垃圾填埋沼气提纯净化制车用压缩天然气技术与方案

省XX市MSW卫生填埋场
垃圾填埋沼气提纯洁化制车用压缩
天然气技术案
中国水业集团新中水投资XX
2021 年12 月18日
目录
1技术条件
1.1 原料气参数
1.2 工艺设计参数
1.3 产品气要求
1.4 产品案
2 技术工艺流程
2.1 工艺流程简述
2.2 物料平衡表
2.3 流程图
3 设备数据表
4 公共设施要求
5 技术经济指标
5.1 运行能耗估算
5.2 劳动定员
5.3 投资估算
5.4 建立期
5.5 总图
1 技术条件
1.1原料气参数
本工程的填埋沼气组份取自于省市龙岗区某垃圾填埋场填埋沼气与该场渗透液处理过程中的沼气，为混合原料气作为参考。

因XXXXXXX垃圾场正在建立中，方案于2021 年底启用，暂时引用，待填埋一区封场钻井集气后再取样检测成分，再行修改确定。

其他类似工程请慎重使用。

表1-1 原料气组份
表1-2 工艺参数
产品气指标见表1-3
表1-3 产品气指标
原料气经管道输送至本案设备的入口，通过本系统的脱除硅氧烷装置——→第一台压缩机的一级压缩后脱除有机卤代物与硫化氢装置——→二级压缩后脱碳脱
氮脱水装置——→第二台压缩机的一，二，三级压缩气缸逐级增压至22MPa得到产品压缩天然气。

2技术工艺流程
2.1 工艺流程简述
来自集气气柜的原料沼气首先进入本系统的入口连接法兰。

启动空气压缩机，待空压机气压满足各控制气动阀门的工作压力停顿。

检查各控制气动阀门工作是否灵活正常。

如果异常，系统将会报警及显示异常部位，请排除。

否那么系统将启动自动保护程序。

启动第一台沼气压缩机，观察沼气压缩机的冷却，润滑等仪表是否正常以及报警和显示异常原因，请排查消除，否那么系统启动自动保护程序。

前面一切正常后手动调节入口阀门开启角度，观察流量计计量数值，调节到改装置的设计处理量并对原料气进展计量，计量数据存储于流量计和系统数据库两处。

原料气经过一级过滤器，粗步过滤原料气中的水分，粗颗粒杂质，硅氧烷化合物，本过滤器采用了特需的填料和构造构造，能够有效过滤5um以上的杂质，大局部水分及硅氧烷，填料能够拿出处理后重复使用。

初滤后进入精滤器，精滤器设置精过滤芯与超过滤芯，进一步可靠去除一局部水分，杂质，硅氧烷。

本精过滤芯与超过滤芯必须定期更换，无法循环使用〔正常运行一般情况下3个月更换一次〕。

精滤后的气体进入本系统的第一台压缩机的一级压缩气缸，增压至0.3MPa后经过油水别离器除去气体中的油水杂质，然后进入脱硫处理装置——本系统脱硫采用A,B两个干法脱硫塔，塔装填一定量的本公司改良型的活性炭，与沼气中的硫化氢在一定的湿度，温度，氧含量，压力等条件下发生氧化反响，生产单质硫〔俗称硫磺〕。

原料沼气先由A塔塔底进入活性炭吸附床层吸附硫化氢气体，使之氧化生成单质硫微粒存留于活性炭微中到达去除原料气中的硫化氢。

在使用诺干时间后〔视沼气中硫化氢含量的上下，一般3——5个月〕活性炭失效，此时原料沼气由A塔切换到B塔，不需停机连续运行。

A塔的活性炭那么人工排出，以125——375摄氏度
的蒸汽或热空气对吸附饱和的活性炭进展加热，溶解活性炭微中的单质硫，以液态形式从活性炭中别离开来，经水冷却后得到单质硫〔硫磺〕，可作为化工原料出售。

活性炭那么活化再生恢复性能重复使用。

忽略磨耗不计，运行本钱几乎为0。

既经济又环保。

故本系统脱硫装置AB两塔循环使用完成不连续的去除沼气中的硫化氢气体工作任务。

在本阶段同时脱除有机卤代物。

脱硫气以0.25-0.3MPa的压力进入第一台沼气压缩机的第二压缩气缸压缩，增压至0.8MPa压力，流经冷却器冷却，经缓冲罐缓冲凝析出局部水，再经过滤器过滤，从脱碳系统A塔塔底进入A塔分子筛床层，A塔底部和顶部的阀门都处于开启状态；净化后气体从A塔塔顶流出。

B塔塔底和塔顶的阀门，均压阀门，真空再生阀门都处于关闭状态。

由于吸附塔经过精细的计算，保持了脱硫气在塔的流速及流场的分布规律，从而保证了脱硫气中二氧化碳气体的可靠吸附；经过一段时间的吸附后，随着塔温度的升高，塔气体流场的规律变化等因素的影响，分子筛吸附饱和，CO2气体随同CH4气体一起进入后端流程导致CO2气体含量超标而不合格；此时系统自动关闭A塔的塔底和塔顶的阀门，同时开启B塔塔底和塔顶阀门及A塔塔顶的泄压阀门，脱硫气从B塔塔底进入B塔的分子筛床层吸附CO2气体，净化后气体从B塔塔顶流出。

A 塔塔0.8MPa压力经泄压阀向外界泄压到常压后自动关闭；同时开启A塔的真空阀门，真空机组启开工作抽取吸附于分子筛微中的CO2气体。

抽取完成后，真空机组停顿工作，A塔真空阀门自动关闭，位于A,B 两塔中间的均压阀门自动开启，B塔塔顶的一局部合格气进入A塔使A塔带有一定压力从而为下一个循环做好缓冲准备；B塔经过一段时间的吸附后饱和，净化气不在合格，系统自动切换回A塔吸附。

由此而复始往复循环的交替工作，完成CO2气体去除任务。

本案抽取后的CO2气体纯度到达98.3%，可以收集再利用，本装置为直接排放大气中。

本案脱碳系统的分子筛采用国产XX嘉定分子筛，经本公司与分子筛厂家在原来的根底上改变配优化，专利所有权属两家共同。

分子筛经过一段时间的使用后，性能将会降低，〔一般在6个月左右，具体视原料气的影响而有些差距〕此时应停机2-4小时，把A,B塔的分子筛放出来，新的〔或活化后的〕分子筛重新装填塔重复使用。

分子筛装回后，启动真空机组抽取进入系统的空气，不需要购置N2置换。

失效或性能降低的放出来的分子筛经400——450摄氏度温度翻炒去除杂质，从而得以活化恢复原有性能重复使用，运行本钱极低，忽略磨耗不计，几乎为0本钱，既经济又环保；且价格廉价，容易获得。

0.75-0.8MPa压力的脱碳气经过滤器过滤后进入本系统的第二台沼气压缩机第一压缩段的气缸压缩，本级压缩段分两个气缸，一级气缸由入口0.75-0.8MPa增压至1.6MPa,经冷却后进入二级气缸增压至3.2MPa压力再次冷却进入别离器〔本压缩段由于压力较高，温度较高，故采用有油润滑。

后面一样〕别离润滑油油雾及产生的机械磨粒。

第一压缩阶段后3.2MPa压力的脱碳气进入第二压缩段的一级气缸再压缩至6.4MPa压力，冷却后进入二级气缸再次压缩至12MPa压力，再次冷却除去油雾及机械杂质。

第二压缩段12MPa压力的脱碳气进入第二台压缩机的第三压缩段一级气缸继续增压16MPa压力，再次冷却进入二级压缩气缸增压到22MPa,冷却除去油雾和机械杂质得到产品压缩天然气G。

加臭后用专用G软管输送至G长管拖车外运。

2.2物料平衡表
2-1 物料平衡表〔按1500Nm/h计算〕
工艺流程简图
设备效果图见下〔1.2＃〕压缩机参图
3.设备数据及材料表
本工程一＃压缩机及脱硅氧烷单元、活性炭脱硫脱有机卤代物单元，PSA脱碳脱水单元、仪表与PLC远程中央控制系统、循环冷却水及配电系统于同一底座上面。

二＃压缩机单独成一撬装。

本工程标定总功率为480KW,(其中1*压沼气
动力一览
1*沼气压缩机：主驱动电机220KW
2*沼气压缩机：主驱动电机160KW
冷却水泵电机4K W
气体冷却电机10KW
空气压缩机:7.5KW
真空机组：前级泵30KW
中间泵12KW
主泵22.5KW
其他辅助功率10KW
总标定动力功率：～480KW
注：1：建议业主改为3台套处理36000Nm/d原料气，每台处理量为12000Nm/d, 顶峰气量时三台同时运行，低谷气量时一开两备，灵活机动，满足各种不同的气量工况。

2：沼气发电机组建议业主选用2台400KW，以满足不同的产气工况。

4共设施要求
4.1电力系统
电压等级：380/220V A C ±10%三相五线制频率：50H z
容量：750KVA或750KW沼气发电机组一台
4.2站场建立
4.2.1站场选址参考GB50028-2006城镇燃气设计规。

4.2.2进出垃圾场至本站场的道路需满足40呎集装箱拖
车行驶及转弯半径要求。

4.2.3本站场根据现场场地条件，设计本站场在位于
*****前占用一块15米*25米空地一块。

4.2.4本站场参照GB50028-2006城镇燃气设计规
之7压缩天然气供给建立根底设施。

该15米*25米
场地平整硬化，在该硬化场地上建立一15米*10米的
钢构造敞开式净化制气厂房，安装本净化提纯装置及
预留一长管拖车充装位置。

剩余15米*10米平整硬化
露天，作为待充装长管拖车停靠泊位。

4.2.5本站场消防设施参照GB50028-2006城镇燃气设计
规外尚应符合现行的有关标准的规定。

注：如果选用单独12000Nm/d的处理量三台设备共同承当，站场建立另行设计规划
5 技术经济指标
5.1 运行能耗估算
电能消耗: 电价应各地区域不同而不同，这里以XXX 市工业用电电价0.893元/KW/h计算:
0.32KW/h/Nm3 x0.893元/KW/h=0.28576元/Nm3
分子筛活化热能消耗：、按6个月活化一次计算：12000MJ ÷6(个月)÷30〔天〕÷36000Nm3/d≈0.00185MJ/Nm3=1.85KJ/Nm3; 按沼气燃烧热值5200KJ/Nm3计算: 1.85KJ/Nm3÷5200KJ/Nm3≈0.00036Nm3 按原料沼气0.2元/Nm3计算:
0.00036Nm3×0.2元/Nm3=0.000072元/Nm3】每天36000Nm3/d×0.000072元/Nm3=2.592元/d 每月30天×2.592元/天=77.76元/月〔上面12000MJ为本公司屡次分子筛活化数据〕
活性炭再生热能消耗：〔按3个月再生一次计算〕接近分子筛活化消耗热能，每月按80元计算
润滑油消耗：5g/h
一次水消耗：忽略不计〔由于本系统采用闭式水循环强制风冷，几乎无消耗水〕
5.3投资估算
本投资估算为垃圾填埋沼气精制天然气站区的建立投资，不包括:地基处理、提纯洁化钢构造厂房、供变电、土地投资等费用。

现分项描述如下：
5.3.1投资收益估算：
XXX日处理500吨生活垃圾提纯天然气经济效益分析工程收入：
500吨生活垃圾日产出甲烷含量在50%的沼气3.6万立米，〔每吨垃圾每小时产气2.5—4立取平均值日产沼气量72立〕可以提纯出ＣＮＧ1.8万立米。

每立生物天然气售价：每标ＣＮＧ最低门站价2元〔用于民用做分布式能源站以便获取相应政策补助〕
生物天然气年销售收入：18000立×2元×365天＝1314
万元
生物天然气年提纯本钱：每０.3572元×36000 立×365
天＝469.3608万元，
生物天然气年纯收益：844.6392万元
注：本案二氧化碳未加以回收利用，如果需回收利用，可按下进展风险分析：
每立沼气含有二氧化碳37%，增加一套制冷设备投资80万元。

日产液态二氧化碳14.76吨，每吨门站价1000元〔市场价1500元〕：
液态二氧化碳年销售收入：14.76吨×1000元×365
天=538.74万元，液态二氧化碳年生产本钱：
〔每立耗电0.5度，每天13320立〔37% ×3.6万立×0.4465元〕液化本钱5947.38元〕
5947.38元×365天=217.0793万元
液化二氧化碳年纯收益：321.6607万元。

生物天然气与液态二氧化碳年收入合计：1166.2999万元
5.3.2投资风险分析
根据同类工程经历，结合本工程实际情况〔日填埋量500吨，填埋时间20年〕及边天然气市场的情况及国外油价气加的波动，产品气由加气站或燃气公司自己来充装运输，按出站价2元/Nm3，足以满足应对国际原油30美元/桶价格的风险。

但任投资都存在风险：本工程仅为收集气量，随着季节气候等外界因素的影响，假假设极端不利情况——收集气量为满负荷的60% 那么：
生物天然气年纯收益：844.6392万元×60%=506.7835万元
液化二氧化碳年纯收益：321.6607万元×
60%=192.9964万元
生物天然气与液态二氧化碳年收入合计：1166.2999万元×60%=699.77994万元。

投资回收期约2年。

5．3.3 投资资金
5.4建立期
1、本工程建立期需90天〔不含前期可及筹备〕，其中现场培训人员5天。

2、本工程需业主选派人员来我公司设备制造现在培训该
设备的日常维护，保养，培训期一〔7天〕
5.5 总图〔略〕
中国水业集团新中水投资XX
2021 年12月18日。