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湖北污水廠沼氣發(fā)電的前景及節(jié)能優(yōu)勢
摘要：沼氣增壓風機廠家直銷維修18954110001
沼氣是污水廠工藝生產過程中厭氧消化處理產生的副產品。經(jīng)過脫硫的沼氣是清潔環(huán)保的能源，可用于沼氣風機、沼氣鍋爐、沼氣發(fā)電。沼氣中的主要成分為甲烷，二氧化碳約占20%～25%，其他氣體如硫化氫、水蒸氣約占5%-15%，燃燒熱值約為21%～23/m3，是優(yōu)良的燃料。城市污水處理廠對沼氣的利用，不僅能改善排氣質量，而且對節(jié)能和降低污水廠運行費用都有很大的經(jīng)濟意義。以下是對污水廠沼氣發(fā)電及其經(jīng)濟效益的分析。
1、污水處理產生的副產品
沼氣發(fā)電的主要方法是通過污泥厭氧發(fā)酵，產生沼氣，然后沼氣在燃氣內燃機的氣缸內燃燒做功，把化學能轉化成機械能，最終產生電能和熱能。這種方法無需對污泥進行脫水處理，經(jīng)厭氧發(fā)酵后，能消化75%～80%的污泥，剩余20%～25%的沼渣經(jīng)過脫水無害化處理后，還可制成有機肥。產生的沼氣回收到沼氣罐內，隨時可用于發(fā)電。發(fā)電產生的余熱一部分用來加溫發(fā)酵池，剩下部分用于區(qū)域供熱，可以實現(xiàn)熱電聯(lián)產。
污泥消化過程中產生的沼氣優(yōu)先用于發(fā)電，并提供熱能用于污泥加溫。設置發(fā)電機房一個，發(fā)電機房內設兩套發(fā)電機組，每套沼氣發(fā)電機備有一套熱回收單元，包括冷卻水回路和尾氣回路。發(fā)電機房將為熱交換器的進口端供熱。以青島市市區(qū)團島污水處理廠為例，該廠安裝了兩套熱循環(huán)泵，基本上滿足了供熱的需要，也滿足消化池污泥加溫所需要的熱量。目前，團島污水處理廠內的脫硫塔，可以將污泥消化后產生的沼氣進行脫硫，以保證沼氣的純度，避免因為沼氣純度低而造成對發(fā)電機組設備的損壞。
2、沼氣發(fā)電優(yōu)勢
使用沼氣發(fā)電機組對氣體壓力要求不高，只需3kPa以上的壓力就可以滿足需求。機組本身不受氣體濃度變化的影響，當甲烷濃度變化時，機組也能穩(wěn)定可靠運行。
建發(fā)電站簡單，投資相對較少。發(fā)電站只需簡易廠房，機組基礎，冷卻水池，冷卻水塔等配套設施。
建設周期短。2000kW的電站從施工到并網(wǎng)運行不超過30工作日。此外，沼氣發(fā)電效率高。甲烷含量50%的沼氣，1m3沼氣可發(fā)電1.6kWh。若能實現(xiàn)熱電聯(lián)產，其綜合效益會更高。
運行費用低，操作維護較為簡單。沼氣發(fā)電機組的運行只需要消耗少量的機油及配件費用，日常維護保養(yǎng)簡單方便，耗費的成本相對較低，經(jīng)濟效益明顯。
節(jié)能和環(huán)保。沼氣內燃發(fā)電機組運行方便、簡單、可靠，經(jīng)濟效益突出。沼氣的主要成分為甲烷，甲烷的溫室效應比二氧化碳大幾十倍，而且，甲烷還能破壞臭氧層。而通過沼氣發(fā)電，可實現(xiàn)就地發(fā)電，就地使用，多余上網(wǎng)，不僅能創(chuàng)造很好的經(jīng)濟效益，也能更好地保護環(huán)境。
3、沼氣發(fā)電經(jīng)濟及社會效益分析
年發(fā)電時間按300天（扣除發(fā)電機組每年必要的檢修及保養(yǎng)時間）計算，單臺發(fā)電機發(fā)電功率按400kWh計算，電價按0.8元/kWh計算。則發(fā)電機的年發(fā)電收入為：400kWh×2臺×24小時×300天×0.8元/kWh=4608000元
發(fā)電費用按0.1元/kWh計算（包含發(fā)電機組配件、機油消耗，運行人員工資、機器設備折舊），則發(fā)電機的年發(fā)電費用為：400kWh×2臺×24小時×300天×0.1元/kWh=576000元。
兩臺發(fā)電機組的年產效益為：發(fā)電收入-發(fā)電費用=4608000-576000=4032000元
以青島市團島污水處理廠為例，目前廠內有2臺發(fā)電機，功率為330kW和400kW，如果發(fā)電330度需要170m3沼氣，如果發(fā)電400度需要220m3沼氣。如果一臺機器24小時開著，每天可以發(fā)電7000度，如果兩臺機器開著，每天可以發(fā)電15000度左右。如果按照每度電0.8元計算，每天可以獲得收入12000元，每個月可獲得360000元，每年可以獲得收入4320000元，經(jīng)濟效益十分可觀。
影響沼氣發(fā)電經(jīng)濟效益的主要因素是污泥溫度和沼氣產量。根據(jù)計算，沼氣發(fā)電熱能回收與鍋爐的組合工藝基本上可以滿足冬季的供熱需求。沼氣的產生率也由于攪拌器的充分攪拌和溫度控制。以團島污水處理廠為例，廠內設有4個消化池，污泥在消化池內停留的時間越長，產生的沼氣越多。還有學者表示，利用污泥厭氧消化產生的沼氣進行發(fā)電在經(jīng)濟上完全可行。大約3年左右的時間可以收回成本。每處理1m3污水回收產生的電能平均達0.191kWh。
4、未來展望
國內沼氣發(fā)電技術的不斷發(fā)展，使提供合格的國產發(fā)電設備成為可能。而且，根據(jù)相關政策企業(yè)用可再生能源發(fā)電可享受高于煤電0.25元/kWh的電價，并免征所得稅和增值稅。這不僅幫助企業(yè)實現(xiàn)了經(jīng)濟效益，更幫助政府解決了污泥出路問題，實現(xiàn)經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益的統(tǒng)一。污水處理廠沼氣發(fā)電，節(jié)約能源，降低企業(yè)的運行成本，有效解決沼氣排放，是對環(huán)境污染的一種行之有效的保護方式。此外，因為沼氣是污水處理廠的副產品，所以成本較低，主要是脫硫和儲存上，沼氣發(fā)電上網(wǎng)出售可以為企業(yè)帶來新的經(jīng)濟效益。
我國沼氣資源充足。據(jù)不完全統(tǒng)計，2015年，全國城市污水處理廠達到2000座以上，污水日處理能力達到8000多萬噸，每天產生的濕污泥約為8萬噸左右。而1m3的污泥可產生10m3左右的沼氣，可發(fā)電15kwh以上，其余熱還可用來加熱污泥，總能量利用率達到70%以上，可以補充城市污水處理廠20%～40%的電耗。
