石凯军：垃圾焚烧发电厂沼气回收利用实践及分析 范》（ＨＪ一２Ｏｌ３—２Ｏｌ２）第６．５．１的建议，反应器沼气产 率取０．４５～Ｏ．５ Ｎｍ。／ｋｇＣＯＤ 考虑进水水质和温度变 化引起的沼气产量的波动，为保证连续运行并结合工程 经验，确定沼气产率取０．４５ Ｎｍ。／ｋｇＣＯＤ。则： 沼气产量一２５５×（Ｓ。一Ｓ１）×Ｏ．４５—１９９．１ Ｎ１ＴＩ。／ｈ 其中：ｓ。 厌氧反应器设计进水ＣＯＤ。 ～５９５００ ｍｇ／Ｉ ｓ 一厌氧反应器设计出水ＣＯＤ 一１７８５０ ｍｇ／Ｌ。 沼气成分因水质不同有较大差异，沼气甲烷含量可 按５５ 计，其他成分气体热值忽略不计，其中纯甲烷扣 除水蒸气凝结热后，具有３５８００ ｋＪ／Ｎｒｎ。的热值。则： 沼气热值一３５８００×０．５５—１９６９０ ｋＪ／Ｎｒｎ。 ３．１投资方面的比较 两种处理方式前端沼气净化和储存工艺基本相同， 主要区别为设置沼气发电机组时除了设备费用还需要 在厂内建设沼气发电机房，增加土建的费用。以１５００ ｔ／ｄ垃圾焚烧发电厂为例，需配置１台０．３５ Ｍｗ的沼气 发电机组或者３台０．４ Ｍｗ的沼气燃烧器。初期投资 费用比较详见表１。 表１初期投资费用比较 沼气发电机组 沼气燃烧器 主要设备 嘉 茎 沼气 萎孟 ：火炬 ＿＝ ２１ｇ：￣净 元 设备购置费用沼气聋 … 火炬 三 万元 沼，· 万元 … 气 ’ …ｌ元＿ 表ｌ中的设备费用为目前市场均价费用，安装、土 建工程费用套用定额得出，可以看出，沼气发电机组初 期投资比设置燃烧器多花费１９７．７万元。 ３．２发电收益的比较 沼气发电机组发电量按照热效率３０ 计算，年运 行时间保证８０００ ｈ，则： 年发电量一１９６９０ ｋＪ／Ｎｍ。×１９９．１ Ｎｍ。／ｈ×３０ ／ ３６００ Ｓ×８０００ ｈ一２６１３５１９ ｋＷ·ｈ 发电量也可以通过单燃料内燃机的耗气量来计算， 燃用沼气的单燃料内燃机的耗气量为每０．７３６ ｋＷ·ｈ 耗气量约为０．４～０．５ Ｎｍ。，取０．７３６ ｋＷ·ｈ／０．４５ Ｎ１ＴＩ。，则： 年发电量一Ｖ·（０．７３６／０．４５） 一１９９．１ Ｎｍ。／ｈ×８ｏｏｏｈ×（ｏ．７３６ ｋＷ·ｈ÷ｏ．４５ Ｎｒｎ。）＝２６０５１１３ ｋＷ·ｈ 沼气入炉燃烧发电量按照垃圾焚烧发电厂热效率 ２１ 计算，年运行时间保证８０００ ｈ，则： 年发电量＝１９６９０ ｋＪ／Ｎｍ。×１９９．１Ｎｍ。／ｈ×２１ ／ ３６００ Ｓ×８０００ ｈ一１８２９４９４ ｋＷ·ｈ 根据目前沼气上网电价０．７５元／ｋＷ·ｈ，通过调研 大部分项目的运行经验，沼气发电机组运行费用约Ｏ．２０ ］９６ 能源与节能 元／（ｋＷ·ｈ），运行费用不仅包含人员费用，还包括设备 检修维护费用。则： 沼气发电机组年收益一２６０５１１３ ｋＷ·ｈ×（０．７５— ０．２０）元／（ｋＷ·ｈ）一１４３２８１２．２元 沼气燃烧器的运营维护费用较设置沼气发电机组 大为降低，运行费用约Ｏ．Ｏ２元／（ｋＷ·ｈ），则： 沼气燃烧器年收益一１８２９４９４ ｋＷ·ｈ×（０．７５— ０．０２）元／（ｋＷ·ｈ）一１３３５５３０．６元 两种方式收益差距一１４３２８１２．２—１３３５５３０．６— ９７２８１．６元 即设置沼气发电机组每年收益比燃烧器约高９．７３ 万元，按照运营期３Ｏ年考虑，则运营期收益增加２９ｌ＿９ 万元。考虑减去设置沼气发电机组初期投资多花费的 １９７．７万元，则运营期比设置沼气燃烧器多收益１００万 元，考虑通货膨胀等因素，增加的收入意义不大。另外 在厂内建设沼气发电机房占用了垃圾焚烧发电厂的总 体使用面积，影响了其他建构筑物的布局。 综合考虑，对于垃圾焚烧发电厂而言，设置沼气燃 烧器处理厌氧反应器产生的沼气是比较理想的方式。 ３．３对焚烧厂运行的影响 沼气经沼气燃烧器燃烧热量人炉后增加了焚烧炉 的热负荷，按照１５００ ｔ／ｄ的垃圾焚烧发电厂设置３台 ５００ ｔ／ｄ的焚烧炉配置，垃圾热值为６２８０ ｋＪ／ｋｇ，则单台 焚烧炉的燃烧图如图３。 从图３可以看出，５００ ｔ／ｄ的焚烧炉的额定热负荷 为３６．３４２ Ｍｗ，按照沼气产量１９９．１ Ｎｍ。／ｈ、热值１９６９０ ｋＪ／Ｎｍ。、每炉设置１台沼气燃烧器，则每台焚烧炉增加 的热负荷为０．３６３ Ｍｗ，约为焚烧炉额定热负荷的１ 。对焚烧炉的影响较小，同时可适当考虑增加余热锅 炉的受热面设计，基本对运行不产生影响。 ４工艺设计 ４．１沼气净化系统 沼气从厌氧反应器出来后，含有饱和水、Ｈ。ｓ和 ＣＯ。等其他物质，Ｈ ｓ对设备和管道具有较强的腐蚀 性，同时燃烧时产生ＳＯ 等有害气体污染环境，因此规 范中规定Ｈ。Ｓ的含量必须低于２０ ｍｇ／ｍ。。沼气脱硫 采用以氧化铁为脱硫剂的干法脱硫，它是在常温下沼气 通过脱硫剂床层，沼气中的Ｈ Ｓ与活性氧化铁接触，生 成硫化铁和硫化亚铁，然后含有硫化物的脱硫剂与空气 中的氧接触，当有水存在时，铁的硫化物又转化为氧化 铁和单体硫。这种脱硫再生过程可循环进行多次，直至 氧化铁脱硫剂表面的大部分孔隙被硫或其他杂质覆盖 而失去活性为止。一旦脱硫剂失去活性，则需要将脱硫 剂从塔内卸出，摊晒在空地上，然后均匀地在脱硫剂上 喷洒少量稀氨水，利用空气中的氧，进行自然再生 脱硫原理为： Ｆｅ２Ｏ３·Ｈ２Ｏ＋Ｈ２Ｓ—Ｆｅ２Ｓ。·Ｈ２０＋３Ｈ２０ 再生原理为： Ｆｅ２Ｓ３·Ｈ２Ｏ＋３／２Ｏ ２— Ｆｅ２（）３＋３Ｓ＋６０９ ｋＪ 脱硫塔体床层应根据脱硫量设计为单床层、双床层 ２０１６年５月 绿色科技 第１Ｏ期 ＞８５０１：。停留时阊２ｓ） ４５ ４０ ３５ ≥ 删 ３０ 一＜ 簿 ２５ ２０ １ ５ 垃圾处理量／ｆｌ·ｈ－Ｚ） 图３ ５００ ｔ／ｄ焚烧炉典型燃烧 或多床层。脱硫剂的反应温度应控制在生产厂家提供 的最佳温度范围内，一般当沼气温度低于１Ｏ℃时，脱硫 塔应有保温防冻和增温措施，当沼气温度大于３５℃时， 应对沼气进行降温。脱硫装置进出气管可采用上进下 出或下进上出方式。脱硫装置底部应设置排污阀门和 沼气安全泄压阀等设备。 脱硫塔内装有圆孔的吊筐。叠置起来的吊筐 在净化塔中心形成的圆柱形沼气通道，如图４上箭头表 示的方向。沼气由塔底进人中心通道，并均匀分布进入 各个吊筐中，通过脱硫剂层后进入吊筐与塔壁形成的空 隙内，而由塔侧壁排出。气体以正常的速度通过脱硫剂 时，每米厚脱硫剂的阻力为１２５～２５５ ｍｍＨ Ｏ。 脱硫剂 图５脱硫器尺寸 沼气 棚板支架 这种方法由于是在热交换器的表面冷却，通常比露点低 Ｏ．５～１℃，为了取得更低的露点，必须在冷凝之前先压 缩气体，然后再释放到需要的压力。图６所示为冷凝装 沼气 图４塔式干法脱硫装置示意 置，ａ、ｂ为介质出人口，ｃ为冷却水人口，ｄ为冷却水出口，ｅ 为放空口。图７所示为分离装置，为了使沼气的气液两相 达到工艺指定的分离要求，常在塔内按照水平及竖直滤 网，当沼气以一定的压力从装置上部以切线方式进人后， 沼气在离心力作用下进行旋转，然后依次通过水平滤网 沼气与脱硫剂接触时间，一般取５Ｏ～３００ ｓ。脱硫 后沼气中含硫化氢量应降低到１Ｏ～２０ ｍｇ／ｍ。。脱硫器 的直径Ｄ，一般按Ｈ／Ｄ：２～３选取，其他尺寸按图５标 及竖直滤网，促使沼气中的水蒸汽与沼气分离，而后器内 的水滴沿内壁向下流动寄存于底部并定期排出。 ４．２贮气罐与增压风机 注尺寸关系计算。脱硫剂宜分层填装，要求再生或更换 方便。 沼气脱水是因为导气管中如果积累了水会溶解 Ｈ：Ｓ而腐蚀管道，此外当沼气被加压储存时，有可能会 因为凝结水而冻坏储气罐。脱水方法则采用冷分离法， 即在热交换系统中通过冷却器冷却气体而除去冷凝水。 沼气净化后送入贮气罐，贮气罐的有效容积按照半 天的容气量考虑。沼气通过管道及增压风机由储气罐 送至沼气燃烧器控制阀组，增压风机要求必须选用变频 防爆型，设备一用一备。 １９７ 石凯军：垃圾焚烧发电厂沼气回收利用实践及分析 能源与节能 以１５００ ｔ／ｄ垃圾焚烧发电厂为例，增压风机的流 量按照沼气产量的１．２倍考虑： ２７３＋ｔ ］０］ ｑ一１·２×Ｑ— ×０．９９—２５５ ｍ。／ｈ ×丁 ＝１·２×１９９·１×１·０８ 增压风机的压力需根据燃烧器压力要求及管道压 力损失并考虑１．３倍的余量确定，按照一般沼气燃烧器 图６冷凝装置 堵板 简体 出气管 ３０００ Ｐａ，管道损失按照１０００ Ｐａ估算： Ｉｌ＿３×∑△ｈＸ ９９—５１４８ Ｐ × ＿１．３×４ＯＯＯ×。． 沼气管道可按照《火力发电厂油气管道设计规程》 （ＤＬ／Ｔ５２４０—２００５）６．２．１、６．２．２条规定设计。 进气管 平置滤网 ４．３沼气入炉燃烧 竖置滤网 沼气由增压风机送至沼气燃烧器阀组，沼气燃烧器 操作阀组由现场控制盘控制或焚烧炉ＡＣＣ根据燃烧情 况控制。压缩空气由厂内压缩空气站提供，起火检冷却 作用。工艺流程详见图８。 封头 为保证沼气完全的燃烧，由助燃风机提供燃烧所需 排水管 要的空气，对于烷烃类燃气，燃烧所需的理论空气量可 根据下式计算。 图７分离装置 其中：Ｑ 一标态下燃气的低位发热量，ｋＪ／Ｎｍ。。 侧 鼬燃鼠机 图８沼气入炉燃烧工艺流程 助燃风机的流量和压力选择应在满足完全燃烧的 基础上考虑一定的余量。 沼气燃烧器一般通过安装法兰安装在辅助燃烧器 附近，当投入运行时，燃烧头伸入炉膛内，沼气燃烧情况 由火焰监测器监视。沼气燃烧器的结构见图９。 ５ 结语 通过工艺设计的可行性分析认为，沼气经沼气燃烧 器入炉燃烧最为可靠，在解决沼气直排污染环境的同时 注：①控制器、②重启按钮、③电机、④７孔插座、⑤风压开关、⑥ 实现了能源的回收利用，具有稳定的经济效益，是沼气 伺服马达、⑦观火镜、⑧点火变压器、⑨电磁阀、⑩燃烧头、⑩隔热垫 回收利用的最佳方案。 圈、⑩安装法兰、⑩调节螺钉 图９沼气燃烧器结构 （下转第２０２页） １９８ 周 迪：不同类型农户耕地利用效率影响因素研究 耕地资源。最后表现在学习新技术的渠道，传统的农业 新技术传播，主要依靠乡镇或村社小组相关领导小 组进行广播宣传，随着社会科技的进步现阶段农业新技 术传播主要依靠３类（科技推广服务部门、大众传媒、模 仿学习），小学文化程度以下的劳动力则大多是依靠“自 地理与规划 资产型农户会增加对耕地的省工性投入，选用除草剂、 农业机械、牲畜等代替人工劳动，但缺少对耕地投入量 的准确估计，导致资源的过度投入，造成浪费，使耕地的 利用效率降低。 己摸索，凭经验”或者“学习其他农户”获得生产中技术 知识，而文化水平较高的劳动力则会从专业培训或者农 ４结论 在重庆市武隆县４个典型村抽样调查的基础上，运 用参与式农户评估方法（ＰＲＡ）、数据包络分析法ＤＥＡ， Ｔｏｂｉｔ回归模型，分析不同类型农户耕地利用效率的主 ＇要影响因素。不同类型农户耕地利用效率影响因素不 技员等正规途径获取经验，对技术传播科学性、先进性 要求较高，故对耕地利用效率有正向影响。 农业资金投入比重在１Ｏ 水平上通过显著性检 验，且该影响因素的回归系数为负，说明农业资金投入 同：劳均耕地面积、农业收入比重是提高自然资产型农 户耕地利用效率的显著因素，农业资金投入比重、耕地 比重对人力资产型农户耕地利用效率存在负相关关系， 是影响人力资产型农户耕地利用效率低的一个显著因 素。人力资产型农户家庭年平均收入为１０３８２．１元，为 ３类农户中收人最高值，其中非农收徒８２７６．０元，占家 庭总收入的８０ ；农业收入１４１１．９元，占家庭总收入 细碎化指数是影响其耕地利用效率怕的主要原因。人 力资产型农户劳动力受教育程度对耕地利用效率提高 有显著影响，而影响耕地利用效率的因素主要是农业资 金投入比重。基本型农户影响其耕地利用效率低的主 要因素为中老年劳动力比重以及地块距离指数。 参考文献： ［１］ＬＡＭＢＩＮ Ｅ Ｆ，ＢＡＵＬＩＥＳ Ｘ，ＢＯＣＫＳＴＡＥＬ Ｎ，ｅｔ ａ１．Ｌａｎｄ ｕｓｅ ａｎｄ ｌａｎｄ—ｃｏｖｅｒ ｃｈａｎｇｅ［Ｒ］．Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｓｔｒａｔｅｇｙ．ＩＧＢＰ ｒｅｐｏｒｔ Ｎｏ．４８，ＩＨＤＰ ｒｅｐｏｒｔ Ｎｏ．１０，１９９９． 的１４ ，说明人力资产型农户家庭对农业依赖度不高， 农业生产大多是选择闲暇时间进行生产，家庭劳动力主 要配置在非农产业上。然而，人力资产型农户家庭１８ 岁以下以及无劳动能力老人占家庭总人口比重较大，因 此农户需进行农业生产来满足家庭基本的口粮需求。 由于家庭农业劳动力人数有限，占家庭总人口的３４ ， 农户多选择距离居住地近的地块进行种植，因此家庭耕 ［２］任鸿瑞．三峡库区耕地资源与耕地压力时空变化特征［Ｊ］．重庆师 范大学学报（自然科学版），２０１０，９（５）：２３～２７． 地种植规模有限。人力资产型农户投人到农业生产的 资金相对于家庭总收入来说比重较低，但是亩均耕地资 金投入仅此于自然资产型，高于耕地规模相同的基本型 农户，为了使家庭劳动力从农业生产中出来，人力 （上接第１９８页） Ｅ３］周华林．Ｔｏｂｉｔ模型估计方法与应用ＥＪ］．经济学动态，２Ｏ１２（５）． ［４］邵晓梅．鲁西北地区农户农地规模经营行为分析［Ｊ］．中国人口· 资源与环境，２００４，１４（６）：１２Ｏ～１２５． ［２］张泉根．燃油燃气锅炉房设计手册［Ｍ］．北京：机械工业出版 社，１９９８． 参考文献： ［１］白良成．生活垃圾焚烧处理工程技术［Ｍ］．北京：中国建筑工业出 版社，２００９． ［３］朱悦．城市生活垃圾焚烧发电厂沼气利用工艺探讨［Ｊ］．上海环 境科学，２００９，３４（４）：１８２～１８４． Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｎ Ｂｉｏｇａｓ Ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ Ｗａｓｔｅ Ｉｎｃｉｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐｌａｎｔ Ｓｈｉ Ｋａｉｊｕｎ （Ｃｈｉｎａ Ｕｒｂａｎ ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＤｅｓｉｇｎ ＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１２０） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｉｏｇａｓ ｆｒｏｍ ｌｅａｃｈａｔｅ ｉｎ ｗａｓｔｅ ｉｎｃｉｎｅｒａｔｉｏｎ ｐｌａｎｔ ｉｓ ａ ｈｉｇｈ ｑｕａｌｉｔｙ ｃｌｅａｎ ｆｕｅｌ，ｗｈｉｃｈ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ｆｏｒ ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ．Ｂｉｏｇａｓ ｂｕｒｎｉｎｇ ｈａｓ ｓｈｏｗｎ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅ ｉｎ ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ，ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｙ ｏｆ ｂｉｏｇａｓ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｎｄ ｃａｓｅ ｓｔｕｄｉｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｗａｓｔｅ ｉｎｃｉｎｅｒａｔｉｏｎ ｐｌａｎｔ；ｂｉｏｇａｓ ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｂｉｏｇａｓ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ；ｂｉｏｇａｓ ｂｕｒｎｅｒ ２０２
