城市固体废弃物沼气发电系统设计

【摘要】：由于城市固体废物中大量存在的生物质垃圾，具有产生量大、易生物降解和高含水的特点，成为固体废物污染环境的主要污染源。其特殊的理化特征和工程处理特性，是造成传统填埋、焚烧、堆肥处理过程产生恶臭、高浓度渗滤液、以及二噁英超标等二次污染的主要原因。广州目前面临城市生活垃圾、餐厨垃圾和生活污水厂剩余污泥等城市固体废弃物的处理难题。 本文提出了以厌氧消化技术解决生物质固废的思路，对厌氧产生的沼气进行能源利用，通过对三种城市固体废弃物（生活垃圾、餐厨垃圾和市政污泥）产生的沼气量进行预测，以此为基础，提出了沼气发电设计方案、沼气发电机组设备的选型和配置、工艺系统与全面性热力系统的拟定、沼气发电项目平面布置、经济环境效益评估等。研究表明，对广州市城市固体废物厌氧发酵所产生的沼气量达到2.1×105m3/d。采用了3台2.5MW和3台1.0MWCaterpillar点燃式沼气发动机组进行组合发电，且全年平均发电量可达59760MWh（年运行时间为7200h），每年可带来发电净收益为2480万元。整个项目期（2013-2026年）间的减排量总和约为7.5×109t CO2eq，经济和环境效益明显。 因此，城市固体废弃物沼气发电系统是生物质能源回收利用的最佳可行技术，对广州这种大型城市的低碳循环经济和环境保护都有着极其广泛的应用前景。 【关键词】：城市固体废弃物 生物质 厌氧消化 沼气 发电
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM619
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 选题背景及研究意义11-12
• 1.2 沼气发电的发展及现状12-16
• 1.2.1 厌氧消化技术的研究进展12-13
• 1.2.2 沼气及其相关性能研究13-14
• 1.2.3 沼气发电及其关键技术14-16
• 1.3 本文主要工作16-17
• 第二章 设计方案的确定17-31
• 2.1 城市固体废物种类及产量估算17-22
• 2.1.1 生活垃圾17-18
• 2.1.2 餐厨垃圾18-21
• 2.1.3 城市污泥21-22
• 2.2 城市固废沼气产量预测22-30
• 2.2.1 垃圾填埋场沼气产生量预测22-27
• 2.2.2 餐厨垃圾厌氧发酵沼气产量27
• 2.2.3 城市污泥厌氧发酵沼气产量27-29
• 2.2.4 广州市城市固废沼气产量29
• 2.2.5 城市固体废物厌氧沼气热值预测29-30
• 2.3 本章小结30-31
• 第三章 沼气发电系统的设备选型及计算31-38
• 3.1 工艺系统的拟定31-32
• 3.2 沼气发电机组方案32-33
• 3.3 沼气发电机组的计算33-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 全面性热力系统设计38-46
• 4.1 全面性热力系统的拟定38-39
• 4.2 主管道的设计39-41
• 4.3 沼气净化装置的选用41-43
• 4.3.1 沼气脱水装置41-42
• 4.3.2 沼气脱硫装置42-43
• 4.3.3 沼气除尘系统43
• 4.4 沼气发电系统43
• 4.5 废气燃烧器的计算43-44
• 4.6 沼气增压机44
• 4.7 沼气安全系统44-45
• 4.8 本章小结45-46
• 第五章 升压上网系统设计46-52
• 5.1 沼气发电机并网方案46-47
• 5.1.1 并网方案46-47
• 5.1.2 继电保护配置方案47
• 5.2 外电网线路的设计47-48
• 5.3 并网运行与解裂系统48-51
• 5.3.1 并网运行系统48-49
• 5.3.2 解裂保护系统49-51
• 5.4 机组控制系统51
• 5.5 本章小结51-52
• 第六章 总平面布置及技术经济分析52-57
• 6.1 总平面布置原则52
• 6.2 各构筑物布置52-54
• 6.2.1 进料车间53
• 6.2.2 厌氧发酵罐53
• 6.2.3 沼气净化间布置53-54
• 6.2.4 发电机组车间54
• 6.3 投资及效益分析54-56
• 6.3.1 投资估算结果54
• 6.3.2 经济效益分析54-55
• 6.3.3 环境效益分析55-56
• 6.4 本章小结56-57
• 结论与展望57-59
• 参考文献59-61
• 附图61-62
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果62-63
• 致谢63-68

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