從垃圾填埋氣中凈化回收甲烷應用技術(shù)
2006 年8月,四川亞聯(lián)高科技有限責任公司成功采用自主研發(fā)的變壓吸附氣體分離技術(shù)(PSA),從垃圾填埋氣中凈化回收甲烷,生產(chǎn)壓縮天然氣直接用于機動車燃料,目前該濃縮甲烷工業(yè)裝置已成功運行,各項技術(shù)指標均達到業(yè)主要求。這是我國第一套變城市生活垃圾為綠色能源的環(huán)保項目。
該工業(yè)裝置每小時處理垃圾填埋氣量500立方米,凈化后的氣體甲烷純度達90%,回收率達90%,能將濃縮甲烷氣直接壓縮,做為機動車燃料供用戶使用,且裝置投資小,自動化程度高,能耗小,環(huán)保效益和經(jīng)濟效益顯著。
垃圾填埋場產(chǎn)生的沼氣主要成份為CH4、N2、CO2及H2O,其它微量雜質(zhì)多達140多種,凈化難度大,若直接排放將造成嚴重的環(huán)境污染。在國內(nèi),同濟大學、重慶大學等院校也在開展采用濕法回收利用垃圾沼氣的基礎(chǔ)研究。
亞聯(lián)高科開發(fā)的此項技術(shù),針對垃圾填埋場產(chǎn)生的沼氣CH4、N2分離困難,特別針對N2含量高,水份含量高等的問題,開發(fā)出專用吸附劑,有效提高的CH4、N2分離,從而達到提高的CH4純度和收率。
此項技術(shù)的開發(fā),使得沼氣的應用有了更為廣泛的領(lǐng)域。此技術(shù)可適用于垃圾填埋場、污水處理站、沼氣站等所產(chǎn)生的沼氣,針對不同的沼氣氣源,采用不同的工藝路線和吸附劑,有效濃縮甲烷。部分類型的沼氣經(jīng)濃縮可以獲得98%的甲烷以及同時獲得95%左右的二氧化碳,收率可達到95%以上。
垃圾填埋場產(chǎn)生的沼氣成份復雜,凈化困難,但同時也應注意到垃圾沼氣也是一種可回收利用的能源。目前世界上共有20多個國家的500多個垃圾填埋場進行垃圾沼氣的回收利用,但主要是將垃圾沼氣脫水用于內(nèi)燃機發(fā)電或燃料產(chǎn)生蒸汽。
為了進一步提高沼氣的使用價值,變廢為寶,國內(nèi)外利用濃縮凈化技術(shù)把沼氣改進成高熱值的生物質(zhì)甲烷,并將其用到天然氣應用的相關(guān)領(lǐng)域。天然的沼氣熱值和轉(zhuǎn)化率較低且應用范圍受限,而利用濃縮凈化使沼氣變成高熱值的甲烷,并將此甲烷作為天然氣的直接替代物,用于城市煤氣以及以天然氣為燃料的交通運輸設(shè)備中,現(xiàn)已成為國外沼氣行業(yè)開發(fā)應用的新方向。[1]
天然的沼氣是一種低熱值氣體,使用極其有限,一些國家現(xiàn)有的沼氣工業(yè)主要將沼氣應用于改良的鍋爐與發(fā)動機使其產(chǎn)熱或發(fā)電,作為能源供當?shù)赜脩粝M。而沼氣經(jīng)濃縮凈化后則可提高成分中甲烷的相對含量,其熱值增加,濃縮后的沼氣通常稱為生物質(zhì)甲烷。目前在國外主要是作為一種新型的能源用于管網(wǎng)供能或作為機動車燃料。
國外生物質(zhì)甲烷的主要用途:沼氣改良成生物質(zhì)甲烷,使沼氣的用途擴大許多。由于本質(zhì)上生物質(zhì)甲烷與天然氣很相似主,當前美國將生物質(zhì)甲烷用于天然氣應用的相關(guān)領(lǐng)域,包括民用氣體裝置、商業(yè)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)氣體設(shè)備以及天然氣機動車輛。
沼氣改良成管網(wǎng)供能質(zhì)量要求的甲烷就能級天然氣管網(wǎng)輸送成為民用燃料,或商業(yè)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的氣體燃料;沼氣經(jīng)凈化、壓縮或液化,就可作為機動車燃料。因此生物質(zhì)甲烷作為機動車燃料的用途和潛力最大。
我國沼氣利用還集中在供熱和發(fā)電,生產(chǎn)設(shè)施規(guī)模小且不集中[2],但隨著觀念的轉(zhuǎn)變,沼氣開發(fā)技術(shù)的成熟,以及天然氣利用的帶動,生物質(zhì)甲烷用于機動車燃料的有著廣闊的應用前景。
四川亞聯(lián)高科技有限責任公司開發(fā)的利用變壓吸附氣體分離技術(shù)(PSA),從沼氣中回收濃縮甲烷,使得沼氣作為新型能源的應用有了實質(zhì)性的進展。

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