餐廚垃圾制沼氣凈化后返供城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)的技術(shù)方案

譚麗娜 李新強

摘? 要：介紹當(dāng)前餐廚垃圾的處理方式。以某市餐廚垃圾處理項目為例，探討餐廚垃圾制沼氣凈化后返供燃?xì)夤芫W(wǎng)的技術(shù)方案：從數(shù)據(jù)采集分析、工藝流程優(yōu)化、報警系統(tǒng)及遠(yuǎn)傳監(jiān)控系統(tǒng)運用等多方面進(jìn)行探討，達(dá)到節(jié)省能源、廢物利用的目的。

關(guān)鍵詞：餐廚垃圾;沼氣凈化;數(shù)據(jù)分析;工藝流程;監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號：TU996.6+2? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）09-0137-02

Abstract： Introduce the current disposal methods of kitchen waste. Taking the kitchen waste treatment project in a city as an example， this paper discusses the technical scheme of returning to gas pipe network after biogas purification from kitchen waste： discussed from the aspects of data collection and analysis， process optimization， alarm system and remote monitoring system， to achieve the purpose of energy saving and waste utilization.

Keywords： kitchen waste; biogas purification; data analysis; technological process; monitoring system

餐廚垃圾主要的特點在于含水率、含鹽量與有機(jī)物含量高，存在有病原菌和病原微生物，容易發(fā)酵、腐爛、變質(zhì)。傳統(tǒng)的處理方式是集運到垃圾填埋廠進(jìn)行預(yù)處理、消毒后填埋地下。這種方式缺點在于需要占用大量的土地，且在處理的過程中會出現(xiàn)滲濾液體，處理不當(dāng)會造成土壤及水資源污染。隨著社會的不斷發(fā)展、科技不斷的創(chuàng)新，餐廚的處理方式不僅限于填埋處理，當(dāng)前餐廚垃圾處理的新型方式為中溫、濕法、兩相、連續(xù)式厭氧消化處理工藝。該工藝的優(yōu)勢：（1）經(jīng)過厭氧消化后生成的沼氣可以發(fā)電;（2）經(jīng)過厭氧消化后得到有機(jī)肥料;（3）經(jīng)過厭氧消化后有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成甲烷等氣體，可以二次利用，并實現(xiàn)垃圾減量化。

1 工程概況

某市餐廚垃圾處理項目日均生產(chǎn)沼氣量為1.5×104 m3/d，經(jīng)過凈化提純后生成產(chǎn)品氣，需要反供城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)。產(chǎn)品氣容積成分包括：甲烷約為96%，二氧化碳約為3%，氧氣約為0.5%，硫化氫含量約為10ppm。產(chǎn)品氣的輸出壓力為0.52～0.6MPa，溫度為25℃～45℃，流量為0～470N m3/h，高位發(fā)熱量≥31.4MJ/m3（以甲烷含量換算在101.325kPa，20℃時實際熱值>35MJ/m3）。產(chǎn)品氣的質(zhì)量達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)GB17820-2018《天然氣》規(guī)定的“二類氣”標(biāo)準(zhǔn)。目前，某市在役城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)上游氣源來自兩處不同產(chǎn)地，其燃?xì)饨M分也不同。本文對沼氣凈化后如何接入燃?xì)夤芫W(wǎng)進(jìn)行技術(shù)方案探討。

2 現(xiàn)狀城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)數(shù)據(jù)采集分析

某市在役城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)上游氣源來自兩處不同產(chǎn)地，其燃?xì)饨M分及物理特征也不同。本文以A、B組分分別進(jìn)行介紹。A組分與B組分天然氣及物理特征見表1。

根據(jù)表1資料顯示：城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)有兩種不同氣源混入，混入后的管網(wǎng)在不同區(qū)域其溫度、壓力、組分及熱值也不同。沼氣凈化后的成品氣若要接入城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)，首先需要確定接入點位置，其次需要采集接入點附近區(qū)域的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

根據(jù)餐廚垃圾處理廠選址，確定接入點位于管網(wǎng)的045區(qū)。根據(jù)2019年9月的監(jiān)測報告，接入位置處于045區(qū)的數(shù)據(jù)符合相關(guān)規(guī)定。2019年9月監(jiān)測報告（見表2）。

根據(jù)表2監(jiān)測報告顯示：管網(wǎng)045區(qū)的燃?xì)獾臀粺嶂翟?7.66MJ/m3，沼氣凈化后成品氣的熱值為35MJ/m3與現(xiàn)狀管網(wǎng)045區(qū)低位熱值相比略有偏低。由于接入點位置045區(qū)近期及遠(yuǎn)期規(guī)劃均為商住用地，目前已接入管網(wǎng)的部分下游用戶均為商業(yè)及居民用氣，其對燃?xì)獾臒嶂蹈叩筒o特殊要求，故判定該區(qū)域位置可以實施管網(wǎng)連接。若接入點附近為工業(yè)用地，且生產(chǎn)工藝需要較高的熱值及穩(wěn)定性，則需重新評估該方案的可行性。

3 沼氣凈化成品氣工藝流程優(yōu)化

本項目設(shè)計方案主要優(yōu)化產(chǎn)權(quán)分界點下游區(qū)域工藝流程，上游區(qū)域為現(xiàn)狀工藝流程，合格的產(chǎn)品氣從產(chǎn)權(quán)分界處進(jìn)入調(diào)壓計量裝置，經(jīng)過調(diào)壓計量后進(jìn)入止回裝置（止回閥）從而進(jìn)入城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)。調(diào)壓計量裝置包括：進(jìn)氣控制閥、過濾器、防爆電磁閥、調(diào)壓器、流量計、出氣控制閥，在調(diào)壓器與流量計前后各設(shè)置一處壓力表，進(jìn)行壓力監(jiān)測。

根據(jù)成品氣的輸出參數(shù)進(jìn)行合理選用調(diào)壓計量設(shè)備的選型參數(shù)。調(diào)壓器進(jìn)口壓力為0.5～0.7MPa，出口壓力為0.2～0.4MPa，額定流量為800m3/h，調(diào)壓器前后各設(shè)置一處壓力傳感器。流量計公稱壓力為1.6MPa，額定流量為800m3/h，配溫度、壓力補償儀及整流器。

防爆電磁閥需預(yù)留220V消防電源與后期安裝的可燃?xì)怏w探測器進(jìn)行聯(lián)動。壓力表應(yīng)選用彈簧壓力表，進(jìn)口控制閥門處安裝壓力表量程為0～1.0MPa，出口控制閥門處安裝壓力表量程為0～0.6MPa為宜。

在調(diào)壓計量裝置下游設(shè)置止回閥，防水處理。在止回閥的前后各設(shè)置一個控制閥，安裝時需注意氣流方向與設(shè)備標(biāo)定的安裝方向相同，避免城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)內(nèi)較高壓力的天然氣回流而損毀燃?xì)庠O(shè)備，確保燃?xì)庠O(shè)備的安全。沼氣凈化成品氣返供城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)工藝流程見圖1。

4 報警系統(tǒng)及遠(yuǎn)傳監(jiān)控系統(tǒng)運用

調(diào)壓計量裝置頂部需設(shè)置防雨罩棚，在棚頂安裝兩處可燃?xì)怏w探測器，用于檢測可燃?xì)怏w泄漏。探測器通過耐火電線電纜連接至控制器并與防爆電磁閥聯(lián)動?？刂破靼惭b在沼氣站內(nèi)的消防控制中心，防爆電磁閥安裝在調(diào)壓計量裝置上游。

調(diào)壓計量裝置附近需設(shè)置1臺防爆型數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳裝置（數(shù)據(jù)采集控制器），對調(diào)壓器前后的壓力信號和流量計的壓力、溫度、流量信號進(jìn)行監(jiān)控，并遠(yuǎn)傳至沼氣站的PLC控制柜。PLC控制柜帶有觸屏液晶文本顯示，具備參數(shù)設(shè)置、查詢、保存功能。PLC編譯器具備PROFIBUS-DP外接通訊接口，可將各項工藝參數(shù)實時上傳至沼氣站內(nèi)PLC控制柜。燃?xì)夤纠肧CADA系統(tǒng)經(jīng)由DTU通訊將沼氣站內(nèi)的PLC控制柜的工藝數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳至搶險控制中心。如遇突發(fā)事件，可以緊急聯(lián)系巡檢人員進(jìn)行現(xiàn)場控制。

5 注意事項

5.1 防雷防靜電

防雷方面：調(diào)壓計量裝置在沼氣站所屬的防雷范圍內(nèi)，故不用考慮設(shè)備的防雷問題。架空管道的壁厚不小于4mm。防靜電方面：在調(diào)壓計量裝置基礎(chǔ)底部四周預(yù)埋扁鋼。進(jìn)氣管道與出氣管道均采用圓鋼與扁鋼進(jìn)行搭接。焊接處需進(jìn)行防腐處理，管道的接地電阻值不得大于10歐姆。調(diào)壓計量裝置采用法蘭連接，在連接部位的兩端應(yīng)采用截面積不小于6mm2的金屬導(dǎo)線進(jìn)行跨接。

5.2 管道施工方式及安全措施

經(jīng)過調(diào)壓計量后的成品氣管道優(yōu)先選擇埋地敷設(shè)。沼氣站內(nèi)管道包括：雨污水管、給水管、消防水管、沼氣管（多組）等。埋地管道優(yōu)先選用鋼管或聚乙烯管。由于可敷設(shè)位置有限，實際施工時需滿足《大中型沼氣工程技術(shù)規(guī)范》GB/T51063規(guī)范的凈距要求。埋地?zé)o位置時，也可采用架空敷設(shè)，架空管道與其他管道的凈距需滿足《工業(yè)企業(yè)煤氣安全規(guī)程》GB6222規(guī)范的凈距要求。成品氣管道需沿耐火等級不低于二級的不燃燒實體墻進(jìn)行敷設(shè)，滿足后期巡檢維護(hù)要求。市政管網(wǎng)接入點位置需設(shè)置一處埋地閥井。該閥井位于用地紅線外，便于巡檢人員及時維護(hù)與搶修。

5.3 管道加臭的具體要求

管道加臭的位置由產(chǎn)權(quán)單位之間進(jìn)行協(xié)商確定。本次技術(shù)方案約定為調(diào)壓計量前進(jìn)行加臭處理。城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿纼?nèi)的加臭劑為四烴噻吩，且加臭劑含量不低于15mg/m3。供氣單位在成品氣接入調(diào)壓計量前進(jìn)行加臭，加臭量應(yīng)滿足《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》GB50028要求，加臭劑的最小用量應(yīng)符合：無毒燃?xì)庑孤┑娇諝庵?，達(dá)到爆炸下限的20%時應(yīng)能察覺。

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