工业污水处理沼气发电分析

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一、 概况：  
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5 M  D+ L3 @8 u+ q$ n  \0 Q6 N; k4 q　目前柠檬酸、酒精、造纸厂等工业生产中治理“三废”所需的费用越来越高，去年开始的“环保风暴”更是使三废治理工作成为企业生死存亡的大事情。  

　　工业生产的“三废”治理主要有三大途径：　一是对“三废”采取合理有效的治理方法；二是改进合成工艺，将污染消灭在生产工艺过程中；三是对“三废”合理利用，变废为宝。  
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　 要从根本上消灭污染，关键是要对产生污染的每一个环节和步骤进行认真分析和研究，把污染消灭在工艺生产过程中，实现清洁生产。另外，要大力开发废物的综合利用技术，增加企业的经济效益，保证企业的竞争优势。  
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/ I' t, ^& j: a: x　　 我们这里讨论的 “三废”主要指其中的有机废水。工业有机废水来源很多，主要来自柠檬酸、制糖、酒精、造纸、养殖、PTA等行业，这些行业目前处理污水的主流方式是采用生化法进行处理，处理过程中产生大量沼气，根据估算，每生产一吨柠檬酸可产生大约225方沼气，其中甲烷含量可达60％左右，这种沼气用于发电是一种非常好的燃料，每方沼气可以发1.7度电，效益非常可观。生产一吨酒精可产生300方沼气，甲烷含量可达70%，热值更高。其它行业类同，产生的沼气量都很可观。  
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  q" ^5 L# Z/ L, ?) I' _" Z　　二、沼气发电机组  
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　　近年来，随着人们对生物质能认识的提高，国内有实力的厂家加大了科研和市场推广的力度。  
* A; y  X% F. Q典型企业胜利油田胜利动力机械有限公司自上世纪80年代起就致力于燃气机的研制和推广，现在生产的燃气机单机功率已经达到2000KW，　机组的各项指标参数已经接近国外机组水平，在技术方面可以与国际先进技术同步，给沼气发电事业带来了活力。  

2 @/ L. x+ n- r! P* \& H$ o* b/ k　　在应用方面，北京高碑店污水处理厂原来选用的是国外机组，由于服务方面的原因和运行费用过高，机组被迫停运，现选用“胜动”发电机组，运行情况良好，费用、故障都大幅减少。上海老港垃圾填埋场、江苏宜兴柠檬酸厂、山东汇源柠檬酸厂、安丘柠檬、日照柠檬、莒县柠檬等企业也选用了“胜动”发电机组，这些机组运行都很平稳，故障率低，维修费用很少。  

　　　目前该公司在酒精厂、造纸厂等其它高浓度有机废水较多的行业开展沼气发电项目的速度也很快，在四川，广西，山东等省都有较多项目正在积极运行。  
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0 L# i  w9 R: h2 Q2 h6 r　　三、沼气发电的效益分析  
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4 |8 y8 l' i. a　　沼气发电具有无可比拟的社会效益，也有巨大的经济效益，以胜利油田胜利动力机械有限公司燃气发电机组为例进行分析。  
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- Q7 ]1 d! \/ b, ?2 j　　沼气的主要成分是甲烷，约占所产生的各种气体的60%一80%。每立方米纯甲烷的发热最为 34000千焦，每立方米沼气的发热量约为20800－23600千焦。每立方米用“胜动”燃气机可发电力1.6~2.0度电。  

　　以500KW发电机组为例（沼气为排放废气，在此不考虑气体成本）  
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　　包括机房费用（包括机房、控制间、值班房）；基础费用；电缆费用；冷却系统等辅助设施费用等总投资为130万元。  

9 L7 M4 H" Z% ?" c1 j1 i- f3 G　　机组功率按额定功率85%计算，每年可发电：500kW/台×85%×1台×24小时/天×330天/年=336.6万kWh   
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+ X- {5 \, L  w　　运行费用包括：人员费用；机油消耗；配件及维修；设备折旧等运行费用。运行费用不超过0.08元/kWh，  

　　按0.08元/kWh计算： 336.6×0.08=27万元  
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7 U* Y0 H0 Y, W7 z7 {% Z% P2 W7 x; Z　　年发电收益（一般采用就地发电就地使用，每度电价格以0.5元计算）为 336.6万元×0.5=168.3万元  
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& t* ]0 @( P7 _　　年净收益为 168.3万元-27万元=141.3万元  
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$ s2 ?% z1 {4 t* }7 g! Y　 另外，利用燃气发电机组产生的废气余热还可以制冷、供热。夏季利用烟气热量，冬季主要利用发电机组冷却水热量。夏季的主要工艺流程：通过烟-水热交换器产生高温的水，输送至溴化锂冷水机组中，产生12℃冷媒水，通过风机盘管空调器给房间制冷；冬季的主要流程：一部分利用发电机组的冷却水送至室内系统，一部分利用烟-水热交换器产生的水进行二级换热，作为热负荷的补充。1台500GF1-RZ机组所产余热可满足6000平方米面积的制冷，可满足15000平方米面积的采暖。这样，沼气综合利用率可达80%左右。  
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/ [0 b$ k2 h* V) r　　　四、实例  
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0 s) |! P' q/ H9 j0 W　　有条件的企业搞废水处理沼气发电项目可以取得良好的经济效益，以山东维坊柠檬酸厂情况为例，目前该厂年生产酒精3万吨、柠檬酸5万吨，处理废水过程中产生大量沼气，原来沼气准备用于烧锅炉，但是利用效率很低，经过考察论证，该公司购买8台“胜动”500GF1-1RZ沼气发电机组，年增效益800余万元，随生产需要陆续还要扩大发电规模，企业效益也将进一步得到提升。  

1 M, _6 `% z1 R- _6 [. |　　五、总结  

　　以上综述城市污水处理厂、垃圾填埋场、大型养殖场、柠檬酸厂、酒厂、生化厂、造纸厂等可收集沼气资源均是发电的良好燃料。沼气发电是节约能源、降低企业成本、解决沼气排放对环境污染的一种行之有效的节能方式，利国利民。由于沼气是处理废水的副产品，所以成本较低，投资沼气发电机组效益极为可观。