生活垃圾衛(wèi)生填埋場填埋氣制燃氣項目-技術方案

1、市生活垃圾衛(wèi)生填埋場填埋氣制燃氣項目技術方案編校審制：對： 核：目 錄項目概述 。.。.。.。 .。.。 .。.。.。 .。 .。.。.。.。.。.。.。.。31.1. 項目名稱 。.。.。 .。.。.。.。.。.。 .。.。.。.。. 3 HYPERLINK l _TOC_250003 1.2. 裝置名稱 。.。.。 .。.。.。 .。.。 .。.。 .。.。 .。31。3。 項目基本情況 .。.。 .。.。.。.。 .。 .。.。.。.。.。 .。.。 31.4。 原料氣條件 。.。.。.。.。 .。 .。.。 .。.。.。 .。.。 .。.。 3 HYPERLINK l _TOC_250

2、002 。 產品氣指標城鎮(zhèn)燃氣分類和基本特性 GB/T13611-2006 。.。4 HYPERLINK l _TOC_250001 。 設計規(guī)程、規(guī)范和標準 。 .。.。 .。.。 .。.。.。 .。.。 .。.。4 HYPERLINK l _TOC_250000 2. 工藝方案選型 。.。.。.。.。 。.。 .。.。.。.。52。1。 工藝流程簡圖 。 .。 .。.。.。.。 .。.。.。 . 52。2。 工藝流程簡圖 。 。 。.。.。.。.。.。.。.。.。 52。3。 系統(tǒng)簡介 .。 .。 .。.。 .。.。.。 .。 .。 62。3.1. 羅茨風機 。.。.。.。 .。.。 .。

3、62。3.2。 干式脫硫 。 .。 。.。 .。 .。.。 .。 .。 .。.。 62.3。3. 雙皮膜儲氣柜 .。 。 .。 .。.。 .。 。.。.。 .。.。.。 62.3。4. 原料氣壓縮機 。 .。.。 。.。.。.。.。.。 .。.。 .。82.3.5. PSA 脫碳系統(tǒng) 。.。.。.。.。 .。.。.。.。.。.。 .。 .。.。 . 9 PAGE 142.3.6。 吸附劑 。 .。 .。.。 。 .。.。 .。 .。 .。 .。 .。 .。 112。3.7. 控制系統(tǒng)及控制軟件 。.。 .。.。.。.。.。 .。.。 .。.。 .。 . 123。 裝置配置清單及價格 。 .。.

4、。.。 .。 .。 .。 。 .。.。 161。 項目概述1。1. 項目名稱瀏陽市生活垃圾衛(wèi)生填埋場填埋氣提純制城鎮(zhèn)燃氣項目裝置名稱沼氣變壓吸附回收甲烷裝置(51-3 VPSA）項目基本情況本裝置是以瀏陽市生活垃圾填埋場產生的填埋氣為原料,采用變壓吸附技術，通過利用吸附劑的選擇吸附，一次將原料氣中的除 CH4、N2、O2 以外的雜質吸附掉，直接分離出 CH4，其質量要求達到城鎮(zhèn)燃氣分類和基本特性-GB/T136112006天然氣 12T 3 號試驗氣技術指標要求的燃氣產品氣，經儲氣柜緩沖后送出界區(qū)。原料氣條件本裝置以垃圾填埋氣為原料，采用 51-3 VPSA 流程變壓吸附 CH4 提純技術，從

5、垃圾填埋氣中提純分離出滿足城鎮(zhèn)燃氣分類和基本特性GB/T13611-2006天然氣 12T 3 號試驗氣的合格生物質燃氣,然后經管道輸送至用氣終端。解析氣主要成分為CO2，直接高點放空。原料氣性能指標CH4： 50 CO2： 46。71%N2： 2。59O2: 0。7H2S： 500ppm氣體流量: 12000m3/d(標態(tài)） 溫度： 30401.5。 產品氣指標城鎮(zhèn)燃氣分類和基本特性 GB/T13611-2006CH4 91%H2S 6mg/m3 CO2 3水露點 20 壓力 0.35MPa溫度: 20401。6。 設計規(guī)程、規(guī)范和標準符合現(xiàn)行使用的有關國家標準以及部頒標準，使用標準和規(guī)范包

6、括（不限于）：工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準（GB12348-2008)類標準城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范（GB500282006）原油和天然氣工程設計防火規(guī)范（GB50183-2004)輸氣管道工程設計規(guī)范（GB50251-2003)工業(yè)與民用電力裝置的接地設計規(guī)范（GBJ6583)工業(yè)企業(yè)噪聲控制設計規(guī)范（GBJ8785）天然氣集輸管道施工及驗收規(guī)范(SY/T04662010）爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范（GB50058-2000）爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備 第 1 部分：通用要求（GB 3836。12000）爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備 第 2 部分:隔爆型(GB3836。2-2000）爆炸性氣體環(huán)境

7、用電氣設備 第 3 部分：增安型（GB3836.32000）電氣設備安裝工程施工及驗收規(guī)范（GB5025896)大氣污染物綜合排放標準（GB16297-1996）鋼制壓力容器GB1502011機電產品包裝通用技術條件GB/T1338492運輸包裝收發(fā)貨標志GB638886石油化工企業(yè)工藝裝置設備平面布置設計通則SHJ112000石油化工企業(yè)建筑設計規(guī)范SHJ17-2000石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范(1999 年局部修訂 GB50160-92）工藝方案選型。 工藝流程簡圖來自垃圾填埋場羅茨風機升壓水洗除塵干式脫硫系統(tǒng)雙皮膜儲氣柜原料氣壓縮機氣液分離罐PSA 脫碳系統(tǒng)水環(huán)真空泵排空。產品氣緩沖罐。2

8、。2。 工藝流程簡圖垃圾填埋場產生的垃圾填埋氣首先通過羅茨風機的抽采主動收集，收集來的填埋氣通過羅茨風機升壓至 20kPa 后;通入水霧除塵系統(tǒng)將填埋氣中的粉塵除去；然后將填埋氣通入干式脫硫系統(tǒng)將 H2S 脫至 3ppm 以下;脫硫后的填埋氣儲存在 2500m3 的雙皮膜儲氣柜中均氧并儲存；填埋氣通過原料氣壓縮至0.8MPa，并經過后端的原料氣分液罐緩沖分液；升壓后的填埋氣通過 5-13 VPSA 變壓吸附系統(tǒng)將除 CH4、N2、O2 以外的雜質氣體除去；提純后的產品氣經過兩個 100m3 的鋼制儲氣罐儲存;最后通過產品氣通過調壓后送出界區(qū).PSA 吸附裝置的解析氣通過逆放、抽真空排空處理.2

9、.3。 系統(tǒng)簡介2。3。1. 羅茨風機型 號:ARD-125;系統(tǒng)數量：2 套，一用一備； 吸入風量：500Nm3/hr； 升壓能力：29。4 kPa；配套電機：11 Kw材 質:鑄鋼設備配置說明：羅茨風機為國產知名品牌(國內排名前 5 位），配防爆電機，適用于爆炸性氣體環(huán)境使用。羅茨風機所配電機采用變頻調速，每臺電動機配單獨的 ABB/西門子變頻器。具有從最大負荷到允許最低負荷范圍安全連續(xù)運行的能力，以滿足發(fā)電機組 負荷變化的要求。羅茨風機采用風冷方式,配有逆止閥、柔性連接、進出口設檢修用閥門。2.3。2. 干式脫硫將含有 500ppm H2S,原料氣經過干式脫硫塔脫脫硫至 3ppm。本裝置

10、精脫硫工序由兩臺脫硫塔組成。脫硫塔內裝填氧化鐵固體脫硫劑.該脫硫劑具有很高的脫硫活性和硫容 ,其中在常溫下具有脫硫活性的主要成分為： Fe2O3.H2O 和 -Fe2O3.H2O。當沼氣通過床層時 , 沼氣中的硫化氫與脫硫劑接觸反應生成硫化鐵:Fe2O3.H2O+3H2S= Fe2S3.H2O+3H2O。2.3.3. 雙皮膜儲氣柜（1）設備介紹雙膜干式貯氣柜由外膜、內膜、底膜和混凝土基礎組成，內膜與底膜圍成的內腔用于貯存沼氣，外膜和內膜之間氣密。外層膜充氣為球體形狀。貯氣柜設防爆鼓風機,風機可自動調節(jié)氣體的進/出量，以保持氣柜內氣壓穩(wěn)定。內外膜和底膜均由HF 熔接工序熔接而成，材料經表面特殊處

11、理加高強度聚酯纖維和丙烯酸脂清漆。貯氣柜可抗紫外線、防泄漏，膜不與沼氣發(fā)生反應或受影響，抗拉伸強度強，適用溫度為-3070。附屬設備與控制要求（a）在進出管道上設置冷凝水器，以收集貯氣柜中可能存在的冷凝水。(b)采用防爆電機的鼓風機，用于支撐貯氣柜外膜。鼓風機后串連一座空氣壓力保護器， 用于恒定內外膜之間的空氣壓力,排出多余空氣，保證貯氣柜安全. (c）在進口管道上設沼氣壓力安全保護器，以保證貯氣柜的運行安全。在球頂設測距儀，在PLC 系統(tǒng)內將長度信號換算成容積信號，用于實時監(jiān)測貯氣柜內的沼氣貯存情況，并輸出信號供其它控制。在空氣壓力保護器后的空氣管道上設壓力計，以測量二層膜之間的空氣壓力.

12、圖 4 雙膜干式貯氣柜結構原理圖技術參數序號 項目 技術參數 單位1 氣柜容積 2000 m3外膜拉力強的 5500 N/5cm內膜拉力強的 4000 N/5cm抗 H2S 腐蝕 5000 ppm內膜抗折疊次數 100000 次日光堅牢度 優(yōu)于 77 溫 度 40 至 70 8 氣柜運行壓力 1000，2000 Pa9 氣柜外觀 平整、光滑、有彈性 -10 透氣率 400 cm3/m2 24h0。1MPa焊接縫 80 mm沼氣使用率 95 %抗雪載能力 0.6 KN/m2抗風載能力 0.6 KN/m2顏色 灰白色底邊固邊 咬合完整、無滲漏 -固邊螺栓 M16x50,底部滿焊,熱鍍鋅 -預埋件

13、10槽鋼，熱鍍鋅 表面電阻 防爆風機 D 級防爆 保溫、恒壓觀測孔 8mm 有機玻璃板,密閉,無滲漏-密封膠條 專用膠條 -連接螺栓 高強螺栓 -24 外形尺寸 D=17220；H=12100 mm2.3。4。 原料氣壓縮機原理氣壓縮機采用國產的 V 型、無油潤滑、水冷、兩級壓縮機；電機的一端有一臺壓縮機。壓縮機設有級間冷卻器及后冷卻器。整個機組布置在底座上,該機組結構緊湊、運轉平穩(wěn)、維修方便、噪音低、振動小、安全可靠、自控水平高，設計升壓能力 0。8MPa，排氣量 9m3/min,出口溫度 40.技術參數表序號 名 稱 量 綱參 數 值 備 注型號和名稱 VW9.8/0。18 型混合氣壓縮機

14、結構型式 V 型、水冷、二級二列壓縮、無油潤滑、往復活塞機組工作介質 混合氣，二氧化碳 50%，甲烷 50,無液態(tài)水容積流量（進氣狀態(tài)） m3/min 9.8壓縮機供氣量 Nm3/h 當進氣壓力為 0.01MPa(G）：580吸氣壓力（表壓) MPa 0。01排氣壓力（表壓） MPa 0。8進氣溫度 459 排氣溫度 160輸氣溫度 40軸功率 kW 65。9冷卻方式 水冷冷卻水耗量 m3/h 10潤滑方式 運動部件壓力潤滑氣缸填料無油潤滑壓縮機電機傳動方式 彈性聯(lián)軸器直聯(lián)行程 mm 92轉速 r/min 740壓縮機噪音 分貝 8519 主機外形尺寸 mm 351320001820（長、寬、

15、高）重量 kg 3000壓縮機使用壽命 30 年配用電機型號及名稱 YB315M8額定功率 kW 75額定電壓 V 380現(xiàn)場防爆等級 dBT42.3.5。 PSA 脫碳系統(tǒng)本裝置是將原料沼氣（CH4：50,CO2：46。71%）提純 CH4 使其產品氣甲烷大于 91%。PSA 沼氣提純工序采用 5-13V PSA 工藝流程，即：裝置的五個吸附塔中有一個吸附塔始終處于進料吸附的狀態(tài).其吸附和再生工藝過程由吸附、連續(xù)三次均壓降壓、逆放、抽真空、連續(xù)三次均壓升壓和產品氣升壓等步驟組成.具體過程簡述如下： a。 吸附過程來自原料氣壓縮機的壓力為 0.6MPa(G）左右，溫度 40的沼氣,自塔底進入正

16、處于吸附狀態(tài)的吸附塔（始終有 1 個吸附塔處于吸附狀態(tài)）內。在多種吸附劑的依次選擇吸附下，其中的 CO2 等雜質被吸附下來,未被吸附的 CH4 作為產品從塔頂流出送出界區(qū)去后工段。其中 CH4 純度控制大于 92(高位熱值：31。4MJ/Nm3），壓力大于 0.45MPa。當被吸附雜質的傳質區(qū)前沿(稱為吸附前沿)到達床層出口預留段時,關掉該吸附塔的原 料氣進料閥和產品氣出口閥，停止吸附。吸附床開始轉入再生過程。b。 均壓降壓過程這是在吸附過程結束后,順著吸附方向將塔內的較高壓力的甲烷放入其它已完成再生的較低壓力吸附塔的過程，該過程不僅是降壓過程，更是回收床層死空間甲烷的過程, 本流程共包括了三

17、次連續(xù)的均壓降壓過程，因而可保證 CH4 的充分回收.c。 逆放過程在均壓過程結束后,吸附前沿已達到床層出口。這時,逆著吸附方向將吸附塔壓力降常壓,此時被吸附的雜質開始從吸附劑中大量解吸出來，直接放空。抽真空過程在逆放過程全部結束后,為使吸附劑得到徹底的再生，通過抽真空進一步降低雜質組分的分壓，使吸附劑得以徹底再生真空解吸氣直接放空。均壓升壓過程在抽真空再生過程完成后，用來自其它吸附塔的較高壓力沼氣依次對該吸附塔進行升壓,這一過程與均壓降壓過程相對應，不僅是升壓過程，而且更是回收其它塔的床層死空間 CH4 的過程,本流程共包括了連續(xù)三次均壓升壓過程。h。 產品氣升壓過程在是次均壓升壓過程完成后

18、，為了使吸附塔可以平穩(wěn)地切換至下一次吸附并保證產品純度在這一過程中不發(fā)生波動，需要通過升壓調節(jié)閥緩慢而平穩(wěn)地用產品CH4 將吸附塔壓力升至吸附壓力。經這一過程后吸附塔便完成了一個完整的“吸附-再生循環(huán)，又為下一次吸附做好了準備。五個吸附塔交替進行以上的吸附、再生操作（始終有一個吸附塔處于吸附狀態(tài))即可實現(xiàn)氣體的連續(xù)分離與提純沼氣。2.3.6. 吸附劑由于吸附劑性能的好壞將直接影響產品的純度和回收率指標而且是裝置連續(xù)長期穩(wěn)定運行以及裝置使用壽命的保證,因而是變壓吸附氣體分離裝置中的關鍵技術。變壓吸附制氫常用的吸附劑有氧化鋁、硅膠、活性炭、沸石分子篩、CO 專用吸附劑幾類，不同類型的吸附劑對不同氣

19、體的吸附力不等，動態(tài)吸附量和解吸難易程度也不相同。氧化鋁類吸附劑對 H2O 等有良好的吸附作用，硅膠對 H2O 、CO2、重烴類雜質吸附量較大，活性炭對 CO2、各種烴類雜質吸附量大、解吸容易，而分子篩對 CO、N2 、CH4 等吸附和解吸性能優(yōu)良、CO 專用吸附劑對 CO 有極高的脫除精度.變壓吸附裝置在吸附劑選型上應遵循如下原則：(1)。選擇動態(tài)吸附量大、分離系數高、且解吸容易的吸附劑；(2）.針對不同的原料氣組成以及不同的產品質量指標要求選擇不同種類的吸附劑；。為保證吸附劑的使用壽命,所選用的吸附劑必須具有足夠的耐磨強度和抗壓強度 ，對所有待分離的氣體介質具有化學惰性。我公司的脫碳專用吸

20、附劑對 CO2 吸附能力強、CO2/CH4 分離系數高，同時再生非常容易,在常溫下通過抽真空或甲烷沖洗即可保證再生效果.2。3。7。 控制系統(tǒng)及控制軟件2。3.7。1. 概述根據變壓吸附的工藝特點，本裝置的控制系統(tǒng)設計和軟件設計將在滿足工藝要求的前提下，既考慮技術的先進性、操作的簡便性和直觀性，又特別注意運行的可靠性和穩(wěn)定性,并兼顧價格因素。全套控制軟件包將充分體現(xiàn)變壓吸附的技術特點，不僅能實現(xiàn)系統(tǒng)的實時控制、優(yōu)化操作,而且能完全保證裝置的長期、穩(wěn)定、安全運行。2。3.7.2. 基本控制功能（1)順序控制本裝置的全部程控開關閥和控制調節(jié)閥，按照工藝給定的條件進行順序控制和模擬調節(jié),使裝置正常工

21、作。這要求順序控制和模擬控制能有機的結合起來，進行復雜控制。并且對于多種切塔和恢復的控制,能實現(xiàn)多種不同的控制程序。所有的程控開關閥均帶閥位檢測、顯示和報警功能。(2)程控調節(jié)這是由開關信號和模擬信號組合運行的復雜控制，分三個步驟：首先是順序開關信號啟動，然后進入自適應隨動控制，最后由順序開關信號關斷或開啟。該功能用于保證各關鍵壓力變換能和理想曲線基本完全吻合。從而保證了變壓吸附工況的穩(wěn)定和優(yōu)化。(3）參數優(yōu)化控制依據原料氣量的變化和產品純度的變化自動地計算出最佳吸附循環(huán)時間，優(yōu)化裝置的運行狀況,使裝置在保證產品質量的前提下，還可以自動地獲得最高的產品回收率、獲得最佳的經濟運行效益。(4)聯(lián)鎖

22、控制包括工藝參數聯(lián)動調節(jié)工藝參數安全聯(lián)鎖產品質量聯(lián)鎖控制等(5)動力設備監(jiān)控包括壓縮機、真空泵、液壓系統(tǒng)等各種動力設備的流程顯示、關鍵參數的監(jiān)控、動力設備故障的報警和動作聯(lián)鎖。（6)管理功能可以進行完善直觀的工藝流程監(jiān)控與動態(tài)顯示，如故障自診斷，歷史趨勢，事故狀態(tài)和各種操作記錄及打印報表.可以和工廠管理網絡聯(lián)網,可將裝置運行參數和數據上傳至管理計算機用于工廠管理、調度和數字統(tǒng)計。顯示與操作畫面: 總貌圖工藝流程詳圖（多幅）報警畫面調節(jié)回路棒圖參數設定參數優(yōu)化閥門狀態(tài)閥門操作動力設備監(jiān)控歷史趨勢（壓力、流量、溫度、液位、純度等) 實時趨勢（壓力、流量、溫度、液位、純度等） 打?。喊?報 表 日

23、報 表 月 報 表 隨機打印故障記錄打印 (7）故障診斷功能本控制系統(tǒng)可根據壓力、閥位檢測、產品純度、溫度、流量等參數自動對工藝或設 備故障進行自動診斷、報警和聯(lián)鎖處理.同時對控制系統(tǒng)自身的主要故障：如CPU 故障、通訊故障也可進行自診斷，并提出故障警告和安全處理。2。3。7。3。 控制設備選型考慮本置為獨立的單元，因此本控制系統(tǒng)暫采用德國西門子 S7300 系列，也可以根據業(yè)主的要求,選擇其他 PLC 系統(tǒng)。2。3.7.4. 現(xiàn)場儀表選型(暫定)現(xiàn)場檢測儀表均選用能夠與 PLC 進行數字通訊的智能型變送器（如壓力/差壓變送器、流量計）。執(zhí)行機構主要采用氣動程控閥加氣動伺服機構和氣動調節(jié)閥加電/ 氣閥門定位器（ 或電/ 氣轉換器）的配置方式.3)流量測量儀表主要采用孔板加差壓變送器測量方式,并配溫度、壓力補償.本裝置產品控制設在線 CH4 分析儀。對生產過程中的關鍵參數進行監(jiān)控，以保證產品質量和提高產品收率?？刂栖浖疤攸c自適應隨動調節(jié)軟件裝置在運行過程中，各塔除在吸附狀態(tài)外，都處在某種降壓和升壓過程中。在這個 過程中要求氣流均衡、穩(wěn)定。因此對這類過程的控制是關系裝置運行質量包括吸附劑壽 命長短的一個關鍵，本裝置方案中以壓力為控制量