 地面后，部分水蒸气就会液化，在此，为了有效地排除这部分水分，所述填埋气缓冲步骤前 设有水蒸气预处理步骤，该步骤在于在集气主管设置一段具有一定坡度的预处理段，并在 该段集气主管的最低端设置一段U型的排水管，通过U形管进行排水，所说的一段集气主管 通常设置100米左右比较合适。 在满足坡度集水的条件下减少工程造价，具有坡度的所述集气主管部分的坡度小 于2% ，可以满足水的自然流动的需要。
权利要求
一种垃圾填埋气收集净化发电工艺，其主要包括以下步骤集气竖井的建造，利用该建造好的集气竖井集气，将所集填埋气处理成符合发电站标准的可燃气体，其特征在于所述集气竖井建造步骤包括1)采用抓斗的自重来成孔建井，建井过程中若垃圾渗滤液液位高于设定高液位，则在抓斗上安装降水器将液位降低至设定低液位以下；2)循环往复步骤1)直至集气竖井达到预定深度；3)安装井体管道，并在地面以上的井体管道上安装集气管；4)在井体管道内安装垃圾渗滤液排液管，使该排液管的下管口到井底的距离为0.2-0.5米；5)在垃圾渗滤液排液管底内部设置能够产生平均直径在20-40微米的微细气泡的装置，并安装该装置的压缩空气管；6)在井口安装预留有所述排水管和压缩空气管插入孔的井口密封板；7)将垃圾填埋场的所有集气竖井的集气管分区连接到几个集气站上，并在每个集气管上设置阀门；集气步骤包括实时检测各集气竖井内的气体中甲烷和氧气的含量，若氧气含量大于2％，关闭相应集气管；在满足氧气含量小于2％，而甲烷含量大于50％时，相应集气管向集气总管供气，之后若甲烷含量低于40％，关闭该集气管；对填埋气的处理步骤包括首先对填埋气进行缓冲，为后续步骤提供稳定压力、流量和甲烷含量的气体；之后进行三级快速干法脱硫将硫化氢脱除至20mg/Nm3以下；对脱硫后的气体喷淋除尘，使颗粒物粒径小于5微米，含量小于30mg/Nm3，进而对喷淋除尘后的气体进行冷干处理，并使水分含量低于20g/Nm3；最后增压冷干处理后的气体至15-20KPa，送入发电机组发电。
2. 根据权利要求1所述的垃圾填埋气收集净化发电工艺，其特征在于在所述集气步骤中，若垃圾渗滤液液位高于预定高位值时，进行排液，低于预定低位值时，停止排液。
3. 根据权利要求2所述的垃圾填埋气收集净化发电工艺微细气泡的量，调整排液液位和排液速度。
4. 根据权利要求1所述的垃圾填埋气收集净化发电工艺理后的气体增压步骤需要压力变化率小于0. 5kPa/min。
5. 根据权利要求1所述的垃圾填埋气收集净化发电工艺的变化率需要小于1% /min。
6. 根据权利要求1所述的垃圾填埋气收集净化发电工艺干法脱硫采用相互备份的两套系统，且脱硫剂选用铁系脱硫剂
7. 根据权利要求1所述的垃圾填埋气收集净化发电工艺的深度大于15米，成孔直径700-800毫米。
8. 根据权利要求1所述的垃圾填埋气收集净化发电工艺冲步骤前设有水蒸气预处理步骤，该步骤在于在集气主管设置一段具有一定坡度的预处理段，并在该段集气主管的最低端设置一段U型的排水管。
9. 根据权利要求8所述的垃圾填埋气收集净化发电工艺，其特征在于具有坡度的所述集气主管部分的坡度小于2%。，其特征在于通过调整所述，其特征在于所述对冷干处，其特征在于所述甲烷含量，其特征在于所述三级快速，其特征在于所述集气竖井，其特征在于所述填埋气缓
全文摘要
本发明公开了一种垃圾填埋气收集净化发电工艺，其所述集气竖井建造步骤包括1)采用抓斗的自重来成孔建井；2)循环往复步骤1)直至集气竖井达到预定深度；3)安装井体管道，并在地面以上的井体管道上安装集气管；4)在井体管道内安装垃圾渗滤液排液管；5)安装溶气水形成装置；6)在井口安装预留有所述排水管和压缩空气管插入孔的井口密封板；7)将垃圾填埋场的所有集气竖井的集气管分区连接到几个集气站上，并在每个集气管上设置阀门。并通过对填埋气的收集净化工艺为发电站提供清洁稳定的气源。
文档编号C12P5/02GK101736036SQ20091023103
公开日2010年6月16日 申请日期2009年12月14日 优先权日2009年12月14日
发明者段明秀, 潘建强, 甘海南, 郭伟 申请人:山东十方环保能源股份有限公司