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餐厨垃圾制沼气净化后返供城镇燃气管网的技术方案

摘要：介绍当前餐厨垃圾的处理方式。以某市餐厨垃圾处理项目为例，探讨餐厨垃圾制沼气净化后返供燃气管网的技术方案：从数据采集分析、工艺流程优化、报警系统及远传监控系统运用等多方面进行探讨，达到节省能源、废物利用的目的。

餐厨垃圾主要的特点在于含水率、含盐量与有机物含量高，存在有病原菌和病原微生物，容易发酵、腐烂、变质。传统的处理方式是集运到垃圾填埋厂进行预处理、消毒后填埋地下。这种方式缺点在于需要占用大量的土地，且在处理的过程中会出现渗滤液体，处理不当会造成土壤及水资源污染。随着社会的不断发展、科技不断的创新，餐厨的处理方式不仅限于填埋处理，当前餐厨垃圾处理的新型方式为中温、湿法、两相、连续式厌氧消化处理工艺。该工艺的优势：（员）经过厌氧消化后生成的沼气可以发电；（圆）经过厌氧消化后得到有机肥料；（猿）经过厌氧消化后有机物质转变成甲烷等气体，可以二次利用，并实现垃圾减量化。

1工程概况

某市餐厨垃圾处理项目日均生产沼气量为1.5×104m3/d，经过净化提纯后生成产品气，需要反供城镇燃气管网。产品气容积成分包括：甲烷约为96%，二氧化碳约为3%，氧气约为0.5%，硫化氢含量约为10ppm。产品气的输出压力为0.52~0.6MPa，温度为25℃~45℃，流量为0~470Nm3/h，高位发热量逸31.4MJ/m3（以甲烷含量换算在101.325kPa，20℃时实际热值跃35MJ/m3）。产品气的质量达到国家标准GB17820-2018《天然气》规定的“二类气”标准。目前，某市在役城镇燃气管网上游气源来自两处不同产地，其燃气组分也不同。本文对沼气净化后如何接入燃气管网进行技术方案探讨。

2现状城镇燃气管网数据采集分析

某市在役城镇燃气管网上游气源来自两处不同产地，其燃气组分及物理特征也不同。本文以A、B组分分别进行介绍。A组分与B组分天然气及物理特征见表1。

根据表1资料显示：城镇燃气管网有两种不同气源混入，混入后的管网在不同区域其温度、压力、组分及热值也不同。沼气净化后的成品气若要接入城镇燃气管网，首先需要确定接入点位置，其次需要采集接入点附近区域的数据进行分析。

根据餐厨垃圾处理厂选址，确定接入点位于管网的045区。根据2019年9月的监测报告，接入位置处于045区的数据符合相关规定。2019年9月监测报告（见表2）。

根据表2监测报告显示：管网045区的燃气低位热值在37.66MJ/m3，沼气净化后成品气的热值为35MJ/m3与现状管网045区低位热值相比略有偏低。由于接入点位置045区近期及远期规划均为商住用地，目前已接入管网的部分下游用户均为商业及居民用气，其对燃气的热值高低并无特殊要求，故判定该区域位置可以实施管网连接。若接入点附近为工业用地，且生产工艺需要较高的热值及稳定性，则需重新评估该方案的可行性。

3沼气净化成品气工艺流程优化

本项目设计方案主要优化产权分界点下游区域工艺流程，上游区域为现状工艺流程，合格的产品气从产权分界处进入调压计量装置，经过调压计量后进入止回装置（止回阀）从而进入城镇燃气管网。调压计量装置包括：进气控制阀、过滤器、防爆电磁阀、调压器、流量计、出气控制阀，在调压器与流量计前后各设置一处压力表，进行压力监测。

根据成品气的输出参数进行合理选用调压计量设备的选型参数。调压器进口压力为0.5~0.7MPa，出口压力为0.2~0.4MPa，额定流量为800m3/h，调压器前后各设置一处压力传感器。流量计公称压力为1.6MPa，额定流量为800m3/h，配温度、压力补偿仪及整流器。

防爆电磁阀需预留220V消防电源与后期安装的可燃气体探测器进行联动。压力表应选用弹簧压力表，进口控制阀门处安装压力表量程为0~1.0MPa，出口控制阀门处安装压力表量程为0~0.6MPa为宜。

在调压计量装置下游设置止回阀，防水处理。在止回阀的前后各设置一个控制阀，安装时需注意气流方向与设备标定的安装方向相同，避免城镇燃气管网内较高压力的天然气回流而损毁燃气设备，确保燃气设备的安全。沼气净化成品气返供城镇燃气管网工艺流程见图1。

4报警系统及远传监控系统运用

调压计量装置顶部需设置防雨罩棚，在棚顶安装两处可燃气体探测器，用于检测可燃气体泄漏。探测器通过耐火电线电缆连接至控制器并与防爆电磁阀联动。控制器安装在沼气站内的消防控制中心，防爆电磁阀安装在调压计量装置上游。

调压计量装置附近需设置1台防爆型数据远传装置（数据采集控制器），对调压器前后的压力信号和流量计的压力、温度、流量信号进行监控，并远传至沼气站的PLC控制柜。PLC控制柜带有触屏液晶文本显示，具备参数设置、查询、保存功能。PLC编译器具备