沼气发电单元方案.doc

PAGE 20 第六章 沼气发电单元 一、工艺流程说明 沼气发电单元包含发电前处理、火炬系统、发电机设备、余热利用设备。 系统气源为原料发酵产生的沼气，沼气含甲烷浓度为60%，沼气量为12300 m3/d，来气温度约为40℃，含湿量约100%@40℃，来气压力约为0~3kpa。来气经过发电前处理设备进行脱水、升压、去除杂质，以满足发电机燃气需求。通过管道输送到发电机进行发电，产生电能满足全场需求，剩余电能并网。发电过程当中产生的热烟气，缸套冷却水通过余热利用系统进行余热利用，用于给发酵罐进行升温加热。 6.1沼气发电前处理 沼气发电前处理设备是沼气发电工程中的一个重要设备，该设备不仅用于实现对沼气的脱水、稳压、去除杂质、安全保护等功能，同时还是沼气储存系统与发动机之间的燃气输送桥梁。因此发电前处理设备具备以下功能： 降低气体的露点温度，减少水蒸气含量； 降低粉尘等固体杂质的含量； 自动增压和超压保护功能，稳定系统气体的出口压力、温度和流量； 在线监测、报警功能，保证系统安全可靠的长期运行； 全自动运行，具备自身数据采集、显示和远程通讯的功能。 发电前处理设备主要由阻火器、除湿冷凝设备、汽水分离器、升压风机、精密过滤器等组成，同时，还包括连接的管道、阀门、测量仪表及控制调节设备。 6.1.1前处理技术指标 前处理系统按照最大处理12300Nm3/d沼气设计。2台风机采用一用一备配置。对于本沼气发电项目，在稳定运行状况下，前处理系统在给定的入口条件下，出口的技术指标如下表： 名称 系统入口 系统出口 下限 上限 处理流量 － － 1230～12300Nm3/d 甲烷 60% － － 二氧化碳 － － － 水蒸气（RH） － 100% < 50%@40 压力 0kPa 1 kPa 3～10kPa 温度 － ≤40℃ ≤40℃ 粉尘粒径 0 <100μm < 1μm 由于从发酵罐过来的沼气不能满足发电机组长期稳定运行的要求，因此项目采用了压力控制、流量控制、温度控制、湿度控制、粉尘控制等工艺，并有保证这些工艺能够顺利实施的辅助工艺，如安全防护、自动控制等工艺，具体描述如下。 6.1.2前处理工艺介绍 1、 压力控制工艺 前处理系统入口的沼气气压力为0～5KPa，考虑到安全性和经济性，出口压力在满足发动机要求的情况下要尽可能的小，这样可以保证安全、降低电机功率，节省运行成本。发动机组要求前处理系统的出口压力达到3～10KPa，考虑系统自身的压降，因此，抽气机的升压能力要达到20KPa。 升压风机采用变频控制。来自前处理系统的出口压力信号通过PLC自动调节变频器的输出电流从而控制风机转速，保证供气压力稳定。 本系统采用两台升压风机，正常情况下，升压风机一用一备。 2、 流量调节工艺 气体流量的控制是通过调节系统出口压力来实现的。以供气压力为反馈信号，控制流量的调节，满足在稳定供气压力下不同发电机组用气量的输出要求。当前处理系统的处理量与发电机组的耗气量不匹配或启动调试时，前处理系统出口的气体可以通过再循环回到系统入口。 由于采用变频技术，可以确保单机实现在20～100%负荷范围的流量调节。 正常情况下，风机的出力为512.5 Nm3/hr，总出力为1025 Nm3/hr。方案选择升压能力为20KPa，额定转速为970rpm的风机，适配的电动机功率为5.5kW。 3、 湿度与温度控制工艺 发电机要求在≤40℃范围内，保证系统的出口的相对湿度小于50%。来气为饱和湿度其含湿量大于发电机要求，因此，前处理系统必须有除水工艺。 项目采用成熟的电制冷技术。由制冷机组产生的冷媒水进入冷凝器，将进来的沼气（≤40℃）降低到12~15℃，通过风机加压升温然后在前处理系统出口的沼气温度25～40℃，其相对湿度小于50%。 需要的制冷量为24.74kW。制冷机组通过采集回水温度，能够自动调节输出的冷量,这样将大幅度节省运行费用。 冷凝器为管壳式换热器，沼气气体在冷凝器的压力损失小于2kPa。冷凝器自身设有汽水分离器，可以将冷凝器产生的大部分液态水去除。同时在冷凝器后增加汽水分离器，用于将冷凝后没有及时分离的液态水去除，以保证冷凝水分离效果。 通过先除湿，然后自然升温，可以达到温度调节，降低运行费用的目的。 4、除尘工艺 在系统入口采用初级过滤器，将10um以上的杂质过滤去除，从而达到保护后续设备的目的。 在系统出口采用精密过滤器，能够去除1um以上的杂质，从而达到发电机组对的进气要求。 过滤器为大面积、微压降设计。过滤器前后设有压力表。过滤器的设计初始压力损失为2kPa，当粉尘含量逐渐积累时，过滤器前后的压差将逐步加大。当压差超过设定值时，为了降低运行的电耗，建议更换过滤器滤芯。 本系统采用两台精密过滤器，一用一备，检修时可以通过切换进行过滤器滤