垃圾填埋氣的處理方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及垃圾填埋技術領域，更具體的說，涉及一種垃圾填埋氣的處理方法及 系統。
【背景技術】
[0002] 垃圾填埋氣（LFG)，含有甲烷和二氧化碳，這些氣體是由堆填垃圾中的有機廢物降 解產生的。由于垃圾填埋氣會從堆填場表層和地下向周邊區域遷移，因此易燃易爆且燃燒 值高的甲烷氣體對于垃圾填埋附近都構成潛在危害，為了最大限度的減少垃圾堆填氣這種 遷移帶來的潛在危害，必須將垃圾填埋氣收集起來加以處理。但是，現有的垃圾堆填場主要 采用燃燒的方式來處理垃圾填埋氣，不僅用于收集、燃燒垃圾填埋氣的大量基建設施沒有 帶來任何經濟效益，而且燃燒產生的廢氣還會污染周邊環境。

【發明內容】

[0003] 本發明所要解決的技術問題在于，提供一種垃圾填埋氣的處理方法及系統，克服 現有的垃圾堆填場對垃圾填埋氣綜合利用不足、污染大、經濟效益差等問題。
[0004] 本發明解決上述技術問題的技術方案在于：提供一種垃圾填埋氣的處理方法，所 述處理方法包括如下步驟：
[0005] S1、收集：收集垃圾填埋堆中的垃圾填埋氣；
[0006] S2、壓縮：壓縮收集到的所述垃圾填埋氣，得到壓縮垃圾填埋氣；
[0007] S3、冷卻：將所述壓縮垃圾填埋氣冷卻至預設溫度，得到冷卻垃圾填埋氣；
[0008] S4、除硫化氫：將所述冷卻垃圾填埋氣通過硫化氫吸附系統，所述硫化氫吸附系統 吸附所述冷卻垃圾填埋氣中的硫化氫，得到脫硫垃圾填埋氣；
[0009] S5、深冷分離：將所述脫硫垃圾填埋氣通過深冷系統將溫度降至-30°c~-20°c， 分離析出固體和液體后，剩余氣體恢復至常溫得到凈化垃圾填埋氣；
[0010] S6、除二氧化碳：將所述凈化垃圾填埋氣通過二氧化碳吸附系統，所述二氧化碳吸 附系統吸附所述凈化垃圾填埋氣中的二氧化碳，得到脫二氧化碳垃圾填埋氣；
[0011] S7、注氮、添味：在所述脫二氧化碳垃圾填埋氣中注入預設比例的體積分數大于 95 %的氮氣，然后添加四氫噻吩，得到合成天然氣。
[0012] 在本發明的垃圾填埋氣的處理方法中，所述步驟S2和S3中還包括，使用氣液分離 系統分離所述壓縮和所述冷卻操作中產生的水分。
[0013] 在本發明的垃圾填埋氣的處理方法中，所述氣液分離系統包括波紋板式除霧器、 旋風分離器、過濾分離器、儲氣罐。
[0014] 在本發明的垃圾填埋氣的處理方法中，所述步驟S2中，所述壓縮垃圾填埋氣的壓 力為4barg~6barg ;所述步驟S3中，所述冷卻垃圾填埋氣的溫度為15°C~25°C。
[0015] 在本發明的垃圾填埋氣的處理方法中，所述步驟S4中，所述硫化氫吸附系統中的 吸附劑為氧化鋅、鐵酸鋅、堿溶液、磷酸三定酷、N-甲基-2-砒咯烷酮、碳酸丙烯酷、甲醇、活 性炭中的一種。
[0016] 在本發明的垃圾填埋氣的處理方法中，所述步驟S5中，分離析出的固體和液體后 的剩余氣體作為冷源用于步驟S3中，冷卻所述壓縮垃圾填埋氣。
[0017] 在本發明的垃圾填埋氣的處理方法中，所述步驟S6中，所述二氧化碳吸附系統為 變壓吸附系統、堿溶液吸附系統、石灰漿吸附系統中的一種。
[0018] 在本發明的垃圾填埋氣的處理方法中，所述步驟S7中，所述脫二氧化碳垃圾填埋 氣與所述氮氣的體積比為10 : 5~13 : 5,所述合成天然氣的熱值為17. 13兆卡/標準立 方米~17. 41兆卡/標準立方米。
[0019] 本發明還提供一種垃圾填埋氣的處理系統，所述處理系統包括：
[0020] 收集裝置：用于收集垃圾填埋堆中的垃圾填埋氣；
[0021] 壓縮裝置：用于壓縮收集到的所述垃圾填埋氣，得到壓縮垃圾填埋氣；
[0022] 冷卻裝置：用于將所述壓縮垃圾填埋氣冷卻至預設溫度，得到冷卻垃圾填埋氣；
[0023] 除硫化氫裝置：用于吸附所述冷卻垃圾填埋氣中的硫化氫，得到脫硫垃圾填埋 氣；
[0024] 深冷分離裝置：用于將所述脫硫垃圾填埋氣的溫度降至_30°C~-20°C，分離析出 的固體和液體后，剩余氣體恢復至常溫得到凈化垃圾填埋氣；
[0025] 除二氧化碳裝置：用于吸附所述凈化垃圾填埋氣中的二氧化碳，得到脫二氧化碳 垃圾填埋氣；
[0026] 注氮裝置：用于在所述脫二氧化碳垃圾填埋氣中注入預設比例的體積分數大于 95 %的氮氣；
[0027] 添味裝置：用于添加四氫噻吩，得到合成天然氣。
[0028] 在本發明的垃圾填埋氣的處理系統中，所述壓縮垃圾填埋氣的壓力為4barg~ 6barg，所述合成天然氣的壓力為2barg~3barg。
[0029] 實施本發明的垃圾填埋氣的處理方法及系統，具有如下有益效果：對垃圾填埋氣 集中的凈化處理后可以直接接入民用燃氣管道，減少了化石燃料的使用，從而減少了產生 溫室效應氣體的排放（例如二氧化碳），同時避免焚燒垃圾填埋氣對于環境造成的污染。
【附圖說明】
[0030] 為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使 用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一個實施例，對于 本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他 的附圖。
[0031] 圖1是本發明垃圾填埋氣的處理方法較佳實施例的邏輯框圖；
[0032] 圖2是本發明垃圾填埋氣的處理系統較佳實施例的工作原理示意圖。
【具體實施方式】
[0033] 下面將結合附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所 描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例， 本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發 明保護的范圍。
[0034] 現有的垃圾堆填場對于堆填垃圾中的有機廢物降解產生的垃圾填埋氣（LFG)普 遍存在管理不足的現象，一旦這些垃圾填埋氣沿著垃圾和填埋層的縫隙滲出地表與空氣接 觸，引發火災甚至爆炸破壞整個垃圾堆填場都有可能。為了避免上述風險一些較發達地區 會在垃圾堆填場的堆填內部設置收集裝置來收集垃圾填埋氣，集中后予以焚燒處理，但是 此種資源浪費、污染大，增加硬件投入而沒有任何經濟效益。本發明的主要創新點在于：以 垃圾填埋氣為原料氣，通過壓縮、冷卻、除硫、去水、除二氧化碳、注氮、添味，制得燃燒值、氣 體密度與民用天然氣沒有明顯區別的合成天然氣，通過管道并入民用燃氣管網，實現垃圾 填埋氣的綜合利用并減少二氧化碳排放。
[0035] 圖1示出了本發明垃圾填埋氣的處理方法的邏輯框圖，如圖1所示，所述處理方法 包括如下步驟：
[0036] S1、收集：收集垃圾填埋堆中的垃圾填埋氣。在垃圾填埋堆中埋設收集管道，這些 分散收集管道一端用于采集垃圾填埋氣，另一端與真空泵相連，利用這些分散收集管道將 垃圾填埋氣抽吸集中，作為原料氣體以備后續處理。其中原料氣體的主要成分大體如下：
[0037]
[0038] 原料氣體的壓力：~20KPa (表壓）
[0039] 原料氣體的輸入壓力：0· 5MPa
[0040] 原料氣體的流速：~10000Nm3/h
[0041] 原料氣體的溫度：彡40°C
[0042] S2、壓縮：壓縮收集到的所述垃圾填埋氣，得到壓縮垃圾填埋氣。優選的，所述壓縮 垃圾填埋氣的壓力為4barg~6barg。壓縮過程可以為一級壓縮、雙級壓縮、多級壓縮，無論 何種壓縮方式，可以收集由于每個階段壓力變化產生的冷凝水。
[0043] S3、冷卻：將所述壓縮垃圾填埋氣冷卻至預設溫度，分離出所述壓縮垃圾填埋氣中 的水分，得到冷卻垃圾填埋氣。優選的，所述冷卻垃圾填埋氣的溫度為15°C~25°C，主要在 氣體熱交換器中完成。步驟S2后，氣體溫度會有明顯升高，會對后續的除硫（除硫化氫）、 除碳（除二氧化碳）步驟的處理系統構成不利影響，并且為了配合后續深冷分離，此冷卻步 驟也可以認為是預冷步驟，節省后續冷凍所需能量。類似步驟S2,可以收集由于溫度變化產 生的冷凝水。
[0044] 優選的，所述步驟S2和S3中，使用氣液分離系統分離所述壓縮和所述冷卻操作中 產生的水分，所述氣液分離系統包括波紋板式除霧器、旋風分離器、過濾分離器、儲氣罐等。
[0045] S4、除硫化氫：將所述冷卻垃圾填埋氣通過硫化氫吸附系統，所述硫化氫吸附系統 吸附所述冷卻垃圾填埋氣中的硫化氫，得到脫硫垃圾填埋氣。優選的，所述硫化氫吸附系統 中的吸附劑為氧化鋅、鐵酸鋅、堿溶液、磷酸三定酷、N-甲基-2-砒咯烷酮、碳酸丙烯酷、甲 醇、活性炭中的一種。氧化鋅、鐵酸鋅、堿溶液可以與硫化氫發生化學反應，進而實現吸附目 的。磷酸三定酷、N-甲基-2-砒咯烷酮、碳酸丙烯酷、甲醇、活性炭可以起到滯留硫化氫，進 而實現吸附目的。
[0046] S5、深冷分離：將所述脫硫垃圾填埋氣通過冷凍系統將溫度降至-30°C~-20°C， 分離析出固體和液體后，剩余氣體恢復至常溫得到凈化垃圾填埋氣。在溫度 為-30°C~_20°C下，水分、部分低分子碳氫化合物等有機氣體雜質均會冷凝為液體或者凝 結為固體，通過固氣分離裝置或者液氣分離裝置分離析出的固體和液體，剩余氣體的溫度 依然很低，對后續的處理工序造成影響，因此需要予以適當升溫至15°C~30°C。優選的，剩 余氣體作為冷源用于步驟S3中，冷卻所述壓縮垃圾填埋氣。或者直接通過蛇形管道與空氣 進行交換，也可以利用燃燒部分的原料氣體獲得熱量對其進行加熱。
[0047] S6、除二氧化碳：將所述凈化垃圾填埋氣通過變壓吸附系統，所述變壓吸附系統吸 附所述凈化垃圾填埋氣中的二氧化碳，得到脫二氧化碳垃圾填埋氣。