生活垃圾卫生填埋场填埋气制燃气项目技术方案最新范本模板.docx
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生活垃圾卫生填埋场填埋气制燃气项目技术方案最新范本模板
＊*市生活垃圾卫生填埋场填埋气制燃气项目
技术方案
编制:
校对：
审核:
1。
项目概述...。
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1.1。
项目名称。
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装置名称.。
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项目基本情况.。
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4.原料气条件。
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5.产品气指标《城镇燃气分类和基本特性GB/T13611—2006》..。
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设计规程、规范和标准。
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工艺方案选型.。
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2.1.工艺流程简图。
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工艺流程简图.。
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2.3.系统简介.。
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罗茨风机.。
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2.干式脱硫.....。
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2.3.3。
双皮膜储气柜。
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4.原料气压缩机。
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2.3.5.PSA脱碳系统。
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2.3.6.吸附剂....。
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2。
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7。
控制系统及控制软件.。
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3.装置配置清单及价格。
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1。
项目概述
1。
1.项目名称
浏阳市生活垃圾卫生填埋场填埋气提纯制城镇燃气项目
1.2.装置名称
沼气变压吸附回收甲烷装置（5-1—3VPSA）
1.3。
项目基本情况
本装置是以浏阳市生活垃圾填埋场产生的填埋气为原料，采用变压吸附技术，通过利用吸附剂的选择吸附,一次将原料气中的除CH4、N2、O2以外的杂质吸附掉，直接分离出CH4，其质量要求达到《城镇燃气分类和基本特性—GB/T13611—2006》天然气12T3号试验气技术指标要求的燃气产品气，经储气柜缓冲后送出界区.
1。
4.原料气条件
本装置以垃圾填埋气为原料，采用5-1-3VPSA流程变压吸附CH4提纯技术，从垃圾填埋气中提纯分离出满足《城镇燃气分类和基本特性—GB/T13611—2006》天然气12T3号试验气的合格生物质燃气，然后经管道输送至用气终端。
解析气主要成分为CO2，直接高点放空。
原料气性能指标
CH4：
≥50％
CO2：
≤46.71％
N2:
≤2。
59％
O2：
≤0.7％
H2S：
≤500ppm
气体流量：
≤12000m3/d（标态）
温度：
30～40℃
1.5。
产品气指标《城镇燃气分类和基本特性GB/T13611—2006》
CH4≥91%
H2S≤6mg/m3
CO2≤3％
水露点≤—20℃
压力0。
35MPa
温度：
20～40℃
1.6。
设计规程、规范和标准
符合现行使用的有关国家标准以及部颁标准,使用标准和规范包括（不限于）：
《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB12348-2008）Ⅱ类标准
《城镇燃气设计规范》（GB50028—2006）
《原油和天然气工程设计防火规范》（GB50183—2004）
《输气管道工程设计规范》（GB50251-2003）
《工业与民用电力装置的接地设计规范》（GBJ65—83）
《工业企业噪声控制设计规范》（GBJ87-85）
《天然气集输管道施工及验收规范》（SY/T0466—2010）
《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058—2000）
《爆炸性气体环境用电气设备第1部分：
通用要求》（GB3836.1-2000）
《爆炸性气体环境用电气设备第2部分：
隔爆型》（GB3836.2—2000）
《爆炸性气体环境用电气设备第3部分：
增安型》（GB3836.3-2000）
《电气设备安装工程施工及验收规范》（GB50258—96）
《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）
《钢制压力容器》GB150-2011
《机电产品包装通用技术条件》GB/T13384-92
《运输包装收发货标志》GB6388—86
《石油化工企业工艺装置设备平面布置设计通则》SHJ11-2000
《石油化工企业建筑设计规范》SHJ17—2000
《石油化工企业设计防火规范》（1999年局部修订GB50160-92）
2.工艺方案选型
2.1。
工艺流程简图
来自垃圾填埋场→罗茨风机升压→水洗除尘→干式脱硫系统→双皮膜储气柜→原料气压缩机→气液分离罐→PSA脱碳系统→水环真空泵→排空.
→产品气缓冲罐。
2。
2.工艺流程简图
垃圾填埋场产生的垃圾填埋气首先通过罗茨风机的抽采主动收集,收集来的填埋气通过罗茨风机升压至20kPa后；通入水雾除尘系统将填埋气中的粉尘除去；然后将填埋气通入干式脱硫系统将H2S脱至3ppm以下；脱硫后的填埋气储存在2500m3的双皮膜储气柜中均氧并储存;填埋气通过原料气压缩至0.8MPa，并经过后端的原料气分液罐缓冲分液；升压后的填埋气通过5-1-3VPSA变压吸附系统将除CH4、N2、O2以外的杂质气体除去；提纯后的产品气经过两个100m3的钢制储气罐储存；最后通过产品气通过调压后送出界区.PSA吸附装置的解析气通过逆放、抽真空排空处理。
2.3。
系统简介
2.3。
1。
罗茨风机
型号：
ARD-125；
系统数量:
2套，一用一备；
吸入风量：
≥500Nm3/hr；
升压能力：
29。
4kPa；
配套电机：
11Kw
材质:
铸钢
设备配置说明：
罗茨风机为国产知名品牌（国内排名前5位），配防爆电机，适用于爆炸性气体环境使用。
罗茨风机所配电机采用变频调速，每台电动机配单独的ABB/西门子变频器。
具有从最大负荷到允许最低负荷范围安全连续运行的能力,以满足发电机组负荷变化的要求。
罗茨风机采用风冷方式，配有逆止阀、柔性连接、进出口设检修用阀门。
2.3.2。
干式脱硫
将含有500ppmH2S，原料气经过干式脱硫塔脱脱硫至3ppm。
本装置精脱硫工序由两台脱硫塔组成.脱硫塔内装填氧化铁固体脱硫剂.该脱硫剂具有很高的脱硫活性和硫容，其中在常温下具有脱硫活性的主要成分为:
α-Fe2O3。
H2O和γ—Fe2O3。
H2O。
当沼气通过床层时，沼气中的硫化氢与脱硫剂接触反应生成硫化铁：
Fe2O3。
H2O+3H2S=Fe2S3。
H2O+3H2O。
2.3。
3.双皮膜储气柜
（1）设备介绍
双膜干式贮气柜由外膜、内膜、底膜和混凝土基础组成，内膜与底膜围成的内腔用于贮存沼气,外膜和内膜之间气密。
外层膜充气为球体形状。
贮气柜设防爆鼓风机,风机可自动调节气体的进/出量，以保持气柜内气压稳定。
内外膜和底膜均由HF熔接工序熔接而成，材料经表面特殊处理加高强度聚酯纤维和丙烯酸脂清漆。
贮气柜可抗紫外线、防泄漏，膜不与沼气发生反应或受影响，抗拉伸强度强，适用温度为-30～70℃.
（1）附属设备与控制要求
（a）在进出管道上设置冷凝水器，以收集贮气柜中可能存在的冷凝水。
（b）采用防爆电机的鼓风机,用于支撑贮气柜外膜。
鼓风机后串连一座空气压力保护器,用于恒定内外膜之间的空气压力，排出多余空气,保证贮气柜安全.
（c）在进口管道上设沼气压力安全保护器,以保证贮气柜的运行安全。
（d）在球顶设测距仪，在PLC系统内将长度信号换算成容积信号，用于实时监测贮气柜内的沼气贮存情况，并输出信号供其它控制。
（e）在空气压力保护器后的空气管道上设压力计，以测量二层膜之间的空气压力。
图4双膜干式贮气柜结构原理图
（2）技术参数
序号项目技术参数单位
1气柜容积2000m3
2外膜拉力强的≥5500N/5cm
3内膜拉力强的≥4000N/5cm
4抗H2S腐蚀＞5000ppm
5内膜抗折叠次数≥100000次
6日光坚牢度优于7
7温度-40至70℃
8气柜运行压力≥1000，≤2000Pa
9气柜外观平整、光滑、有弹性—--
10透气率≤400cm3/m2·24h·0.1MPa
11焊接缝≥80mm
12沼气使用率≥95%
13抗雪载能力≥0.6KN/m2
14抗风载能力≥0.6KN/m2
15颜色灰白色
16底边固边咬合完整、无渗漏---
17固边螺栓M16x50，底部满焊，热镀锌——-
18预埋件10#槽钢，热镀锌--—
19表面电阻≤１０９Ω
20防爆风机D级防爆保温、恒压’
21观测孔8mm有机玻璃板，密闭，无渗漏——-
22密封胶条专用胶条--—
23连接螺栓高强螺栓—-—
24外形尺寸D=17220;H=12100mm
2.3.4.原料气压缩机
原理气压缩机采用国产的V型、无油润滑、水冷、两级压缩机;电机的一端有一台压缩机.压缩机设有级间冷却器及后冷却器.整个机组布置在底座上,该机组结构紧凑、运转平稳、维修方便、噪音低、振动小、安全可靠、自控水平高，设计升压能力0。
8MPa，排气量9m3/min，出口温度40℃。
技术参数表
序号名称量纲参数值备注
1型号和名称VW‐9。
8/0.1‐8型混合气压缩机
2结构型式V型、水冷、二级二列压缩、无油润滑、往
复活塞机组
3工作介质混合气，二氧化碳50％,甲烷50％，无液态水
4容积流量（进气状态）m3/min9.8
5压缩机供气量Nm3/h当进气压力为0.01MPa（G）:
580
6吸气压力（表压）MPa0。
01
7排气压力（表压）MPa0。
8
8进气温度℃＜45
9排气温度℃≤160
10输气温度℃≤40
11轴功率kW65.9
12冷却方式水冷
13冷却水耗量m3/h10
14润滑方式运动部件压力润滑气缸填料无油润滑
15压缩机电机传动方式弹性联轴器直联
16行程mm92
17转速r/min740
18压缩机噪音分贝≤85
19主机外形尺寸mm3513×2000×1820（长、宽、高）
20重量kg3000
21压缩机使用寿命30年
22配用电机型号及名称YB315M‐8
23额定功率kW75
24额定电压V380
25现场防爆等级dⅡBT4
2.3.5。
PSA脱碳系统
本装置是将原料沼气（CH4：
50％，CO2：
46.71%）提纯CH4使其产品气甲烷大于91%。
PSA沼气提纯工序采用5-1-3VPSA工艺流程，即:
装置的五个吸附塔中有一个吸附塔始终处于进料吸附的状态。
其吸附和再生工艺过程由吸附、连续三次均压降压、逆放、抽真空、连续三次均压升压和产品气升压等步骤组成.
具体过程简述如下：
a.吸附过程
来自原料气压缩机的压力为～0.6MPa（G）左右，温度40℃的沼气,自塔底进入正处于吸附状态的吸附塔（始终有1个吸附塔处于吸附状态）内。
在多种吸附剂的依次选择吸附下，其中的CO2等杂质被吸附下来，未被吸附的CH4作为产品从塔顶流出送出界区去后工段.其中CH4纯度控制大于92%（高位热值:
＞31。
4MJ/Nm3），压力大于0。
45MPa.
当被吸附杂质的传质区前沿（称为吸附前沿）到达床层出口预留段时，关掉该吸附塔的原料气进料阀和产品气出口阀，停止吸附。
吸附床开始转入再生过程。
b.均压降压过程
这是在吸附过程结束后，顺着吸附方向将塔内的较高压力的甲烷放入其它已完成再生的较低压力吸附塔的过程,该过程不仅是降压过程，更是回收床层死空间甲烷的过程,本流程共包括了三次连续的均压降压过程，因而可保证CH4的充分回收。
c。
逆放过程
在均压过程结束后，吸附前沿已达到床层出口。
这时，逆着吸附方向将吸附塔压力降常压，此时被吸附的杂质开始从吸附剂中大量解吸出来，直接放空。
d。
抽真空过程
在逆放过程全部结束后，为使吸附剂得到彻底的再生，通过抽真空进一步降低杂质组分的分压，使吸附剂得以彻底再生真空解吸气直接放空。
e。
均压升压过程
在抽真空再生过程完成后,用来自其它吸附塔的较高压力沼气依次对该吸附塔进行升压，这一过程与均压降压过程相对应，不仅是升压过程,而且更是回收其它塔的床层死空间CH4的过程,本流程共包括了连续三次均压升压过程。
h。
产品气升压过程
在是次均压升压过程完成后，为了使吸附塔可以平稳地切换至下一次吸附并保证产品纯度在这一过程中不发生波动，需要通过升压调节阀缓慢而平稳地用产品CH4将吸附塔压力升至吸附压力。
经这一过程后吸附塔便完成了一个完整的“吸附-再生”循环,又为下一次吸附做好了准备。
五个吸附塔交替进行以上的吸附、再生操作（始终有一个吸附塔处于吸附状态）即可实现气体的连续分离与提纯沼气。
2.3.6.吸附剂
由于吸附剂性能的好坏将直接影响产品的纯度和回收率指标而且是装置连续长期稳定运行以及装置使用寿命的保证,因而是变压吸附气体分离装置中的关键技术。
变压吸附制氢常用的吸附剂有氧化铝、硅胶、活性炭、沸石分子筛、CO专用吸附剂几类，不同类型的吸附剂对不同气体的吸附力不等,动态吸附量和解吸难易程度也不相同.氧化铝类吸附剂对H2O等有良好的吸附作用，硅胶对H2O、CO2、重烃类杂质吸附量较大，活性炭对CO2、各种烃类杂质吸附量大、解吸容易，而分子筛对CO、N2、CH4等吸附和解吸性能优良、CO专用吸附剂对CO有极高的脱除精度.
变压吸附装置在吸附剂选型上应遵循如下原则:
（1）.选择动态吸附量大、分离系数高、且解吸容易的吸附剂；
（2）。
针对不同的原料气组成以及不同的产品质量指标要求选择不同种类的吸附剂；
（3）。
为保证吸附剂的使用寿命，所选用的吸附剂必须具有足够的耐磨强度和抗压强度，对所有待分离的气体介质具有化学惰性.
我公司的脱碳专用吸附剂对CO2吸附能力强、CO2/CH4分离系数高，同时再生非常容易，在常温下通过抽真空或甲烷冲洗即可保证再生效果.
2。
3。
7.控制系统及控制软件
2。
3。
7.1。
概述
根据变压吸附的工艺特点,本装置的控制系统设计和软件设计将在满足工艺要求的前提下，既考虑技术的先进性、操作的简便性和直观性，又特别注意运行的可靠性和稳定性,并兼顾价格因素。
全套控制软件包将充分体现变压吸附的技术特点，不仅能实现系统的实时控制、优化操作，而且能完全保证装置的长期、稳定、安全运行.
2。
3.7.2.基本控制功能
（1）顺序控制
本装置的全部程控开关阀和控制调节阀，按照工艺给定的条件进行顺序控制和模拟调节，使装置正常工作。
这要求顺序控制和模拟控制能有机的结合起来,进行复杂控制。
并且对于多种切塔和恢复的控制，能实现多种不同的控制程序.
所有的程控开关阀均带阀位检测、显示和报警功能.
（2）程控调节
这是由开关信号和模拟信号组合运行的复杂控制，分三个步骤：
首先是顺序开关信号启动，然后进入自适应随动控制，最后由顺序开关信号关断或开启.
该功能用于保证各关键压力变换能和理想曲线基本完全吻合。
从而保证了变压吸附工况的稳定和优化。
（3）参数优化控制
依据原料气量的变化和产品纯度的变化自动地计算出最佳吸附循环时间，优化装置的运行状况，使装置在保证产品质量的前提下，还可以自动地获得最高的产品回收率、获得最佳的经济运行效益。
（4）联锁控制
包括工艺参数联动调节
工艺参数安全联锁
产品质量联锁控制等
（5）动力设备监控
包括压缩机、真空泵、液压系统等各种动力设备的流程显示、关键参数的监控、动力设备故障的报警和动作联锁。
（6）管理功能
可以进行完善直观的工艺流程监控与动态显示，如故障自诊断，历史趋势，事故状态和各种操作记录及打印报表。
可以和工厂管理网络联网,可将装置运行参数和数据上传至管理计算机用于工厂管理、调度和数字统计.
显示与操作画面：
总貌图
工艺流程详图（多幅）
报警画面
调节回路棒图
参数设定
参数优化
阀门状态
阀门操作
动力设备监控
历史趋势（压力、流量、温度、液位、纯度等）
实时趋势（压力、流量、温度、液位、纯度等）
打印：
班报表
日报表
月报表
随机打印
故障记录打印
（7）故障诊断功能
本控制系统可根据压力、阀位检测、产品纯度、温度、流量等参数自动对工艺或设备故障进行自动诊断、报警和联锁处理。
同时对控制系统自身的主要故障:
如CPU故障、通讯故障也可进行自诊断,并提出故障警告和安全处理。
2。
3。
7。
3。
控制设备选型
考虑本置为独立的单元,因此本控制系统暂采用德国西门子S7300系列，也可以根据业主的要求，选择其他PLC系统。
2。
3.7。
4.现场仪表选型（暂定）
1）现场检测仪表均选用能够与PLC进行数字通讯的智能型变送器（如压力/差压变送器、流量计）。
2）执行机构主要采用气动程控阀加气动伺服机构和气动调节阀加电/气阀门定位器（或电/气转换器）的配置方式。
3）流量测量仪表主要采用孔板加差压变送器测量方式，并配温度、压力补偿.
4）本装置产品控制设在线CH4分析仪。
5）对生产过程中的关键参数进行监控,以保证产品质量和提高产品收率。
6）控制软件及特点
（1）自适应随动调节软件
装置在运行过程中,各塔除在吸附状态外,都处在某种降压和升压过程中.在这个过程中要求气流均衡、稳定。
因此对这类过程的控制是关系装置运行质量包括吸附剂寿命长短的一个关键，本装置方案中以压力为控制量，通过控制吸附压力均匀上升和下降，达到稳定控制气体量的目的。
按照上述要求开发的变压吸附自适应控制软件,可根据变化中的工艺条件进行预估，随工艺状况的改变，自动生成控制操作曲线,按此曲线自动控制变压吸附装置的逆放、冲洗、充压过程，可最大限度地接近于理想过程。
这套软件在武石化、茂名石化、苏丹炼油厂等现场运行多年来效果极佳，反应良好。
（2）故障塔切除与恢复控制软件
①故障塔切除
在变压吸附装置运行过程中,如因阀门、控制线路、电磁阀、杂质超标等问题,使某塔不能正常工作时，就需要切掉一个塔，让其余的塔正常运行，保证生产不间断,这是提高变压吸附装置可靠性的一个关键,也是变压吸附控制技术的一个核心。
本系统PSA工序可作从十塔到五塔的任意自动切换运行。
切塔过程如下：
a.故障塔判断（根据压力、阀检、杂质超标）；
b。
程序产生切塔报警并自动（或经操作工确认后手动）切除故障塔切除故障塔，关断该塔所有程控阀；
c。
程序将自动从压力扰动最小的点开始运行切塔后的新程序；
②切除塔恢复
当被切除塔修复之后，需要将其投入正常运行,但投入的时机不对，将引起较大的波动,甚至出现故障，软件能够自动找到最佳状态恢复，使系统无扰动恢复。
恢复过程如下：
a。
在吸附塔故障处理完成后,操作人员发出塔恢复指令；
b。
程序根据该塔的压力状态，自动确定在恢复后应进入的最佳步序;
c。
程序自动等到最佳的时间点将该塔无扰动地恢复进最佳步序，投入运行；
（3）优化控制
本装置的控制软件包中的专家自诊断系统可根据装置进料量的大小与产品气纯度分析的变化，适时地自动调整系统运行参数,优化PSA的运行状况，而无须操作工调整。
该功能可保证装置在处理量变化时、原料气组成、压力和温度变化时,均能自动保证产品的质量并获得最高的CH4回收率。
从而大大提高了装置在运行过程中的经济性。
3。
装置配置清单及价格（详见附表）
成都中科能源环保有限公司
2012年8月10日
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