一種用于垃圾填埋場(chǎng)氣體凈化和能源利用系統(tǒng)及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及垃圾填埋場(chǎng)氣體凈化領(lǐng)域,具體涉及一種用于垃圾填埋場(chǎng)氣體凈化和能源利用系統(tǒng)及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市化水平和居民生活消費(fèi)水平的大幅提高,城市生活垃圾量與日增,2011年,我國(guó)城市生活垃圾約1.64億噸,年均增長(zhǎng)速率約為2%,而城市生活垃圾80%以上進(jìn)行衛(wèi)生填埋,根據(jù)目前的經(jīng)濟(jì)狀況和今后城市生活垃圾的發(fā)展趨勢(shì),在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi),衛(wèi)生填埋仍將是我國(guó)生活垃圾無害化處置的主要方式。雖然垃圾填埋場(chǎng)作為城市生活垃圾的“匯”,起到很好的處置作用,但是也對(duì)周圍環(huán)境造成影響。一方面,填埋氣體會(huì)在填埋場(chǎng)累積,惡臭氣體大量無組織釋放,對(duì)周圍環(huán)境和人類健康造成很大危害;另一方面,填埋氣體中的主要成分甲烷(CH4)是需要控制排放的溫室氣體,是引起全球氣候變暖的重要原因。目前,針對(duì)大面積、敞開式的垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)產(chǎn)生氣體的控制和利用,主要方法有:(1)直接燃燒處理;如2013年,中國(guó)專利局公告,授權(quán)公告號(hào)為CN103303987A的發(fā)明專利,名稱為《一種燃燒器處理填埋氣體的方法》;(2)利用填埋氣體發(fā)電,此法是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一;如2009年,中國(guó)專利局公告,授權(quán)公告號(hào)為CN 101736036 B的發(fā)明專利,名稱為《垃圾填埋氣收集凈化發(fā)電工藝》;(3)純化填埋氣體作為優(yōu)良的居民生活燃?xì)饣蛘咂嚾剂系葁,如2011年,中國(guó)專利局公告,授權(quán)公告號(hào)為CN102252333B的發(fā)明專利,名稱為《一種對(duì)垃圾填埋場(chǎng)沼氣進(jìn)行處理并加以利用的方法》。但是這些處理和利用方法和裝置存在不足之處:1)不能有效處理填埋場(chǎng)排放的惡臭等污染氣體;2)燃燒處理,能源利用率低,且能源浪費(fèi);3)發(fā)電裝置、凈化設(shè)備的購(gòu)買、安裝和運(yùn)行都需要較大投資,成本高;3)填埋氣體產(chǎn)生量不穩(wěn)定且濃度低于燃燒值,對(duì)發(fā)電和用作燃料而言存在困難[2]。
[0003][1]李繼紅.垃圾填埋場(chǎng)氣體的產(chǎn)生及收集利用.廣州化工.2011,39 (16):115-117.[2]時(shí)景麗,王仲穎,胡潤(rùn)青,宋彥勤.我國(guó)垃圾填埋場(chǎng)填埋氣體排放和回收利用現(xiàn)狀分析.研究與討論.2002,8:26-28。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是彌補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種同時(shí)實(shí)現(xiàn)垃圾填埋場(chǎng)氣體凈化和能源利用系統(tǒng)及其使用方法。
[0005]為達(dá)到上述技術(shù)要求,本發(fā)明所采取的方案是:
本發(fā)明提出的一種用于垃圾填埋場(chǎng)氣體凈化和能源利用系統(tǒng),由氣液分離系統(tǒng)、有機(jī)物吸附系統(tǒng)、甲烷富集利用系統(tǒng)、有機(jī)物熱力氧化系統(tǒng)和自動(dòng)化控制系統(tǒng)組成,其中:氣液分離系統(tǒng)由洗氣室1和干燥室2連接構(gòu)成,有機(jī)物吸附系統(tǒng)由第一過濾室4-1、第二過濾室4-2,第一羅茨風(fēng)機(jī)5-1、第二羅茨風(fēng)機(jī)5-2、第一電動(dòng)蝶閥3-1和第二電動(dòng)蝶閥3_2組成,甲烷富集系統(tǒng)由第三電動(dòng)蝶閥3-3、第四電動(dòng)蝶閥3-4,第五羅茨風(fēng)機(jī)5-5,第一富集室6-1、第二富集室6-2、第一紅外線熱值感應(yīng)器7-1、第二紅外線熱值感應(yīng)器7-2組成。有機(jī)物熱力氧化系統(tǒng)由第五電動(dòng)蝶閥3-5、第六電動(dòng)蝶閥3-6、第七電動(dòng)蝶閥3-7、第八電動(dòng)蝶閥3-8、第九電動(dòng)蝶閥3-9、第十電動(dòng)蝶閥3-10、第三羅茨風(fēng)機(jī)5-3、第四羅茨風(fēng)機(jī)5-4、燃燒室8、溫度感應(yīng)器10、脈沖點(diǎn)火器11和吸收室12構(gòu)成,燃燒室8分為內(nèi)外兩層,兩層之間由螺旋通風(fēng)管9環(huán)繞;洗氣室1連接干燥室2,干燥室2的出口分為兩路,一路依次通過管道連接第一電動(dòng)蝶閥3-1、第一過濾室4-1、第一羅茨風(fēng)機(jī)5-1、第七電動(dòng)蝶閥3-7和第一富集室6-1,另一路依次通過管道連接第二電動(dòng)蝶閥3-2、第二過濾室4-2、第二羅茨風(fēng)機(jī)5-2、第八電動(dòng)蝶閥3-8和第二富集室6-2 ;第二過濾室4-2和第二羅茨風(fēng)機(jī)5-2連接的管路上通過第六電動(dòng)蝶閥3-6、第四羅茨風(fēng)機(jī)5-4連接燃燒室8,第一過濾室4-1和第一羅茨風(fēng)機(jī)5-1連接的管路上通過第五電動(dòng)蝶閥3-5、第三羅茨風(fēng)機(jī)5-3連接燃燒室8 ;第二電動(dòng)蝶閥3-2和第二過濾室4-2連接的管路上通過第四電動(dòng)蝶閥3-4連接燃燒室8,第一電動(dòng)蝶閥3-1和第一過濾室4-1連接的管路上通過第三電動(dòng)蝶閥3-3連接燃燒室8 ;第一富集室6-1通過第九電動(dòng)蝶閥3-9和第五羅茨風(fēng)機(jī)5-5連接燃燒室8,第二富集室6-2通過第十電動(dòng)蝶閥3_10和第五羅茨風(fēng)機(jī)5-5連接燃燒室8 ;所述第一富集室6-1上設(shè)有第一紅外線熱值感應(yīng)器7-1,所述第二富集室6-2上設(shè)有第二紅外線熱值感應(yīng)器7-2,燃燒室8連接吸收室12,溫度感應(yīng)器10設(shè)置于燃燒室8上;自動(dòng)化控制終端13分別連接所有的紅外線熱值感應(yīng)器、溫度感應(yīng)器、電動(dòng)蝶閥和羅茨風(fēng)機(jī)。
[0006]本發(fā)明中,所有連通的管道管徑,洗氣室、干燥室、過濾室、富集室、燃燒室及吸收室的容積,洗氣室中水的體積和吸收室中堿液的體積,均可隨實(shí)際垃圾填埋場(chǎng)的面積和實(shí)地調(diào)研后測(cè)定的填埋氣體濃度而定,管道管徑的變化范圍在0.05-0.15m之間,洗氣室、干燥室、過濾室、富集室、燃燒室及吸收室的容積在0.5-3m3之間,洗氣室中水的體積和吸收室中堿液的體積最大量不超過該室容積的4/5。
[0007]本發(fā)明中,燃燒室8的內(nèi)層及螺旋通風(fēng)管9均由導(dǎo)熱性能好的材料制成,其導(dǎo)熱系數(shù)大于220 ff/m.Ko
[0008]本發(fā)明中,第一、第二、第三、第四和第五羅茨風(fēng)機(jī)均可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速,范圍在200-1000r/min ;自動(dòng)化控制終端13能夠通過對(duì)羅茨風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制,內(nèi)部模型的擬合計(jì)算,會(huì)顯示第一富集室6-1、第二富集室6-2中的氣體體積。
[0009]本發(fā)明提出的一種垃圾填埋場(chǎng)氣體凈化和利用系統(tǒng)的使用方法,所述的使用方法具有四種運(yùn)行模式:
(1)富集模式:在系統(tǒng)全封閉的情況下,打開第一電動(dòng)蝶閥3-1、第七電動(dòng)蝶閥3-7和第一羅茨風(fēng)機(jī)5-1,使垃圾填埋場(chǎng)里的氣體依次通過洗氣室1、干燥室2和第一過濾室4-1,最后凈化后的甲烷混合氣體被收集在第一富集室6-1 ;
(2)燃燒模式;當(dāng)?shù)谝患t外線熱值感應(yīng)器7-1顯示氣體達(dá)到設(shè)定的熱值后,關(guān)閉第一電動(dòng)蝶閥3-1、第七電動(dòng)蝶閥3-7和第一羅茨風(fēng)機(jī)5-1,打開第二電動(dòng)蝶閥3-2、第八電動(dòng)蝶閥
3-8和第二羅茨風(fēng)機(jī)5-2進(jìn)行切換;然后打開第九電動(dòng)蝶閥3-9、第五羅茨風(fēng)機(jī)5-5,打開脈沖點(diǎn)火器11的開關(guān),使甲烷氣體燃燒,生成的C02將被吸收室12中的堿液吸收;
(3)氧化模式:當(dāng)溫度感應(yīng)器10顯示達(dá)到第一過濾室4-1設(shè)定的解析溫度時(shí),打開第三電動(dòng)蝶閥3-3、第五電動(dòng)蝶閥3-5和第三羅茨風(fēng)機(jī)5-3,使吸附在活性炭上的有機(jī)物,被解析并送入燃燒室8,被甲烷燃燒去除;
(4)切換模式:當(dāng)?shù)谝患t外線熱值感應(yīng)器7-1顯示氣體熱值低于設(shè)定值時(shí),關(guān)閉第三羅茨風(fēng)機(jī)5-3,第三電動(dòng)蝶閥3-3、第五電動(dòng)蝶閥3-5、第九電動(dòng)蝶閥3-9,打開第一電動(dòng)蝶閥
3-1、第七電動(dòng)蝶閥3-7和第一羅茨風(fēng)機(jī)5-1,由燃燒模式轉(zhuǎn)化為富集模式;同時(shí)關(guān)閉第二羅茨風(fēng)機(jī)5-2,第二電動(dòng)蝶閥3-2、第八電動(dòng)蝶閥3-8,打開第十電動(dòng)蝶閥3-10,當(dāng)溫度感應(yīng)器10顯示達(dá)到第二過濾室4-2的解析要求時(shí),打開第四電動(dòng)蝶閥3-4、第六電動(dòng)蝶閥3-6和第四羅茨風(fēng)機(jī)5-4,使吸附在活性炭上的有機(jī)物,被解析并送入燃燒室8,被甲烷燃燒去除;為保證甲烷的持續(xù)供應(yīng),系統(tǒng)將自動(dòng)記錄上一次富集所需要的時(shí)間,并通過控制第五羅茨風(fēng)機(jī)5-5的轉(zhuǎn)速,來實(shí)現(xiàn)燃燒模式的時(shí)間與富集模式的時(shí)間一致。若切換時(shí),第二紅外線熱值感應(yīng)器7-2顯示氣體熱值還未達(dá)到設(shè)定值,則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)等待。當(dāng)其顯示氣體熱值達(dá)到設(shè)定值時(shí),再進(jìn)行切換。
[0010]本發(fā)明中,模式(2 )中設(shè)定的熱值為31.4-100MJ/m3。
[0011]本發(fā)明中,模式(3 )中設(shè)定的解析溫度為200-300°C。
[0012]本發(fā)明涉及一種用于垃圾填埋場(chǎng)氣體凈化和能源利用系統(tǒng)及其使用方法,與現(xiàn)有填埋氣體處理和利用裝置相比,其特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)在于:
(1)本發(fā)明所涉及一種用于垃圾填埋場(chǎng)氣體凈化和能源利用系統(tǒng)及其使用方法,能有效去除惡臭氣體,并能充分利用甲烷氣體的熱能,減少溫室氣體的排