杭州天子岭垃圾填埋产生沼气发电技术经济评价

一、选点及其依据

1.自然地理位置

浙江省省会杭州位于浙江中部，幅员面积16596平方公里，以平原、湖泊为主。杭州为一风景优美的城市，1995年全市绿化面积7737公顷。杭州气候温暖湿润，雨量充沛，年均气温166℃夏季平均气温33.8℃，冬季平均气温3.6℃，年日照时数1912小时，年均降雨量1449毫米，属亚热带湿润气候区。

2.社会经济发展和环境状况

杭州市辖5个区，7个县，134个建制镇，96个乡及4681个村，共有人口59796万，总户数182.55万，其中市区人口143.52万，户数46.06万，市区人口中非农业人口121.38万，农业人口22.14万。杭州经济以轻工、纺织、电子、旅游、医药为主，近年来经济发展十分迅速，国民生产总值增长率约19％。1995年全市国民生产总值762亿元，人均国民生产总值10838元，财政收入55.12亿元，市区职工平均年收入6619元，农民人均年纯收人3641元，城市用水普及率达98.9％，燃气普及率81.2％。近年来，杭州在经济发展的同时，其环境状况也有了很大的改善，市区绿化面积逐年增加，大气中：氧化硫和TSP含量下降，1995年全市废气、废水、粉尘的处置回收率分别为64.7％、68 8％、84.8％，城市生活污水日处理能力达895万吨，城市垃圾的收集率在60％以上。

3.资源量和可获得性情况

随着城市的不断发展、人口的逐年增加，浙江省及杭州市的固体生活垃圾的总量也在以约10％的年增长率逐年递增，到1995年，杭州市区生活垃圾的口清运量为1781吨，年清运总量达65万吨；而整个浙江省1995年城镇生活垃圾清运总量已达490万吨（见表1）。

表1 浙江省及杭州市生活固体垃圾资源情况

目前垃圾处理的方法仍以填埋、卫生填埋及堆放为主，其中杭州天子岭垃圾填埋场本要处理杭州市区的生活垃圾。今后，由于经济发展、人口增加和城市化进程的加速，必然导致生活垃圾总量的进一步增加。在杭州市清运的混合生活垃圾中，无机物含量约占69％，有机物含量占31％.其中食品类废弃物占有机物含量的绝大部分，垃圾的含水率在20％以上（见表2）。

表2 杭州市生活垃圾组成分（％）

杭州经济发达，自然环境优雅，但能源资源等相对缺乏，缺口靠外省调运，因此，利用垃圾填埋产生的沼气发电，既有利于保护杭州优美的自然旅游环境，又可作为一种补充能源的途径。

4.天子岭垃圾填埋厂沼气利用工程基本情况

杭州大子岭垃圾填埋场位于杭州市北部郊区，垃圾填埋场呈峡谷型，总占地面积16万平方米。垃圾填埋场于1991年投入运行，起始作业面标高54米，现在的填埋作业面是90米，填埋作业可持续到2004年，届时作业面标高165米，总填埋能力为600万立方米，最深处可达5O米左右。天子岭填埋场的填埋物设计能力为日处理垃圾1288吨，即每年处理47万吨，而实际填埋量为设计的70％。截止到1995年底，已有140万吨垃圾在大子岭填埋场填埋。由于运输回收等多种原因，大子岭的填埋物组分与杭州市混合生活垃圾相比略有不同，有机物的比例较无机物略高（见表3）。

表3 天子岭垃圾填埋物组成成分（％）

由于杭州年降雨量较大，因此填埋场垃圾的含水量也较高，一般在40％左右，雨季时可达50％～60％；沥滤液的平均发生量在旱季是每天300～400吨，雨季时为每天700～800吨。大子岭填埋场为浙江省较为光进的大型填埋场，主要用于填埋处理杭州及其周围城镇的固体垃圾，在收集填埋气体之前填埋作业已进行约6年，产气量基本稳定并达到发电利用的要求，适干作为案例分析和示范的对象。

二、系统技本经济特性

1、工艺技术路线及系统描述

（1）工艺技术路线

案例初步设计值如下：

填埋气体流量；20000标米3/日

能量值（低热值LHV）：17.67兆焦/米3

能量值（高热值LHV）；19.65兆焦/米3

硫化氢：25微克/升

挥发性有机物：950微克/升

含水量：饱和

电力输出：1400千瓦（净值）

垃圾填埋场产出气体的收集：根据测定计算，天子岭垃圾填埋物产生气体的回收率为70％左右，每天可回收气体9657立方米，通过打垂直气井，每天可回收气体19131立方米。天子岭填埋气体的成分组成为：甲烷占54.4％，二氧化碳占34.1％，另外还有10％的氮气和1.3％的氧气，每标准立方米的回收气体热值为19500千焦。由于垃圾的含水率比较高（40％～50%），因此垃圾内部的气体的通透性很差，从商业利用的角度而言，所打的竖井的井距需限制在50米以内，竖井井口的平均温度在40℃；填埋回收气体力水蒸汽所饱和，因此回收系统还考虑了冷凝水的收集和向沥滤液处理系统排放。

（2）填埋气体收集系统参数如下：

填埋气体垂直收集井数：10～15

井距：40～50米

抽气泵：1000标米3/日

应急火炬：20000标米3/日

填埋气体处理：填埋气体处理系统见图1，填埋气体将处理到完全满足燃气发动机的要求，规格化的处理系统被安装在国个完整的集装箱内，以便于现场安装和工厂。

图1 填埋气体处理系统流程图

填埋气体发电：填埋气体收集处理后经净化送入两台燃气轮机，就地发电并网。平行运行的每台燃气轮机的技术参数如下：

机械输出：760千瓦

Stanford 400V发电机：＞36千瓦

发电机效率：39.05％

排放：NOX 500毫克/米3

CO 955毫克/米3

VOC 150毫克/米3

能量输入：1888干瓦

燃气发动机、发电机等被装在集装箱内，都有完整的润滑油系统、冷却系统、管路系统、排放消声器、控制器、开关屏、用电配电系统、保护继电器、通风设备、照明系统等。

2.主要技术经济指标

填埋气体回收利用上程设计寿命为20年，日回收气体19131立方米，气体热值19500千焦，发电输出电力1400千瓦，工作方式为24小时运行，运行时间占全年时问的95％。工程设计总投资2075万元，项目年直接经济效益为510.7万元。

三、投资

工程设计总投资2075万元，其中包括1660万元的设施建设资金和415万元的技术投入；工程占地1250平方米，初始投资见表4。

表4 天子岭垃圾填埋气体利用工程初始投资表（万元，1995年价格）