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北京排水集团高碑店污水处理厂沼气热电联供情况介绍

时间:2007-1-27栏目:石油能源论文

一、沼气来源及利用
  二、沼气安保、净化、储存、分配设施设备配置状况
  三、沼气发动机-余热回收-发电机组设施设备配置状况
  四、沼气热电联供经济分析
  五、沼气热电联供运行维护方式及现存问题
  
  北京排水集团高碑店污水处理厂
  沼气热电联供情况介绍
  
  北京排水集团高碑店污水处理厂是北京市拟建的15座城市污水处理厂中规模最大的,也是目前全国规模最大的城市污水处理厂,承担着市中心区及东部工业区总计9661公顷流域范围内的污水收集与治理任务,服务人口240万,厂区总占地68公顷,总处理规模为每日100万立方米,约占北京市目前污水总量40%。高碑店污水处理厂位于北京市朝阳区高碑店乡界内,根据上游管网配套情况及资金状况,按统一规划分期建设的原则,分两期实施。一期工程日处理污水50万立方米,总投资5.24亿元人民币,于1990年开工,1993年底建成通水,1998年底一期泥区运行成功;二期工程日处理污水50万立方米,总投资11.2亿元人民币,于1995年开工,1999年9月建成通水,2002年底二期泥区运行成功;自1993年底建成通水后,高碑店污水处理厂始终坚持满负荷运行、全达标排放的水平,取得了明显的社会效益和环境效益。
  一、沼气来源及利用
  高碑店污水处理厂采用传统活性污泥法二级处理工艺。污泥处理采用中温及高温两级消化工艺,日产生化沼气设计量为53000方,目前约25000方,其主要成份为甲烷(CH4)。其典型的组成为:
  
  CH460%
  CO230%
  N28.0%
  CO0.3%
  H2S0.1%
  其它1.2%
  LHV5000-6000kcal/Nm3
  
  经科学认定,作为温室气体的甲烷CH4对大气的危害是C02的24.5倍。如对沼气处理不当,排放到大气中,其对局部环境和整个地球的环境危害极大,国际环保组织对各个国家的温室气体排放量都有一定的限制;同时,以甲烷为主要成份的生化沼气是非常理想的再生能源。在城市污水处理行业,生化沼气利用途径一般有三种:
  1.沼气锅炉:利用沼气燃烧产生热源加热消化污泥--这种利用途径只能利用沼气热值的50%;
  2.沼气内燃机-余热回收-鼓风机组:利用沼气内燃机驱动鼓风机,并利用余热回收装置回收沼气内燃机的余热加热消化污泥--这种利用途径能充分利用沼气热值,一般可达沼气热值的85%到90%;
  3.沼气内燃机-余热回收-发电机组:利用沼气内燃机驱动发电机发电与厂内供电并网,并利用余热回收装置回收沼气内燃机的余热加热消化污泥--这种利用途径能充分利用沼气热值,一般可达沼气热值的85%90%;
  高碑店污水处理厂对生化沼气采用“沼气内燃机一余热回收一发电机组”利用途径,共计7台机组,总发电功率近4MW,总热功率约5MW,能够解决全厂优%的用电量和污泥消化5肌的用热量,是一种典型的小型“燃气热电联供”模式。
  二、沼气安保、净化、储存、分配设施设备配置状况
  城市污水处理厂的生化沼气属易燃易爆气体,在生产和利用过程中必须配有相应的安保设施设备,一般为安全阀。阻火器、凝水器、水封、废气燃烧器等等;同时利用生化沼气作燃料的燃气内燃机对生化沼气的质量也有一定要求,典型值如下表,因此在进入燃气内燃机之前还要对生化沼气进行一系列净化处理。
  表:对燃气质量的要求:
  
  项目数值最高温度(°C)40(104°F)最高相对湿度(%)80冷凝0最大粉尘颗粒度(μm)
  粉尘最大量
  
  3
  50
  
  最大H2S含量(mg/kwh)200卤化物最高含量(C1+2F总量)
  (mg/10kwh)
  质量保证不受影响
  质量保证受限制
  由于直接或间接卤化物的升高,机器得到损坏,无质量保证<100
  100-400
  >400硅最高含量(mg/10kwh)
  质量保证不受限制
  有条件质量保证(可能会对排气门、缸套和活塞环产生磨损)氨最高含量(mg/10kwh)55残油最高含量(mg/10kwh)5
  工程实践中,生化

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