辽宁省 XX 市 MSW 卫生填埋场垃圾填埋沼气提纯净化制车用压缩天然气技术方案中国水业集团新中水投资有限公司2015 年 12 月 18 日目录1 技术条件1.1 原料气参数1.2 工艺设计参数1.3 产品气要求1.4 产品方案2 技术工艺流程2.1 工艺流程简述2.2 物料平衡表2.3 流程图3 设备数据表4 公共设施要求5 技术经济指标5.1运行能耗估算5.2劳动定员5.3投资估算5.4建设周期5.5总图1 技术条件1.1 原料气参数本项目的填埋沼气组份取自于广东省深圳市龙岗 区某垃圾填埋场填埋沼气与该场渗透液处理过程中的 沼气，为混合原料气作为参考。因 XXXXXXX 垃圾场 正在建设中，计划于 2015 年底启用，暂时引用，待填 埋一区封场钻井集气后再取样检测成分，再行修改确 定。其他类似项目请谨慎使用。表 1-1 原料气组份尸号组份名称单位数值备注1烷%57.3间隔15天三次 取样平均值（下 同）2二氧化碳%37.63氧气%0.54氮气%4.45一氧化碳%0.076硫化氢mg/m31527有机卤代物mg/m3468六甲基二硅氧烷mg/m31.39六甲基环二硅氧 烷mg/m30.210八甲基三硅氧烷mg/m30.111烷八甲基环四硅氧mg/m33.312十甲基四硅氧烷mg/m30.413十甲基环五硅氧烷mg/m30.614十二甲基五硅氧烷mg/m30.215十二甲基环八硅 氧烷mg/m3低于检出线16总硅氧烷mg/m36.117温度C常温18水分饱和1.2 工艺设计参数表 1-2 工艺参数序号份 名称单位设计范围设计值备 注1烷%55,上偏差5,下偏差1055,上偏差5,下偏差102氧 化碳%35,上偏差5,下偏差535,上偏差5,下偏差53氧气%0.5-10.5-14氮气%5,上下偏差各55,上下偏差各55一氧 化碳%0.1-10.1-16硫化氢mg/m30-50000-50007有机 卤代 物mg/m30-5000-5008八甲 基二 硅氧 烷mg/m30-3000-3009八甲 基环 三硅 氧烷mg/m30-1000-10010八甲 基三 硅氧 烷mg/m30-1000-10011八甲 基环 四硅 氧烷mg/m30-2000-20012十甲mg/m30-1000-100基四 硅氧 烷13十甲 基环 五硅 氧烷mg/m30-1000-10014十一 甲基 五硅 氧烷mg/m30-1000-10015十一 甲基 环六 硅氧 烷mg/m30-500-5016氧烷mg/m30-10500-105017水露占八、C最高压力卜， 不高于-13C, 气温低于-8 C 时，露点低于 气温5C最高压力卜， 不高于-13C, 气温低于-8 C 时，露点低于 气温5C1.3 产品气要求 产品气指标见表 1-3 表 1-3 产品气指标序号项目单位指标 数值备注1流量Nm/m320628实际气量随原料气中甲 烷含量的变化而变化Nm/m3859.52甲烷浓 度%963二氧化 碳浓度%1.27满 足GB18047-2000车用压缩天然气标准4氧气%0.13满 足GB18047-2000车用压缩天然气 标准5氮气%W26一氧化碳%0.017硫化氢mg/m30.5满 足 GB18047-2000车用压缩天然气 标准8有机卤代物mg/m3本表中“-”表示低于检出线（下同）9八甲基 二硅氧 烷mg/m310八甲基 环三硅 氧烷mg/m311八甲基 三硅氧 烷mg/m312八甲基 环四硅 氧烷mg/m313十甲基 四硅氧 烷mg/m314十甲基 环五硅 氧烷mg/m315十二甲 基五硅 氧烷mg/m316十二甲 基环六 硅氧烷mg/m317总硅氧 烷mg/m318水露点C常压-34.1满 足 GB18047-2000车用压缩天然气 标准19温度C境 温度101.325KPa, 20 C1.4 产品方案原料气经管道输送至本方案设备的入口，通过本系统 的脱除硅氧烷装置第一台压缩机的一级压缩后脱除有机卤代物与硫化氢装置二级压缩后脱碳 脱氮脱水装置第二台压缩机的一，二，三级压 缩气缸逐级增压至22MPa得到产品压缩天然气。2 技术工艺流程2.1 工艺流程简述来自集气气柜的原料沼气首先进入本系统的入 口连接法兰。启动空气压缩机，待空压机气压满足各 控制气动阀门的工作压力停止。检查各控制气动阀门 工作是否灵活正常。如果异常，系统将会报警及显示 异常部位，请排除。否则系统将启动自动保护程序。 启动第一台沼气压缩机，观察沼气压缩机的冷却，润 滑等仪表是否正常以及报警和显示异常原因，请排查 消除，否则系统启动自动保护程序。前面一切正常后 手动调节入口阀门开启角度，观察流量计计量数值， 调节到改装置的设计处理量并对原料气进行计量，计 量数据存储于流量计和系统数据库两处。原料气经过 一级过滤器，粗步过滤原料气中的水分，粗颗粒杂质， 硅氧烷化合物，本过滤器采用了特需的填料和结构构 造，能够有效过滤5um以上的杂质，大部分水分及硅 氧烷，填料能够拿出处理后重复使用。初滤后进入精 滤器，精滤器内设置精过滤芯与超过滤芯，进一步可 靠去除一部分水分，杂质，硅氧烷。本精过滤芯与超 过滤芯必须定期更换，无法循环使用（正常运行一般 情况下 3 个月更换一次）。精滤后的气体进入本系统的 第一台压缩机的一级压缩气缸，增压至 0.3MPa 后 经过油水分离器除去气体中的油水杂质，然后进入脱 硫处理装置本系统脱硫采用 A,B 两个干法脱硫 塔，塔内装填一定量的本公司改进型的活性炭，与沼 气中的硫化氢在一定的湿度，温度，氧含量，压力等 条件下发生氧化反应，生产单质硫（俗称硫磺）。原 料沼气先由 A 塔塔底进入活性炭吸附床层吸附硫化氢 气体，使之氧化生成单质硫微粒存留于活性炭微孔中 达到去除原料气中的硫化氢。在使用诺干时间后（视 沼气中硫化氢含量的高低，一般 35 个月）活性炭 失效，此时原料沼气由 A 塔切换到 B 塔，不需停机连 续运行。A塔内的活性炭则人工排出，以125375 摄氏度的蒸汽或热空气对吸附饱和的活性炭进行加 热，溶解活性炭微孔中的单质硫，以液态形式从活性 炭中分离开来，经水冷却后得到单质硫（硫磺），可 作为化工原料出售。活性炭则活化再生恢复性能重复 使用。忽略磨耗不计，运行成本几乎为 0。既经济又 环保。故本系统脱硫装置 AB 两塔循环使用完成不间断 的去除沼气中的硫化氢气体工作任务。在本阶段同时 脱除有机卤代物。脱硫气以 0.25-0.3MPa 的压力进入第一台沼气压缩 机的第二压缩气缸内压缩，增压至 0.8MPa 压力，流经 冷却器冷却，经缓冲罐缓冲凝析出部分水，再经过滤 器过滤，从脱碳系统 A 塔塔底进入 A 塔分子筛床层， A 塔底部和顶部的阀门都处于开启状态；净化后气体从 A 塔塔顶流出。 B 塔塔底和塔顶的阀门，均压阀门，真 空再生阀门都处于关闭状态。由于吸附塔经过精密的 计算，保持了脱硫气在塔内的流速及流场的分布规律， 从而保证了脱硫气中二氧化碳气体的可靠吸附；经过 一段时间的吸附后，随着塔内温度的升高，塔内气体 流场的规律变化等因素的影响，分子筛吸附饱和， CO2 气体随同 CH4 气体一起进入后端流程导致 CO2 气体含 量超标而不合格；此时系统自动关闭 A 塔的塔底和塔 顶的阀门，同时开启 B 塔塔底和塔顶阀门及 A 塔塔顶 的泄压阀门，脱硫气从 B 塔塔底进入 B 塔的分子筛床 层吸附 CO2 气体，净化后气体从 B 塔塔顶流出。 A 塔 塔内 0.8MPa 压力经泄压阀向外界泄压到常压后自动 关闭；同时开启 A 塔的真空阀门，真空机组启动工作 抽取吸附于分子筛微孔中的 CO2 气体。抽取完成后， 真空机组停止工作，A塔真空阀门自动关闭，位于A,B 两塔中间的均压阀门自动开启， B 塔塔顶的一部分合 格气进入 A 塔使 A 塔带有一定压力从而为下一个循环 做好缓冲准备；B塔经过一段时间的吸附后饱和，净 化气不在合格，系统自动切换回 A 塔吸附。由此周而 复始往复循环的交替工作，完成CO2气体去除任务。 本方案抽取后的 CO2 气体纯度达到 98.3%，可以收集 再利用，本装置为直接排放大气中。本方案脱碳系统的分子筛采用国产上海嘉定分子 筛，经本公司与分子筛厂家在原来的基础上改变配方 优化，专利所有权属两家共同。分子筛经过一段时间 的使用后，性能将会降低，（一般在 6个月左右，具 体视原料气的影响而有些差距）此时应停机2-4小时， 把 A,B 塔内的分子筛放出来，新的（或活化后的）分 子筛重新装填塔内重复使用。分子筛装回后，启动真 空机组抽取进入系统内的空气，不需要购买N2置换。 失效或性能降低的放出来的分子筛经 400450 摄 氏度温度翻炒去除杂质，从而得以活化恢复原有性能 重复使用，运行成本极低，忽略磨耗不计，几乎为 0 成本，既经济又环保；且价格便宜，容易获得。0.75-0.8MPa 压力的脱碳气经过滤器过滤后进入 本系统的第二台沼气压缩机第一压缩段的气缸内压 缩， 本级压缩段分两个气缸， 一级气缸由入口 0.75-0.8MPa 增压至 1.6MPa, 经冷却后进入二级气缸 增压至3. 2MPa压力再次冷却进入分离器（本压缩段由 于压力较高，温度较高，故采用有油润滑。后面相同） 分离润滑油油雾及产生的机械磨粒。第一压缩阶段后 3.2MPa 压力的脱碳气进入第二压缩段的一级气缸再 压缩至 6.4MPa 压力，冷却后进入二级气缸再次压缩至 12MPa 压力，再次冷却除去油雾及机械杂质。第二压 缩段 12MPa 压力的脱碳气进入第二台压缩机的第三压 缩段一级气缸继续增压 16MPa 压力，再次冷却进入二 级压缩气缸增压到 22MPa, 冷却除去油雾和机械杂质 得到产品压缩天然气CNG。加臭后用专用CNG软管输 送至 CNG 长管拖车外运。2.2 物料平衡表2-1 物料平衡表（按 1500Nm/h 计算）气体 组份原料气产品气排放气%Nm3%Nm3%Nm3甲烷57.3