意高加速度丨沼气直燃案例分享

江南

沼气直燃案例分享

Direct burning of methane

前言

随着《中华人民共和国环境保护法 》、《中华人民共和国大气污染防治法》等法律法规的实施，近几年各地大力建设垃圾焚烧发电厂进行垃圾处理。在垃圾处理过程中，会产生大量的渗滤液。由于渗滤液含有大量的有机物及微生物，其发酵分解会产生的沼气，不仅会对环境产生污染，而且沼气中含有的甲烷是一种可燃气体，遇到明火可能会引起爆炸，造成严重的人身伤害。

01

沼气处理方案

沼气回渣坑

该方案通过管道将沼气输送至垃圾储坑，再由一次风机将垃圾储坑内的空气抽进焚烧炉处理。这种方式易造成环境污染，而且沼气在泄露的风险，沼气达到爆炸极限遇到明火可能会引起爆炸，因此，存在极大的安全隐患。

沼气发电

该方案可以回收沼气热量，系统复杂，故障率较高，前期投入成本、运营成本高。

火炬燃烧

其主要用途是当燃烧器停运时，进行沼气处理，火炬燃烧其将沼气热量浪费掉，故沼气火炬不常使用。

上述1、3种沼气处理方案在目前垃圾发电厂项目中，应用广泛。

生活垃圾焚烧厂沼气在渗滤液处理系统厌氧过程中产生，主要由CH4、CO2、N2、H2S、CO)组成，还包括一些微量成分，其危害主要是加剧温室效应，发生爆炸和火灾等安全事故。沼气各成分体积分数为CH4 50~70%、CO2 30~45%、H2S ＜0.5％，其他气体<5%。沼气低位热值为：16100～23300 kJ/Nm3（参考换算热值：20MJ/Nm3），是一种较理想的气体燃料。故目前沼气主流处理方式为沼气入炉燃烧器和沼气直燃燃烧器。

沼气入炉燃烧器

该方案可以回收沼气热量，增加入炉热量，且通过燃烧器燃烧，运行稳定、可靠。但沼气燃烧器停运需要投入冷却风。耗电而且增加热损失。

沼气直燃燃烧器

该方案可以回收沼气热量，减少加热一次风蒸汽使用量，且通过燃烧器燃烧，运行稳定、可靠。节省下来的蒸汽可以直接用来发电。

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项目简介

项目1

益阳市北部片区生活垃圾焚烧发电厂项目，项目总规模为日处理生活垃圾600吨，经研究决定，按300Nm/h进行选型，锅炉单侧布置一台直燃加热空预器。

项目2

益阳市西部片区生活垃圾焚烧发电厂项目，项目总规模为日处理生活垃圾500吨，经研究决定，按200Nm/h进行选型，相应配套1台锅炉1台套沼气直燃空气预热器。

03

沼气直燃工艺流程

1、渗滤液在厌氧罐内发酵分解产生沼气， 经罗茨增压风机系统输送至沼气直燃系统，沼气经过与空气配比进入一次风管道直接燃烧，实现加热一次风，从而实现降低使用蒸汽的目的。

2、沼气直燃系统正常运行时，渗滤液产生的沼气进入沼气直燃系统燃烧；沼气直燃系统待机运行时，沼气进入火炬系统处理；

项目难点

如何在有限空间安装沼气直燃燃烧器

由于本项目的实施前，现场已完成焚烧炉及一次风风管安装建设。导致我司的沼气直燃燃烧器安装环境十分有限，面临施工难度大幅增加。

因此我司充分考虑现场情况，设计出一款结构紧凑、性能稳定的沼气直燃燃烧器。该燃烧器具有体积小、效率高、安全可靠等特点，能够满足现场安装要求。同时，该燃烧器的使用能够降低使用蒸汽量，节约能源，提高经济效益。

在设计过程中，我司技术人员充分考虑燃烧器运行的安全性和稳定性，采取了一系列安全措施，如安装沼气泄漏报警装置、安全切断阀等，确保了沼气直燃系统的安全运行。

由于沼气产量不稳定，冬夏沼气产量差一点大，为满足该工况，我司沼气直燃燃烧器做到超宽负荷调节比，达到1:10。

为了保证沼气直燃燃烧器的安装和使用效果，我司还进行了严格的测试和调试。在测试过程中，对燃烧器的各项性能指标进行了全面检测，如燃烧效率、燃烧稳定、点火成功率等，确保其符合相关标准和要求。

此外，该系统还具有安全、环保、高效、节能等优点，为项目提供了优秀的能源解决方案。

04

沼气直燃经济效益分析

沼气直燃经济效益分析

本项目将一次风从常温20℃加热到220℃，需要沼气流量为1018Nm/h。本项目沼气实际产量为251Nm/h，沼气直燃燃烧器按照额定流量251Nm/h运行，预计可节省2097kg/h主蒸汽。根据1吨主蒸汽可以发200kw·h的电量，预计每小时可多发电419kw·h。

设置沼气直燃系统，按其每年运行时间≥8000h，每年电厂可以多发电335.2万kw·h。按电厂上网电价0.5元/kw·h计算，每年可以为电厂带来167.6万元的经济收益。按垃圾电厂运营年限为30年，沼气直燃系统可为电厂带来5028万的经济收益。

05

项目现场运行情况

经过意高（Eacoon）工程团队在现场施工、安装及调试，该沼气直燃系统已经顺利投入使用。现场测试各项参数满足现场及设计要求。

整套沼气直燃系统以 DCS 系统为主控中心，DCS 电脑画面集中显示直接空气预热器腔室温度、热风温度、沼气阀位、助燃风阀位及各种报警参数，简化现场控制，集中盘面，减少故障点，提高可靠性。

通过自动调节沼气直燃燃烧器的空气与沼气比例，使燃烧器负荷在30%至100%范围内稳定运行。在一定时间段内，通过控制沼气直燃燃烧器的沼气比例，测试其30Nm3/h超低沼气量能稳定运行。

同时，现有运维人员反馈，投入沼气直燃燃烧器后，焚烧炉冷态起炉时，焚烧炉升温至850℃可为项目节省2吨以上的柴油投入，节省1.5万元直接经济。

沼气直燃系统投入运行运行至今，意高（Eacoon）售后服务团队特联系业主方，回访使用效果。业主方对意高产品高度赞扬，并签发了使用及验收证明。

让燃烧完美而简约