垃圾填埋场填埋气综合利用技术示范

项目简介

　　“垃圾填埋场填埋气综合利用技术示范”项目由科技部、中国科学院和北京市科委联合组织并资助，中国科学院工程热物理研究所承担完成。项目主要研究、解决填埋气燃烧速度慢、火焰稳定性差的问题。通过在大气条件下和在高压受限空间填埋气燃烧特性的研究，掌握填埋气的燃烧特性以及填埋气在发动机缸内燃烧过程中诸多影响燃烧速度的因素，提出填埋气焚烧、发电的技术方案和设计依据，实现了4000m3/h填埋气焚烧火炬和500 kW填埋气发电机组这两项重大环保设备的国产化。项目获得了北京市科学技术进步奖。

　　主要研究内容有：

　　1. 研究二氧化碳含量高、热值低和流量变化大的垃圾填埋气的消纳特点；

　　2. 研究在大气条件下填埋气的燃烧特性；

　　3. 研发高性能填埋气单元燃烧器；

　　4. 优化单元燃烧器组合；

　　5. 研制低压头、多管组合式填埋气焚烧火炬系统。

　　6. 研究填埋气在发动机气缸内燃烧速度的影响因素；

　　7. 研发能提高填埋气燃烧速度、具有多腔室结构的填埋气预燃装置；

　　8. 研究发动机进气歧管填埋气喷注技术；

　　9. 开发适应填埋气燃烧特性的气体发动机。

　　通过以上研究，形成了4项专利技术：填埋气单元燃烧器技术、组合式火炬技术、填埋气发动机快速燃烧技术和进气歧管喷注技术。基于这些专利，填埋气火炬已发展成系列产品，焚烧量从10-4000m3/h，燃烧效率大于99%，调节比100：1；填埋气发电机组功率达到200-500 kW，发电效率大于30%。

　　研发的填埋气发电机组和焚烧火炬性能可靠，价格低廉，运行费用低，售后服务方便快捷，易损零部件容易获得；设备价格为国外同类产品的1/4到1/2，有较强的市场竞争能力，预期可在国内市场占据较大份额。

项目背景

　　卫生填埋是我国城市垃圾处置的主要方式，每年填埋生活垃圾超过1亿吨。垃圾填埋场在填埋作业过程中形成了数百万立方米的垃圾堆体，堆体中的生物质在厌氧发酵的作用下产生大量有毒有害的气体，称之为填埋气，亦称为沼气。填埋气含有50-60%的甲烷,其余是二氧化碳和其他微量气体。

　　填埋气中的甲烷是一种强温室效应气体，也是可燃气体，如任其无序排放，不仅污染环境，造成严重的温室效应，还很容易发生着火和爆炸事故，是重大的安全隐患。所以必须改变填埋气无序排放的状态，实现无害化。

　　我国每年垃圾填埋产生的填埋气有数百亿立方米，填埋气的热值约是天然气的一半，所以填埋气也是一宗不可忽视的资源，应当予以利用。

　　本项目配合北京市垃圾填埋场的填埋气治理工程，研究开发垃圾填埋气焚烧处理和发电技术，研制成功具有国际先进水平的填埋气焚烧火炬和填埋气发电机组（项目验收专家组意见），在北京市北神树垃圾填埋场建立了示范工程，形成了填埋气消纳和综合利用的科研、示范基地。

社会经济效益

　　本项目形成了多项实用技术，完成了填埋气焚烧火炬和填埋气发电机组的研发、生产，填补了国内空白，推动了重大环保设备的国产化，推动了气体机技术、环卫环保技术和生物质能利用技术的进步，提升了我国相关行业的科技水平，为这些行业提供了技术支持和关键设备，为温室气体减排做出了贡献。

　　我国2002年颁布的“城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准”已明确规定要对填埋气进行消纳和利用。填埋气焚烧火炬和填埋气发电机组是填埋气进行消纳和利用的重要设备。全国的垃圾填埋场数以千计，它的市场需求是巨大的。填埋气焚烧火炬已在全国各地推广使用，得到了用户的好评。

关键技术与创新点

　　填埋气火焰的超强稳定技术、优化的低压头多燃烧器组合技术及超宽负荷调节比和用于填埋气发电机组、适应填埋气燃烧特性的新型储气腔换气多腔室预燃室燃烧技术、填埋气进气歧管喷注技术是本项目的关键技术和创新点。

南宫餐饮垃圾处理厂HJ200沼气焚烧火炬，每小时焚烧沼气200立方米

HJ1800填埋气焚烧火炬，每小时焚烧填麦气1800立方米

项目承担单位：

    中国科学院工程热物理研究所

    地址：北京市海淀区北四环西路11号（中关村）

    邮编：100080

    联系电话：010-82543057   13621050084

    E-mail：mrx@mail.etp.ac.cn

项目提供单位：

    北京市科学技术奖励工作办公室

    地址：西直门大街16号 （市科委院内北楼104房间）

    邮编：100035

    联系电话：66186832   66188227