填埋氣發(fā)電利用技術的開展，主要受到填埋氣產(chǎn)量的限制，在填埋氣產(chǎn)量較大，發(fā)電機組發(fā)電量較為可觀的情況下，填埋氣發(fā)電具有經(jīng)濟上的可行性。在開展發(fā)電利用技術中，填埋場管理尤其是填埋作業(yè)覆蓋和填埋氣收集系統(tǒng)的完善對填埋氣產(chǎn)量具有較大影響，除此之外，填埋氣產(chǎn)量預測和發(fā)電機組是非常重要的兩方面，在此進行簡單闡述。
填埋氣預測
垃圾填埋的填埋氣產(chǎn)量較為可觀，因此一般大型填埋場都可以進行填埋氣收集發(fā)電利用。國外資料顯示，每噸濕垃圾產(chǎn)生填埋氣的量可達到200～400m3；國內實測資料顯示，每噸垃圾產(chǎn)生填埋氣的量為110～140m3。
表1 國內填埋場填埋氣產(chǎn)量實測數(shù)據(jù)
| 填埋場名稱 |
產(chǎn)氣率(m3/t) |
產(chǎn)氣壽命(a) |
甲烷產(chǎn)率變化系數(shù)(a-1) |
平均氣體產(chǎn)生率(m3/(t*a)) |
| 杭州天子嶺 |
140.46 |
23 |
0.043 |
6.11 |
| 廣州大田山 |
127.98 |
18 |
0.056 |
7.11 |
| 廣州李坑 |
115.49 |
16 |
0.063 |
7.22 |
| 廣州興豐 |
121.74 |
18 |
0.056 |
6.76 |
| 香港翠谷 |
111.12 |
17 |
0.059 |
6.54 |
| 上海老港 |
137.34 |
22 |
0.045 |
6.24 |
國外研究與工程設計中主要采取三種方式對生活垃圾衛(wèi)生填埋場填埋氣產(chǎn)量進行預測:模型估算法、實驗模擬法和現(xiàn)場測試法(包括小范圍中試和實際填埋場測試)。模型估算法可以從產(chǎn)氣的動力學上描述垃圾降解這一整個過程，因而受到廣泛重視。
產(chǎn)氣量的模型包括統(tǒng)計模型和動力學模型。統(tǒng)計模型比如：IPCC模型：采用垃圾中有機物分解的化學計量方程式來確定CH4產(chǎn)量的化學計量式模型。有機碳模型：假設1kg有機碳可以轉化成1.867L填埋氣（CH4+CO2）。建立在質量守恒定律基礎上的COD估算模型:假設垃圾中的COD值等于產(chǎn)氣中甲烷燃燒的耗氧量, 垃圾有機物中的1gCODcr可產(chǎn)生0.35L體積的CH4。工程上通常采用K值經(jīng)驗系數(shù)法，即K=526.5L CH4/（1kg可生物降解揮發(fā)性固體）。EMCON模型：該模型把垃圾中的有機物分為三部分：容易降解的有機物；中等程度降解的有機物；較慢降解的有機物。每一種有機物都有其產(chǎn)氣曲線,其輸入項為垃圾量、成分、含水率以及產(chǎn)氣滯后時間和轉化時間(可降解的物質轉化為生物氣所需的時間)。三種不同的有機物的轉化量之和就是總的垃圾填埋氣的產(chǎn)氣量。
動力學模型比如：Gardner動力學模型：該模型可以計算出某垃圾填埋場各年以及累積的CH4產(chǎn)生量，為填埋場CH4的收集和利用提供設計依據(jù)。Marticorean動力學模型：該模型是填埋場產(chǎn)甲烷的一級動力學方程式,其應用的前提是認為填埋場中的垃圾是按年份分層填埋的。模型中增加了描述垃圾產(chǎn)氣周期的參數(shù)，并且假設垃圾產(chǎn)氣量隨時間按照指數(shù)規(guī)律遞減。Scholl Canyon模型：該模型假設經(jīng)歷一段可以忽略的時間后，填埋氣的產(chǎn)生速率迅速達到它的最大值,而這段時間主要用來建立起厭氧環(huán)境和微生物的生長。隨后產(chǎn)氣速率遵循一級動力學，反應速度隨可降解的有機底質的減少而降低，這些可降解的有機底質可由余下的甲烷潛能來度量。landGEM模型：該模型也假設產(chǎn)氣速率遵循一級動力學，要求已知垃圾填埋年限、甲烷含量等因素，如不特別指出即按典型垃圾成份處理。
在模型實際運用中，一般有如下結論：
1）一般填埋氣產(chǎn)氣總量預測采用統(tǒng)計模型，而填埋氣產(chǎn)氣速率預測采用動力學模型。
2）采用動力學模型一般都是遵循一級動力學原理進行。
3）這些模型都已用在國內較多填埋場產(chǎn)氣量預測中，預測效果良好。
發(fā)電機組
對甲烷含量約50％的填埋氣，填埋氣低位熱值在17.91兆J/Nm3。選用合適的沼氣內燃發(fā)電機，發(fā)電量可達1.85度/Nm3。因此填埋氣發(fā)電利用過程中除了產(chǎn)氣量以外，另一個重要技術就是發(fā)電機性能?！?/p>
目前我國目前在運行的絕大多數(shù)填埋氣發(fā)電機組均采用進口設備，比較著名的有GE能源的顏巴赫，DEUTZ，CAT等。近年來國內也出現(xiàn)一些廠家，如勝利動力、啟東寶駒、濟南柴油等，其開發(fā)的設備性能也取得了一定的進步。但是進口機組來自幾十年燃氣發(fā)電機組專業(yè)制造廠商，在填埋氣發(fā)電上經(jīng)驗豐富，國產(chǎn)機組目前處在起步階段[3]，因此相比國外著名品牌，目前在發(fā)電效率、填埋氣適應性和排放指標上仍存在一定差距：
1）發(fā)電效率：好的進口機組發(fā)電效率可以高達42~43%，一般處在38~40%，而國產(chǎn)機組效率僅為32~36%。
2）填埋氣適應性：填埋氣在進入發(fā)電機組前一般要經(jīng)過脫硫、除濕、過濾等預處理，進口機組對填埋氣質量和數(shù)量的適應性上相對更佳。
3）排放指標：國外對環(huán)保、污染物排放要求較高，因此進口機組一般配備專利的低排放控制系統(tǒng)，NOx排放較低。
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