垃圾填埋氣的處理方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及垃圾填埋技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種垃圾填埋氣的處理方法及 系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 垃圾填埋氣（LFG)，含有甲烷和二氧化碳，這些氣體是由堆填垃圾中的有機廢物降 解產(chǎn)生的。由于垃圾填埋氣會從堆填場表層和地下向周邊區(qū)域遷移，因此易燃易爆且燃燒 值高的甲烷氣體對于垃圾填埋附近都構(gòu)成潛在危害，為了最大限度的減少垃圾堆填氣這種 遷移帶來的潛在危害，必須將垃圾填埋氣收集起來加以處理。但是，現(xiàn)有的垃圾堆填場主要 采用燃燒的方式來處理垃圾填埋氣，不僅用于收集、燃燒垃圾填埋氣的大量基建設(shè)施沒有 帶來任何經(jīng)濟效益，而且燃燒產(chǎn)生的廢氣還會污染周邊環(huán)境。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種垃圾填埋氣的處理方法及系統(tǒng)，克服 現(xiàn)有的垃圾堆填場對垃圾填埋氣綜合利用不足、污染大、經(jīng)濟效益差等問題。
[0004] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案在于：提供一種垃圾填埋氣的處理方法，所 述處理方法包括如下步驟：
[0005] S1、收集：收集垃圾填埋堆中的垃圾填埋氣；
[0006] S2、壓縮：壓縮收集到的所述垃圾填埋氣，得到壓縮垃圾填埋氣；
[0007] S3、冷卻：將所述壓縮垃圾填埋氣冷卻至預(yù)設(shè)溫度，得到冷卻垃圾填埋氣；
[0008] S4、除硫化氫：將所述冷卻垃圾填埋氣通過硫化氫吸附系統(tǒng)，所述硫化氫吸附系統(tǒng) 吸附所述冷卻垃圾填埋氣中的硫化氫，得到脫硫垃圾填埋氣；
[0009] S5、深冷分離：將所述脫硫垃圾填埋氣通過深冷系統(tǒng)將溫度降至-30°c~-20°c， 分離析出固體和液體后，剩余氣體恢復(fù)至常溫得到凈化垃圾填埋氣；
[0010] S6、除二氧化碳：將所述凈化垃圾填埋氣通過二氧化碳吸附系統(tǒng)，所述二氧化碳吸 附系統(tǒng)吸附所述凈化垃圾填埋氣中的二氧化碳，得到脫二氧化碳垃圾填埋氣；
[0011] S7、注氮、添味：在所述脫二氧化碳垃圾填埋氣中注入預(yù)設(shè)比例的體積分數(shù)大于 95 %的氮氣，然后添加四氫噻吩，得到合成天然氣。
[0012] 在本發(fā)明的垃圾填埋氣的處理方法中，所述步驟S2和S3中還包括，使用氣液分離 系統(tǒng)分離所述壓縮和所述冷卻操作中產(chǎn)生的水分。
[0013] 在本發(fā)明的垃圾填埋氣的處理方法中，所述氣液分離系統(tǒng)包括波紋板式除霧器、 旋風分離器、過濾分離器、儲氣罐。
[0014] 在本發(fā)明的垃圾填埋氣的處理方法中，所述步驟S2中，所述壓縮垃圾填埋氣的壓 力為4barg~6barg ;所述步驟S3中，所述冷卻垃圾填埋氣的溫度為15°C~25°C。
[0015] 在本發(fā)明的垃圾填埋氣的處理方法中，所述步驟S4中，所述硫化氫吸附系統(tǒng)中的 吸附劑為氧化鋅、鐵酸鋅、堿溶液、磷酸三定酷、N-甲基-2-砒咯烷酮、碳酸丙烯酷、甲醇、活 性炭中的一種。
[0016] 在本發(fā)明的垃圾填埋氣的處理方法中，所述步驟S5中，分離析出的固體和液體后 的剩余氣體作為冷源用于步驟S3中，冷卻所述壓縮垃圾填埋氣。
[0017] 在本發(fā)明的垃圾填埋氣的處理方法中，所述步驟S6中，所述二氧化碳吸附系統(tǒng)為 變壓吸附系統(tǒng)、堿溶液吸附系統(tǒng)、石灰漿吸附系統(tǒng)中的一種。
[0018] 在本發(fā)明的垃圾填埋氣的處理方法中，所述步驟S7中，所述脫二氧化碳垃圾填埋 氣與所述氮氣的體積比為10 : 5~13 : 5,所述合成天然氣的熱值為17. 13兆卡/標準立 方米~17. 41兆卡/標準立方米。
[0019] 本發(fā)明還提供一種垃圾填埋氣的處理系統(tǒng)，所述處理系統(tǒng)包括：
[0020] 收集裝置：用于收集垃圾填埋堆中的垃圾填埋氣；
[0021] 壓縮裝置：用于壓縮收集到的所述垃圾填埋氣，得到壓縮垃圾填埋氣；
[0022] 冷卻裝置：用于將所述壓縮垃圾填埋氣冷卻至預(yù)設(shè)溫度，得到冷卻垃圾填埋氣；
[0023] 除硫化氫裝置：用于吸附所述冷卻垃圾填埋氣中的硫化氫，得到脫硫垃圾填埋 氣；
[0024] 深冷分離裝置：用于將所述脫硫垃圾填埋氣的溫度降至_30°C~-20°C，分離析出 的固體和液體后，剩余氣體恢復(fù)至常溫得到凈化垃圾填埋氣；
[0025] 除二氧化碳裝置：用于吸附所述凈化垃圾填埋氣中的二氧化碳，得到脫二氧化碳 垃圾填埋氣；
[0026] 注氮裝置：用于在所述脫二氧化碳垃圾填埋氣中注入預(yù)設(shè)比例的體積分數(shù)大于 95 %的氮氣；
[0027] 添味裝置：用于添加四氫噻吩，得到合成天然氣。
[0028] 在本發(fā)明的垃圾填埋氣的處理系統(tǒng)中，所述壓縮垃圾填埋氣的壓力為4barg~ 6barg，所述合成天然氣的壓力為2barg~3barg。
[0029] 實施本發(fā)明的垃圾填埋氣的處理方法及系統(tǒng)，具有如下有益效果：對垃圾填埋氣 集中的凈化處理后可以直接接入民用燃氣管道，減少了化石燃料的使用，從而減少了產(chǎn)生 溫室效應(yīng)氣體的排放（例如二氧化碳），同時避免焚燒垃圾填埋氣對于環(huán)境造成的污染。
【附圖說明】
[0030] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使 用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一個實施例，對于 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 的附圖。
[0031] 圖1是本發(fā)明垃圾填埋氣的處理方法較佳實施例的邏輯框圖；
[0032] 圖2是本發(fā)明垃圾填埋氣的處理系統(tǒng)較佳實施例的工作原理示意圖。
【具體實施方式】
[0033] 下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所 描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例， 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā) 明保護的范圍。
[0034] 現(xiàn)有的垃圾堆填場對于堆填垃圾中的有機廢物降解產(chǎn)生的垃圾填埋氣（LFG)普 遍存在管理不足的現(xiàn)象，一旦這些垃圾填埋氣沿著垃圾和填埋層的縫隙滲出地表與空氣接 觸，引發(fā)火災(zāi)甚至爆炸破壞整個垃圾堆填場都有可能。為了避免上述風險一些較發(fā)達地區(qū) 會在垃圾堆填場的堆填內(nèi)部設(shè)置收集裝置來收集垃圾填埋氣，集中后予以焚燒處理，但是 此種資源浪費、污染大，增加硬件投入而沒有任何經(jīng)濟效益。本發(fā)明的主要創(chuàng)新點在于：以 垃圾填埋氣為原料氣，通過壓縮、冷卻、除硫、去水、除二氧化碳、注氮、添味，制得燃燒值、氣 體密度與民用天然氣沒有明顯區(qū)別的合成天然氣，通過管道并入民用燃氣管網(wǎng)，實現(xiàn)垃圾 填埋氣的綜合利用并減少二氧化碳排放。
[0035] 圖1示出了本發(fā)明垃圾填埋氣的處理方法的邏輯框圖，如圖1所示，所述處理方法 包括如下步驟：
[0036] S1、收集：收集垃圾填埋堆中的垃圾填埋氣。在垃圾填埋堆中埋設(shè)收集管道，這些 分散收集管道一端用于采集垃圾填埋氣，另一端與真空泵相連，利用這些分散收集管道將 垃圾填埋氣抽吸集中，作為原料氣體以備后續(xù)處理。其中原料氣體的主要成分大體如下：
[0037]
[0038] 原料氣體的壓力：~20KPa (表壓）
[0039] 原料氣體的輸入壓力：0· 5MPa
[0040] 原料氣體的流速：~10000Nm3/h
[0041] 原料氣體的溫度：彡40°C
[0042] S2、壓縮：壓縮收集到的所述垃圾填埋氣，得到壓縮垃圾填埋氣。優(yōu)選的，所述壓縮 垃圾填埋氣的壓力為4barg~6barg。壓縮過程可以為一級壓縮、雙級壓縮、多級壓縮，無論 何種壓縮方式，可以收集由于每個階段壓力變化產(chǎn)生的冷凝水。
[0043] S3、冷卻：將所述壓縮垃圾填埋氣冷卻至預(yù)設(shè)溫度，分離出所述壓縮垃圾填埋氣中 的水分，得到冷卻垃圾填埋氣。優(yōu)選的，所述冷卻垃圾填埋氣的溫度為15°C~25°C，主要在 氣體熱交換器中完成。步驟S2后，氣體溫度會有明顯升高，會對后續(xù)的除硫（除硫化氫）、 除碳（除二氧化碳）步驟的處理系統(tǒng)構(gòu)成不利影響，并且為了配合后續(xù)深冷分離，此冷卻步 驟也可以認為是預(yù)冷步驟，節(jié)省后續(xù)冷凍所需能量。類似步驟S2,可以收集由于溫度變化產(chǎn) 生的冷凝水。
[0044] 優(yōu)選的，所述步驟S2和S3中，使用氣液分離系統(tǒng)分離所述壓縮和所述冷卻操作中 產(chǎn)生的水分，所述氣液分離系統(tǒng)包括波紋板式除霧器、旋風分離器、過濾分離器、儲氣罐等。
[0045] S4、除硫化氫：將所述冷卻垃圾填埋氣通過硫化氫吸附系統(tǒng)，所述硫化氫吸附系統(tǒng) 吸附所述冷卻垃圾填埋氣中的硫化氫，得到脫硫垃圾填埋氣。優(yōu)選的，所述硫化氫吸附系統(tǒng) 中的吸附劑為氧化鋅、鐵酸鋅、堿溶液、磷酸三定酷、N-甲基-2-砒咯烷酮、碳酸丙烯酷、甲 醇、活性炭中的一種。氧化鋅、鐵酸鋅、堿溶液可以與硫化氫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進而實現(xiàn)吸附目 的。磷酸三定酷、N-甲基-2-砒咯烷酮、碳酸丙烯酷、甲醇、活性炭可以起到滯留硫化氫，進 而實現(xiàn)吸附目的。
[0046] S5、深冷分離：將所述脫硫垃圾填埋氣通過冷凍系統(tǒng)將溫度降至-30°C~-20°C， 分離析出固體和液體后，剩余氣體恢復(fù)至常溫得到凈化垃圾填埋氣。在溫度 為-30°C~_20°C下，水分、部分低分子碳氫化合物等有機氣體雜質(zhì)均會冷凝為液體或者凝 結(jié)為固體，通過固氣分離裝置或者液氣分離裝置分離析出的固體和液體，剩余氣體的溫度 依然很低，對后續(xù)的處理工序造成影響，因此需要予以適當升溫至15°C~30°C。優(yōu)選的，剩 余氣體作為冷源用于步驟S3中，冷卻所述壓縮垃圾填埋氣?；蛘咧苯油ㄟ^蛇形管道與空氣 進行交換，也可以利用燃燒部分的原料氣體獲得熱量對其進行加熱。
[0047] S6、除二氧化碳：將所述凈化垃圾填埋氣通過變壓吸附系統(tǒng)，所述變壓吸附系統(tǒng)吸 附所述凈化垃圾填埋氣中的二氧化碳，得到脫二氧化碳垃圾填埋氣。