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环卫车:垃圾填埋气制汽车燃料气的主要环境影响

作者:hwcxl  发布时间:2012-8-2  新闻浏览热度:

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本文来自【厦工楚胜(湖北)专用汽车有限公司】市场部
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1、 垃圾填埋气的组成及危害
  经填埋的生活垃圾在厌氧条件下会产生垃圾填埋气(LFG,landfill gas),垃圾填埋气的组成受垃圾组分、温度、湿度、填埋年限等诸多因素影响,其主要成分为甲烷和二氧化碳及其它一些微量成分。典型的垃圾填埋气主要组分见表1,表2列出了辽宁某城市生活垃圾场的实测值。

  甲烷是易燃易爆气体,垃圾填埋场填埋气问题处理不当极易引起火灾和爆炸,此类事故屡见报道。填埋气中的CO2是温室气体,而CH4是更为严重的温室气体,其温室效应是CO2的20余倍,对臭氧层的破坏能力是CO2的40倍。而垃圾产生的甲烷排放量约占全球甲烷排放量的6~18%,在控制全球气候变暖的过程中是一个不容忽视的重要方面。微量组份包括烃类、卤化物、硫醇类、和挥发性有机物(VOCs)等。Young等在英国3个填埋场的空气中,共检测出154种微量挥发性有机物其总体积浓度小于1%,有116种在各填埋场中均可检到。邹世春等对广州大田山填埋场LFG的测定结果表明,在检测出的氯代烃类、苯系物等60多种VOCs中,有17种属于USEPA优先控制的污染物。[1]
  同时,垃圾填埋气又是一种潜在的清洁能源,每吨垃圾在填埋场寿命期内大约可产生100~200m3的填埋气,其热值一般为7450~22350KJ/m3,脱水除去CO2、H2S及其它杂质组分后,又可将热值进一步提高,甚至达到或接近天然气的热值。因此,各国对垃圾填埋气的控制均有严格的要求,并鼓励对垃圾填埋气的收集利用。我国生活垃圾填埋污染控制标准(GB16889—1997)要求“对填埋场产生的可燃气体达到燃烧值的要收集利用;对不能收集利用的可燃气体要烧掉排空,防止火灾及爆炸,填埋场设计时,应设有相应设施。”
2、 垃圾填埋气制汽车燃料气工艺
2.1 LFG利用途径
  垃圾填埋气的利用主要有如下几种途径:
a) 直接利用或混于城市煤气作普通燃料;
b) 转化为其他能源形式利用,如用于发电,烧锅炉制造蒸汽、热水,转化为热能;
c) 进行分离加工制作化工原料,如制造干冰和作碳一化工原料;
d) 进行净化制作汽车燃料,可解决汽车尾气污染问题。
  目前世界上主要是用于发电或作普通燃料,由于填埋气用于汽车燃料技术难度较大,只有屈指可数的几家用作汽车燃料。
2.2LFG制汽车燃料气工艺流程
  LFG制汽车燃料气工艺流程为,填埋的生活垃圾产生的LFG由集气系统收集输送,经净化压缩分装到汽车,做为汽车的绿色能源,通常包括LFG采集系统、LFG输送及火炬系统、LFG净化系统、LFG压缩及加气系统。LFG采集系统通过在垃圾场区经济合理地布管,有效收集垃圾填埋气;LFG输送及火炬系统将收集到的垃圾填埋气输送至净化系统并将无法利用的垃圾沼气燃烧,解决甲烷及其它有害气体的污染问题;LFG净化系统主要是脱除垃圾填埋气中的CO2和H2S等杂质,提高LFG中CH4的含量,以增加燃料气的热值。LFG压缩及加气系统将净化后的沼气压缩,通过加气岛中的售气机加装给汽车使用。
2.3LFG净化工艺
  LFG采集系统、LFG输送及火炬系统与其它LFG利用工艺类似,LFG压缩及加气系统与天然气制汽车燃料气工艺雷同,而LFG净化系统是LFG制汽车燃料气工艺的关键,直接关系其最终产品质量及有害物质的去除程度。经科学试验及实践证明,CH4含量超过50%的CH4和CO2混合气体就可以代替汽油作为汽车燃料,超过80%即容易为用户所接受,而目前国内外已投入运行的LFG制汽车燃料系统,CH4含量均能达到95%以上,极大限度地提高了燃料气的热值及加气站和车载气瓶的利用效率。LFG净化工艺主要有膜分离法、物理和化学吸收法、变压吸附法(PSA)法等。膜分离法是在一定的压力条件下,利用不同种类气体在有机高分子薄膜中具有不同的渗透率以实现其分离的目的。对于LFG,其中N2,CH4不易渗透,而CO2,H2易渗透,从而实现CH4与CO2的分离。物理和化学吸收法根据所选用的吸收剂的不同又分为不同的吸收法,最常用的主要有NHD(聚乙二醇二甲醚作为吸收剂)法、MEA(单乙醇胺)法和MDEA(N-甲基二乙醇胺)法等,上述方法基本上是利用吸收剂在吸收塔内对气体中CO2和H2S等杂质进行选择性吸收,净化气自塔顶导出。吸收了杂质的吸收液在再生塔内加热吹脱解吸,再生后的吸收剂再送加吸收塔作吸收剂。国内唯一用垃圾填埋气制汽车燃料气的鞍山市羊耳峪垃圾卫生填埋场就是采用的MDEA溶液吸收法。PSA法采用特种吸附剂在加压条件下对气体进行选择性吸附,并在减压(真空)下将被吸附的杂质解吸。当混合气体通过吸附塔时,原料气中CO2、H2S等杂质被吸附在特种吸附剂上,未被吸附的气体由塔顶回收。吸附了杂质的吸附剂在减压下解吸,CO2、H2S等杂质在解吸过程中析出

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