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啤酒废水处理厂沼气发电与余热利用系统[2]

来源: 2009-05-03 04:33:00
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[导读] 2.3沼气发电机组及余热利用装置 沼气发电机组是沼气燃烧发电设备,为了提供沼气燃烧过程中的能源利...

    2.3沼气发电机组及余热利用装置

    沼气发电机组是沼气燃烧发电设备,为了提供沼气燃烧过程中的能源利用率,对沼气发电机组的高温烟气和冷却水余热进行余热利用,可以通过换热器、余热锅炉或溴化锂吸收式冷热机组进行余热利用,在获得电能输出的同时,获得蒸汽、高温热水或采暖冷热源输出。

    (1)沼气发电机组:可为工程选配最佳的国内外各大品牌燃气发电机组配置,发电功率从100-1000kW之间,发电效率达到40%,具备并网运行和孤岛运行模式,可以保证不同条件下发电量的平稳输出。

    (2)余热利用装置:可根据工程所在地的实际用热需求,确定最佳的余热利用方案。通过余热锅炉产生高达3公斤压力的蒸汽,或产生95℃高温热水,或产生采暖冷热源(7℃冷水/55℃热水)。蒸汽和高温热水可用于污水处理厂厌氧反应保温热源,也可作为啤酒厂的生产性热源;采暖冷热水通常作为办公楼或生产厂房的暖通热源。采用余热利用装置后,可以使沼气燃烧发电利用的综合热效率达到80%以上。

    2.4电力输出控制装置

    由于啤酒厂和污水处理厂生产过程中的用电量大,可以完全消耗掉沼气的发电量,因此无需将沼气所发电量输送到公用电网上去,应以内部消化为主。在这方面,有两种利用途径可供用户选择:

    (1)一种是将发电机组输出并到厂内供电回路上,对此可以提供包括并网控制柜、计量柜、微机保护柜在内的电力输出控制装置。

    (2)另一种是对某用电设备或回路采用双电源供电输出:在发电机组正常工作情况下,利用沼气发电量;当沼气发电机组停机时,采用原有的供电回路,以提高系统的可靠性。

    2.5系统监测与控制设备

    采用数据通讯的方式,将沼气收集、净化处理、发电机组以及电/热输出系统中的状态参数传输到上位机中,实现对整个系统的状态监测以及紧急停机控制功能。此外还可以形成利用沼气量、输出电量、削减温室气体排放量等计量数据,用于申报CDM项目。

    本系统的硬件组成包括:通讯电缆(光缆、同心电缆或双绞线)、与PLC子站的通讯接口、上位机通讯接口以及工控机。本系统软件为组态人机界面。

    三:沼气发电系统(500kW)的技术经济性指标

    3.1啤酒厂及污水处理厂基本参数

    适用于500kW发电功率(发电机组铭牌功率)规模的啤酒厂及其污水处理厂规模和有关参数见下表。

 

指标

参数

数值

啤酒生产能力

啤酒产量

20万吨/年

污水处理厂

废水指标

日处理废水量

6000 t/d

CODCr

1200~4500mg/L

BOD5

700~2500mg/L

废水处理参数

UASB容积

1800 m3

容积负荷

8.5kgCOD/(m3·d)

产气能力

日产沼气量

5500m3

 

    3.2沼气发电系统性能参数

    针对上述规模的啤酒厂及其污水处理厂,相应的沼气收集和发电系统的主要技术参数和性能见下表。

 

指标

参数

数值

沼气收集能力

沼气收集流量

300m3/h

沼气净化与预处理指标

净化前硫化氢浓度

<4000 mg/m3

净化后硫化氢浓度

20mg/m3

脱水后沼气相对湿度

<80%RH

过滤后沼气中颗粒物粒径

<3μm

沼气增压后压力

2-30kPa

沼气温度

<40℃

火炬燃烧流量范围

30-300 m3/h

火炬燃烧效率

>99%

发电量指标

额定发电功率

450kW

年发电运行小时

7000h

满负荷年发电量

315万kW.h

余热利用量指标

蒸汽产生量

0.4t/h@0.3MPa

高温热水

3.0t/h@95℃

暖通热源(溴化锂冷热机组)

50万kcal/h

硫回收指标

年回收单质硫

10吨

环保指标

年减排SO2

6吨

年减排温室气体

1.6万吨

 

    3.3沼气发电系统经济性分析

    将上述规模的沼气发电系统的投资成本和运行效益列于下表中。

    表3经济分析表

 

指标

内容

价格(万元)

项目建设费

沼气收集系统(管道总长200米

35

脱硫装置

62

沼气预处理装置

68

沼气火炬

35

500kW沼气发电机组

120

配电及电力输出控制设备

26

系统监控设备

17

管道、电缆等材料费

28

项目建设费

34

项目准备费

15

合计

440

沼气发电及余热回收的经济收益

沼气发电

扣除自用电(小于35kW)后的满负荷年发电量

290万kW.h

年节省电费总额(1元/kW.h)

290万

蒸汽

余热利用的年产生蒸汽量

2800吨

蒸汽价值(120元/吨)

33万

热水

余热利用的年产生高温热水量

21000吨

热水价值(12元/吨)

25万

暖通热源

余热利用的年供应暖通热量

350000万kcal

暖通热量价值

105万

CDM项目温室气体减排交易

年减排温室气体量

1.6万吨

年减排交易金额(9美元/吨)

100万元人民币

 

    本项目劳动定员为5人。

    项目运行期间的消耗品主要是发电机组润滑油,此外还有过滤器芯体等定期更换部件,损耗件年费用低于10万元。

    综合考虑项目的投资金额、经济效益和运行成本,在仅考虑发电利用情况下的项目回收期在3-4年之间,因此沼气发电项目具有很好的投资建设价值。

    企业简介:

    南京顺风—派尼尔空气和气体净化设备有限公司是由南京压缩机股份有限公司和美国PIONEER空气系统公司共同出资组建的中美合资企业。公司致力于环保方面气体回收利用的设备制造及工程成套,气体回收利用主要包括:二氧化碳回收利用、沼气回收发电、垃圾气回收、煤层气回收等气体回收利用。

 

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