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“国六”新标下的污染物排放限值 汽-柴油车该如何应对?
“国六”新标下的污染物排放限值 汽-柴油车该如何应对?

日前,《中共北京市委北京市人民政府关于全面加强生态环境保护坚决打好北京市污染防治攻坚战的意见》明确:自2019年7月起,公交、环卫行业实施重型柴油车国六(B)排放标准;自2020年起,其余车辆实施国六(B)排放标准。

 

 

北京跳过国六(A)标准阶段,直接以执行国六(B)的方式来提前实施“国六”标准,吹响了国内全面实施“国六”标准的号角。对于商用车企业,尤其是公交车、环卫车要想进入北京市场,现在就要开始准备好相关产品“国六”公告。对于其他车辆,留给车企准备的也时间不足2年。

 

什么是“国六”汽车排放标准?

 

汽车排放标准是指针对汽车尾气中CO、NOx、HC等含量设置的标准,目前正在执行的已经是“国五”标准。而“国六”标准是对现行“国五”标准的升级。虽然标准是基于全球技术法规(wltc测试循环)制定,但是测试程序要求比欧洲严,是一个即非欧标、也非美标的符合中国汽车减排需要,符合中国国情和环境需求的排放标准,是具有引领意义的中国汽车排放体系,对促进汽车进步、对中国汽车品牌走出去也会有积极意义。

 

新标何时在全国范围内实施?

 

2016年12月27日生态环境部、国家质检总局联合发布《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》即轻型车“国六”标准。标准设置国六a和国六b两个排放限值方案,分别于2020年和2023年实施。

 

“国六”标准的实施,将大大降低汽车的污染物排放。考虑汽车技术升级的准备期、导入期以及我国严峻的空气质量形势等,最终确定:本标准自发布之日起,即可依据标准进行型式检验。自2020年7月1日起,所有销售和注册登记的轻型汽车应符合本标准6a限值要求。自2023年7月1日起,所有销售和注册登记的轻型汽车应符合本标准6b限值要求。

 

和现行标准相比,新标有哪些修订?

 

新标准是对现行“国五”标准的升级。和现行标准相比,新标准主要有以下8方面的不同:

 

一是测试循环不同。对车辆的冷启动、加减速以及高速大负荷状态下的排放进行全面考核,覆盖了更大的发动机工作范围,对车辆的排放控制性能提出了更高的要求。

 

二是测试程序要求不同,用更加严格的测试要求,有效避免汽车企业利用标准漏洞在实验室测试中得到一个漂亮的数据,但是在实际使用中却不尽如人意的行为。

 

三是限值要求加严。相比“国五”加严了40%至50%左右,另外,与国五阶段汽柴油车采用不同的限值相比,“国六”标准根据燃料中立原则,对汽柴油车采用相同的限值要求。

 

四是新增加实际道路行驶排放。第一次将排放测试从实验室转移到了实际道路,要求汽车既要在试验室测试达标,还要在市区、郊区和高速公路上,在正常行驶状态下利用便携式排放测试设备进行尾气测试,能够有效避免排放作弊行为。

 

五是加严蒸发排放控制要求。“国五”标准下,估测汽油车单车年均油气挥发8.8kg左右。“国六”标准对汽油蒸发排放控制提出了严格要求,同时还要求车辆安装ORVR油气在线回收装置,增加对加油过程的油气控制。

 

六是增加排放质保期的要求。要求在3年或6万公里内,如果车辆的排放相关出现故障和损坏,导致排放超标,由汽车生产企业承担相应的维修和更换零部件的所有费用,保障车主权益。

 

七是提高了低温试验要求。相比“国五”的一氧化碳和碳氢化合物限值加严1/3,同时还增加了对氮氧化物的控制要求,有效控制冬天车辆冷启动时的排放。

 

八是引入了严格的美国车载诊断系统(OBD)控制要求。全面提升对车辆排放状态的实时监控能力,能够及时发现车辆排放故障。

 

新标对汽车行业有何影响?

 

“国六”标准实施后,非国六标准的新车将无法上牌。而根据以往经验,当年“国五”标准实行时,“国二”排放的汽车就面临强制报废的问题;现在“国六”标准来了,“国三”标准的车主要头皮发麻了;同时,“国四”车主更显尴尬,虽然能够上路,但面对雪崩的二手残值率,和之后年检时要遇上的麻烦事,用“能开一天算一天”来形容一点也不过分;就算是“国五”新车,随着“国六”标准的陆续实施,也将逐渐失去其市场优势。

 

 

汽车行业该如何应对新标?

 

面对即将实施新标准,汽车生产企业主要需要对催化转化器中的催化剂、燃油系统密封性等进行改进;石化企业也应该开始进行油品升级准备工作。由于我国“国五”以前柴油车排放限值较低,因此柴油车升级难度高于汽油车。轻型汽油车单车升级成本约需1200元,轻型柴油车单车升级成本约需4000元。但随着零部件产业的发展,成本会逐步降低。

 

此外,新车出厂前需进行严格的汽车排放气体测试,将汽车排放气体中CO、NOx、HC等成分严格控制在“国六”标准内。4S店或汽车维修厂,也应做好根据“国六”标准对汽车进行检修与保养的准备,以保证车主车辆顺利通过车检与年审。

 

 

汽车排放气体主要是燃油在发动机气缸中燃烧做功后排放出来的尾气,汽车发动机燃烧物质为空气和燃油,其空气的主要成分为78%的N2、20%~21%的O2,燃油的主要成分为HC,汽车发动机可燃混合气在燃烧过程中将会产生HC、CO、NOx等有害气体,以及CO2、H2O、O2等无害气体。一般需要汽车排放分析仪对汽车尾气进行实时监测,用于分析检测发动机排放尾气中O2、CO、CO2、HC,NO等气体浓度,为判断燃油燃烧效率与发动机运行工况提供科学的数据支撑。

 

汽车运转时发动机的工作示意图

 

2017年8月16日,为贯彻《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国大气污染防治法》,控制汽车污染物排放,改善大气环境质量,生态环境部组织起草了国家环境保护标准《汽油车污染物排放限值及测量方法(双怠速法及简易工况法)(征求意见稿)》和《柴油车污染物排放限值及测量方法(自由加速法及加载减速法)(征求意见稿)》。该征求意见稿的发布与即将实施的“国六”标准相得益彰,也从侧面反映了我国汽车排放测试仪的检定标准会发生变革。根据现行《汽车排放气体测试仪检定规程JJG688-2007》,目前我国汽车排放气体分析仪的测量范围及示值允许误差分为00级、0级、Ⅰ级、Ⅱ级四个等级,而国内汽油车排放分析仪普遍实行的是0级、Ⅰ级标准,柴油车排放分析仪则实行Ⅰ级、Ⅱ级标准,00级汽车排放分析仪基本没有。随着“国六”标准的全面实施,最新GB18285和GB3847标准的颁布落实,以往较低级别的测量范围及示值允许误差可能已无法满足标准要求,00级汽车排分析仪将成为未来汽车污染物排放检测的首选产品。

 

00级测试仪测量范围及示值允许误差

 

0级测试仪测量范围及示值允许误差

 

汽油车污染物排放测量方法

 

汽车排放气体分析技术主要有非分光红外气体分析原理(NDIR)、紫外光谱气体分析原理(DOAS)、电化学原理(ECD)、氢火焰离子化法(FID)、化学发光法(CLD)等。其中非分光红外气体分析原理因其可同时测量CO、CO2、HC,NO等气体浓度,结构简单、寿命长、测量精度高、响应速度快、运行费用低、易于操作而被广泛用于汽车排放污染物浓度的检测。锐意自控超高精度汽车尾气分析仪Gasboard-3000E采用双光束微流红外技术,可实时测量汽车排放气体中CO、HC、CO2、NO含量。其自动恒温设计,可消除外界环境对测量结果的影响;滤波气室设计,可减少测量气体间的交叉干扰,从而满足GB18285标准00级测量要求。

 

 

柴油车污染物排放测量方法

 

柴油机动车单位里程NOx排放因子很大,是机动车中NOx最大排放者,空气中NOx是臭氧的主要前体物质之一,且易与SO2、有机物在一定的气象条件下产生二次细粒子即为霾,是我国城市居民日益关注的重要空气污染问题,因此,控制和治理作为NOx重要排放源的在用柴油车将是改善我国城市空气质量的关键之一,而在用车的定期排放检测是在用车污染物排放控制的主要监管手段。

 

 

但现行的GB3847-2005仅对不透光度提出了控制要求,而并未对柴油车NOx排放量提出控制要求,因此《在用柴油车排气污染物测量方法及技术要求(遥感检测法)》(HJ845-2017)针对柴油车NOx排放量提出了控制要求;最新发布的《重型柴油车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》(GB17691-2018)也增加了实际行驶工况有效数据点的NOx排放浓度要求;此外,根据“与‘国五’阶段汽柴油车采用不同的限值相比,“国六’标准根据燃料中立原则,对汽柴油车采用相同的限值要求。”因此,新GB3847标准下的柴油车污染物排放测试,除了会新增NOx检测项目,也要符合00级测量要求。

 

HJ845-2017主要污染物测量范围

 

由于非分光红外气体分析技术仅能用于测量NO的体积浓度,无法测量NO2,因此要实现NOx的检测一般建议采用紫外光谱气体分析技术以满足00级别测量需求。锐意自控紫外NOx排放分析仪Gasboard-3000UV基于国际领先的紫外差分吸收光谱气体分析技术,采用独特算法,高精度直通短气室,抗干扰能力强,测量精度高,可同时满足最新GB18285和GB3847标准00级测量要求,以及NO、NO2的体积浓度,其测量范围:NO:(0~4000)ppm,NO2:(0~400)ppm。

 

 

汽车为我们的生活带来巨大便利的同时,也带来了一定的环境问题。在这种情况下,作为有良心的汽车生产企业、有担当的汽车维修单位和有环保意识的汽车用户,我们应该自觉遵守汽车污染物限值排放标准,加强自身技术研发实力,降低汽车污染物排放;采用先进汽车排放检测与维修技术,保证汽车维修质量;选购污染物排放达标汽车或新能源低排放汽车,对汽车进行定期维修和保养。为建造环境友好型社会贡献自己的力量。

 

(来源:工业过程气体监测技术)

20180727   查看详情>>
油田开发过程中大气污染物该如何防治,你知道吗?
油田开发过程中大气污染物该如何防治,你知道吗?

油田开发过程中,由于工艺水平和处理技术的限制,含石油类物质的有机废气和油气开采产生的无机废气会进入大气,造成污染。因此,分析大气污染源并预防治理油田大气污染有着重要的意义。

 

 

一、油田开发大气污染源分类

 

油田排放的大气污染通常分为三类:

 

1、油田钻井和生产工作中提供动力的内燃机引擎排放的废气,勘探、地面施工、井下作业及油气运输等使用汽车产生的汽车尾气和采油、油气集输过程中的加热炉、锅炉、高压蒸汽炉等产生的废气;

 

2、存在于整个油气开发过程的轻烃挥发,主要发生在开采、贮存和运输环节中,自采油井场、计量站、中转站、联合站及油气管线等油气集输系统排放;

 

3、钻井过程中溢出、井下作业酸化施工排放的H2S和测井产生的放射性气体等。

 

废气中的大气污染物主要为SO2、NOx、CO、烟尘和部分燃烧碳氢化合物。放空、挥发、泄漏的烃类气体主要成分包括甲烷烃和非甲烷烃。伴生气体主要是H2S气体。

 

二、油田开发大气污染物防治现状

 

油田开发在大气污染防治方面仍存在难点和痛点,主要体现在:

 

1、废气排放控制面临持续性挑战,原油需求量持续上涨,油田开发大气污染防治来自原油重质化和劣质化、产品质量升级、排放标准日益严格这三方面的压力更加突出。

 

2、天然气作为清洁能源已进入快速发展阶段,甲烷逸散成为油气田企业大气污染防治的重点,但其开发全过程甲烷逸散泄漏检测方法适应性差,难于为甲烷逸散泄漏管控提供及时、准确、有效的数据支撑,当前回收利用经济性差。

 

3、石化企业挥发性有机物(VOCs)缺乏高效的监测技术手段和相应的监测统计技术规范,准确核算VOCs排放量难度较大,且不同排放源因气体组分差异对处理技术的选择性较强,总体排放控制难度较大。

 

 

三、大气污染防治措施

 

油田开采的工艺和流程对大气污染的影响也是至关重要的。对于在采油过程中产生的工艺废气,尤其是集输过程中挥发出来的烃类气体应该采用密闭集输、原油稳定、轻烃回收的方法进行处理。因而在油田开采过程中应加强配套设施建设,对油气进行彻底的分离和密封。具体可参考以下措施:

 

1、采用技术质量可靠的设备、仪表控制、阀门等,烃类机泵采用无泄漏屏蔽泵。

 

2、加强井下作业和油井生产管理,减少烃类散失,修井作业前,做好油井的压力监测,并准备应急措施。

 

3、在联合站内设置火炬系统,开停车及事故状态下排放的废气排入站外的火炬系统进行焚烧处理,放空天然气应充分燃烧,减轻对大气环境的危害。

 

4、为减轻集输过程中烃类的损失,油田开发采用密闭式集输流程,井口设紧急切断阀,集输过程,各站场进口处设置紧急切断阀,输气、输油干线分段设置紧急切断系统,一旦发生事故,紧急切断油、气源,从而最大限度的减少油气集输过程中烃类及油的排放量。

 

5、对各战场的设备、管线、阀门等进行定期检查、检修,以防治“跑、冒、滴、漏”的发生。定期对原油集输管线进行巡检,及时发现问题,更换或维修泄漏设备,消除事故隐患,防止原油泄露进入大气环境。

 

6、原油储罐应采用浮顶罐,储罐应安装泄漏报警系统。并在站场设置可燃气体检测仪,以随时发现油气泄漏并及时处理。

 

7、设备设施安装回收:原油储罐采用大罐抽气装置+三相分离器、原油稳定塔、大罐抽气回收的轻烃进回收系统进一步处理,压缩重组分后轻组分外输或作为加热炉燃料。油井热力采油时,套管中气体压力必须控制在一定范围以内,超过这一范围需泄压,用套管气回收这部分气体回收。

 

8、充分利用油田自产的伴生气以及部分燃料油,以降低对区域大气环境的污染。

 

9、锅炉等设备加设除尘装置,主要有旋风除尘器、多管除尘器、水膜除尘器和静电除尘器等,另外采用高效燃烧火嘴和进行炉膛拱改造提高燃料燃烧效率。

 

10、加强对燃气设备(导热油炉、加热炉、燃气发电机)燃烧废气的环境管理,安装气体分析仪器实时监测烟气的排放量及主要污染物的浓度,改进提高清洁水平。

 

四、结语

 

油田开发过程中产生的大气污染物对大气环境产生负面影响。实施污染控制技术减少大气污染物的产生是防治油田大气环境污染的根本,即在油田开发不同阶段通过有效的防治措施达到源头减排、总量控制和清洁生产的目标。有效减缓油田开发对大气环境的影响,保护油田大气环境质量,实现油田开发和环境保护可持续发展的目的。

 

(来源:工业过程气体监测技术)

20180727   查看详情>>
空气品质传感器在新风系统中的应用,你知道多少?
空气品质传感器在新风系统中的应用,你知道多少?

什么是新风系统?

 

新风系统是一种新型的室内空气净化设备,由一组强制送风系统和一组强制排风系统组成,其主要部件是风机、进风口、出风端、回风端、排风口及气体传感器、管道和接头。新风由送风系统的管道进入室内,排风通过排风系统管道排至室外,实现不开窗让室内和室外空气互相置换,使室内人员可呼吸到高品质的新鲜空气。

 

新风系统的应用优势:

 

1、不用开窗就能保持室内空气循环,解决室内通风问题;

 

2、有效过滤室内有害气体、PM2.5颗粒物;

 

3、避免“空调病”,有利于人体健康;

 

4、调节室内温湿度,防干防潮;

 

一、空气品质传感器在新风系统中的应用

 

二氧化碳传感器和粉尘传感器在新风系统中的应用非常广泛,可实时检测环境中CO2和PM2.5的质量浓度。

 

 

1、二氧化碳传感器在新风系统中的应用

 

CO2虽然是无毒无害的气体,但当空气中的CO2浓度过高时,人体会出现胸闷、缺氧、呼吸困难的状况,甚至会导致窒息死亡。CO2气体的浓度和室内通风率之间有着密切的关系,二氧化碳传感器对室内CO2浓度进行监测并传输实时数据,新风系统通过数据对室内外空气进行置换,将室内空气中CO2浓度控制在正常范围,保持室内良好的空气品质;当室内空气中CO2浓度达标时,通过二氧化碳传感器调节新风系统的高低档运行,节能降耗。

 

二氧化碳传感器主要有三种,分别是固态电解质原理、电化学原理和红外原理(NDIR)。其中固态电解质传感器精度较差、开发麻烦,目前已基本淘汰;电化学传感器寿命短(3年内),精度不高(10%),使用经济性较差;因此,目前市场上常用的都是红外原理(NDIR)的二氧化碳传感器,例如武汉四方光电科技有限公司(以下简称“武汉四方光电”)研发生产的红外二氧化碳传感器模块CM1106及CM1107,在新风系统的CO2监测中应用广泛,均采用具有自主知识产权的非分光红外检测原理(NDIR),但在部分性能参数上存在一定的差异,具体见表1。

 

表1、CM1106和CM1107产品参数对比

 

应用优势:

 

1)性能稳定、功耗低;

 

2)长期使用稳定性好、寿命长;

 

3)自动调零补偿,受到外界干扰时零点漂移更小;

 

4)全量程温度校正。

 

2、粉尘传感器在新风系统中的应用

 

新风系统中最主要的一个功能就是智能过滤空气中的PM2.5,空气中的粉尘颗粒物会跟随呼吸进入人体呼吸道,对人体健康有很大的危害,PM2.5在空气中的含量浓度越高,空气污染越严重,粉尘传感器是感知空气中粉尘颗粒物的关键。粉尘传感器一

 

般采用光散射检测原理,光源主要有红外LED和激光两种,相较于红外LED光源,激光光源的的粉尘传感器可检测到0.3μm的颗粒物,自带高性能CPU,空气质量感更精确。

 

在激光粉尘传感器的检测过程中,空气通过传感器的风扇采样进入模块内部,激光束照射到气体中的颗粒物上产生散射光,光敏管将散射光信号转变为脉冲电信号,电信号经过滤波放大和微处理器进行数据处理输出信号,实时检测空气中PM2.5的浓度,当浓度过高时,新风系统便会自行启动PM2.5过滤功能,达到净化空气的效果。

 

表2、PM2005和PM2008M产品参数对比

 

应用优势:

 

1)同时测量PM1.0、PM2.5、PM10;

 

2)支持连续、单次、定时、动态四种测量模式;

 

3)自动组装生产线、专业的售后服务团队、可靠性高。

 

二、新风系统空气品质检测解决方案

 

随着我国对新风系统的推广力度逐渐加大,消费者认知度随之提高,新风系统日益成熟,用户对新风系统能否实时显示检测数值及配套控制产品的使用提出了强烈需求,武汉四方光电基于其传感器的应用基础,推出一系列空气传感器、WIFI模块和APP的软硬件集成方案,使新风系统应用更便捷、更灵活、更智能。

 

更便捷

 

目前市场上出现一种比较通用的方法,采用多个空气质量传感器与电源板、控制板配套的设计,实时检测并显示室内温度、湿度、CO2浓度、PM2.5质量浓度、VOC浓度等级等五项空气指标的测量数值;产品具备稳压设计,有效屏蔽电磁干扰,抗静电能力强;性能稳定、功能齐全,无需人工维护;应用方便,节省新风系统整机内置空间。

 

 

更灵活

 

另外,也可做成86盒子大小的具备液晶屏显示功能的控制器,可直接嵌入墙面也可安装在新风系统内,节省空间,内置的粉尘、CO2、VOC、甲醛、温湿度传感器可任意选配,可以单独安装在每个房间并实时显示空气质量数据;也可联动新风系统,支持Wi-Fi、蓝牙、RF等无线通讯方式,根据检测数据控制新风系统进出风量。

 

 

更智能

 

无线式新风控制器也是未来新风系统的发展方向之一,其自带Wi-Fi模块、无线射频模块,具有云数据远程监控功能,可在任何时间、地点通过手机APP查看空气环境的检测指数,灵活的对空气品质进行智能检测;还可扩展无线远程控制功能,根据检测结果自动开启或关闭新风系统。

 

 

三、结语

 

如今,空气质量问题已经成为国家重点关注的问题,气体传感器正向集成化、智能化、多参数检测的方向发展,将一些新型的气体传感器应用在新风系统中,对改善空气质量具有重要意义。

(来源:四方光电气体传感器)

 

20180723   查看详情>>
看德国沼气如何才能注入天然气管网?
看德国沼气如何才能注入天然气管网?

天然气作为一种常规的清洁、高效的能源,在煤炭、石油之后已成为全球能源结构中最重要的能源之一,然而常规天然气是不可再生的,如何使其持续发展是当今能源领域专家们一直探讨的话题。

 

沼气一直认为是最有希望替代或者部分替代天然气的可再生清洁能源。为了使沼气能够在现有的输气管网中进行混输,我们必须要求其气质符合一定的要求。在德国邻国(如瑞典、瑞士)已经有成熟的沼气混输天然气的技术经验。根据最新预测估计,沼气将在2020年至少满足德国10%的天然气需求量。下面本文将就德国沼气如何达标注入天然气管网,并实现终端用户安全使用进行介绍。

 

 

沼气注入天然气管网气质要求

 

沼气的组成:CH4—50%~70%;CO2—30%~40%,还有少量的CO、H2、O2、H2S等气体。其中,除CO2以外的少量气体经一定的净化设备都可以去除,以达到城镇燃气标准。

 

尽管沼气和天然气的主要可燃组分都是CH4,但是两者在CH4、CO2、H2S含量以及热值、密度、华白数等方面均存在较大差异。因此,一些研究者便提出了“沼气+其他燃气”混合注入管网的研究,但还存在如下问题:

 

(1)CO2不具有热能利用价值,对燃气的热值、燃烧势等影响很大。如果沼气不脱碳(或只浅度脱碳)就注入天然气管网,需要控制其混合比例,研究沼气与天然气混合气体与管网天然气的互换性问题。

 

(2)目前常用的气体混合装置有文丘里混合器,比例混合阀和随动流量混合器等,但是选哪种混合装置最合适还需要进行实验研究。另外,还需要设置混合气体热值检测仪和安全连锁保护系统等,以确保产品质量和系统安全。

 

(3)沼气按一定比例注入天然气管网后,势必会对原有天然气的热值,燃烧势等造成影响。如何说服燃气管网经营企业接收沼气入网,重新合理地为燃气定价和说服消费者放心使用等,也需探讨。

 

因此,沼气能否不经过提纯注入市政天然气管网,替代天然气,还有待进一步研究。而沼气经净化提纯后得到的生物甲烷,其性能与化石燃料天然气几乎没有差异,只要达到天然气技术指标,便可直接注入天然气管网。

 

天然气技术指标(GB17820—2012)

 

在德国,天然气的运输、储存和消费等规范主要参照DVGW(德国科学与技术协会下属的空气与水检测部门)发布的技术守则和标准,其中生物甲烷注入天然气管网主要遵守其中的G260和G262。在整个过程中气体质量由沼气供应商负责达到H形(高热值天然气)和L形(低热值天然气)质量标准,而不同气体燃烧特性的兼容性问题由管网运行商负责。另外,当生物甲烷并入超大跨区域管网时,还必须遵守DIN(德国标准化学会)的相关标准。

 

德国沼气如何注入天然气管网

 

沼气入网设施需要根据当地天然气管网类型、天然气特性和沼气提纯程度因地制宜。在德国,首先要根据管网类型进行初步设计,管网类型主要包括局域分布式气网(低压:3~10kPa)、区域气网(中压:400~1600kPa)和跨区域气网(高压:3200~12000kPa)。然后根据标准DVGWVP265中的要求,设计所需的标准部件,主要包括:压力调整、过程控制、安全监督、气体质量监控、流量控制、热值调整、数据监控、管网连接和加臭等装置。

 

压缩装置需要根据管网的输送压力和进口压力进行选择,需要的压力越大,能耗便越大。需要注意的是,根据DVGWG260,生物甲烷不应含有油和灰尘,而压缩机使用的润滑油可能会污染生物甲烷,因此在选择时,应尽量选择不使用润滑油的压缩机,当然随之带来的机器损耗和气体损失也会随之上升。另外,也可根据初始压力、所需压力和流速来进行压缩机类型的选择。当流速较低时,可以选择螺杆式或活塞式压缩机。当生物甲烷注入高压管网时,往往需要采用两级压缩,螺杆压缩机作为一级压缩,而活塞式压缩机作为二级压缩。通常当生物甲烷注入低压气网时,还需要进行气体的压力测量和调节,从而降低入网压力的波动幅度,使其达到一个统一的低压传输压力。

 

要达到标准所规定的的气体质量,气体组分监控特别是燃烧特性的监控必不可少。监控的项目主要包括:CH4、CO2、O2、H2、热值、华白数、密度、水露点和烃露点等。其中用于测量气体组分的方法一般可以采用非分光红外(NDIR)气体分析技术,如锐意自控红外气体分析仪Gasboard-3100,一台仪器可同时测量生物甲烷气中的CH4、CO2、O2、H2等气体浓度,并自动计算、显示其热值,替代传统的燃烧法热值仪。

 

8组分红外气体分析仪内部结构图(监测组分可根据用户需求定制)

 

当生物甲烷注入H形气网(高热值天然气输送管网)时,需要加液化石油气调高热值;而当生物甲烷注入L形气网(低热值天然气输送管网)时,则需要加入空气以降低热值。液化石油气调节装置主要包括进料器、测量计、调节装置和液化石油储存器。空气调节装置主要包括气体混合器、空气压缩机、测量计和调节装置。通常液化石油气加入量取决于沼气中CO2的分离程度,若注入的生物甲烷比例较低,则不需要进行热值调整,直接加一个混合器注入管网即可。

 

根据DVGWG260和G262,沼气可作为补充气源或调价气源注入燃气管网,当作为补充气源时,沼气燃烧特性必须与局域分布气网基准气的燃烧特性一致,气体组分也仅允许些许差别。当作为添加气源时,沼气燃烧特性和气体组分均可以在规定的范围内与天然气存在差别。法规G685规定,客户终端的热值与规定的标准热值间最大偏差为2%。因此,天然气管网气体流速和沼气的燃烧特性共同决定了沼气注入的量。根据DVGW相关规定,可通过以下几种方法进行气体间的互换:采用液化石油气进行热值调整;基于计算机的热值重构;以一定的热值对气网进行分区;以补充气源或添加气源形式注入。

 

采用液化石油气调整生物甲烷的热值,以达到燃烧气管网入网标准,是法规DVG-WG685规定的标准方法。当然除了调整热值外,还需要调整华白数和相对密度等燃烧特性以达到管网要求。根据DIN51622标准,通常用于热值调整的液化石油气中丙烷和丁烷应该分别占95%和5%,同时该标准还规定了硫、烯烃以及其他微量元素的含量。另外,若要应用于发动机,CH4含量也很重要,通常甲烷含量至少要高于70%。在管网输送过程中,CO2的冷凝是一个潜在的安全隐患,因此CO2含量也是液化石油气调整过程中需要考虑的。

 

尽管添加液化气石油气调整热值的方法已被广泛使用,但是其成本较高,因此许多生厂商不得不另辟蹊径。基于计算机的热值重构法可降低热值调整过程中的投资成本,避免液化石油气添加带来的运行成本。基于计算机的热值重构系统是一种数学模型,它可以为整个管网系统,包括管道、闸阀、入气口等部件构建动态图像,然后根据测量点的压力、气体质量和体积等参数在管网内不同的点设计不同的气体流速、气体质量和混合度。但是,只有当重构所需参数齐全时,该方法才可行,包括整个管网注入和输出的气体体积、监测系统获得的压力参数、每个入网点的气体组分、所有闸阀的位置、减压器和压缩器的操作模式,以及管网系统的其他信息。该方法经常用于超大跨区域管网或区域管网等气体进口和出口较少的管网类型。对于低压分布式管网,由于管网连接点的反混、回流等现象很难用数学模型模拟,因此应用较困难。

 

在应用过程中,往往几个地区的分布式管网通过固定热值的形式形成区域管网。例如,区域管网可以以分布式管网的平均水平对并网的生物甲烷燃烧特性进行定义,只要根据DVGWG685所规定的生物甲烷热值便可算出客户终端的热值,从而无需液化石油气的添加。但是,此方法也存在缺陷,由于分布式管网中冬天和夏天流量波动较大,从而精确的模拟和计算较为困难。

 

当生物甲烷作为添加气源注入管网时,其燃烧特性和组分均可不同于管网基准气,但是它的注入量是非常有限的,往往由下游混合气所需燃烧特性而定。通常基准气体的体积流速越大,所允许的生物甲烷与基准气的热值偏差也越大。因此该方法常用于超大跨区域输送管网。该方法的管网连接成本和运行成本低廉,但是必须注意入网过程中产生的反混合回流。

 

综上所述,上述几种热值调整方法各有优劣,在选用时,应该根据管网的类型和实际情况而定。

 

不同热值调整方式的优缺点比较

 

纵观国内,目前我国生物天然气并入天然气管网仍存在市场壁垒,虽从需求和技术角度看,生物天然气并入天然气管网已经具备条件,但因有关规章制度尚未建立,导致“并入”难以全面展开。对此,国家能源局就《关于促进生物天然气产业化发展指导意见(征求意见稿)》指出:要加快形成专业化投资建设的管理模式,建立县域生物天然气开发建设专营机制,合理确定适应资源条件的项目规模和布局,加快关键技术进步和工程现代化并培育和创新商业化模式,并推进生物天然气无障碍并入城市燃气管网及配电网,为我国生物质能产业化发展的一个新方向。

 

(来源:沼气圈)

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看欧美、日本等发达国家是如何处理餐厨垃圾的!
看欧美、日本等发达国家是如何处理餐厨垃圾的!

餐厨垃圾是城市生活垃圾的主要组成部分,也是宝贵的可再生资源。在欧美和日本等发达国家,餐厨垃圾必须分门别类放置。经专门的车辆运送到工厂后,采用堆肥工艺制成肥料,或加工成动物饲料进行资源化回收利用。

 

 

1、英国

 

把餐厨垃圾制成有机肥早已在英国开始实施,把餐厨垃圾集中起来,堆肥发酵,最终成为有机肥料。

 

据报道,英国的一家信托公司曾出资购买一块闲置土地,他们在土地上把收集来的餐厨垃圾处理成有机肥,然后把施过肥的土地分配给社区居民种菜。这一创意大获成功,修整好的土地很快被居民抢夺一空。

 

2011年11月,英国废物处理公司耗资2400万英镑,建设了全球首个全封闭式餐厨垃圾发电厂。据悉,该厂平均每天可以处理12万t餐厨垃圾,发电150万kW•h,可供数万户家庭24h用电。预计到2020年,英国将新建约100座类似的垃圾发电厂,届时将有几百万家庭使用餐厨垃圾发电厂的电能。

 

2、法国

 

法国对日常垃圾分类有着严格的规定,对于餐馆和食堂等行业的餐厨垃圾,政府要求从业者进行强制分类:分为无害、中性、危险3个级别,并进一步细分为20个门类,并以此决定是回收、深埋或焚烧处理。

 

早在1992年,法国垃圾处理法规定,餐厨废油不得与其他垃圾混合丢弃,也不能把用过的餐厨废油直接倒入下水道,或当普通垃圾扔掉,如果因为处理废油不当,造成下水道堵塞等情况,餐厅会被处以高额罚款,甚至被勒令停业,对于多次违规的餐厅还将追究经营者的刑事责任。据统计,法国每年有超过40%的餐厨废油得到回收利用。

 

3、美国

 

目前,美国处理餐厨垃圾的方式以填埋为主,对餐厨垃圾生产量较大的单位,设置餐厨垃圾粉碎机和油脂分离装置,分离出来的垃圾排入下水道,油脂则送往相关加工厂(如制皂厂)加以利用;

 

对于餐厨垃圾生产量较小的单位如居民厨房,则被混入有机垃圾中统一处理或安装餐厨垃圾处理机,将垃圾粉碎后排入下水道。

 

美国政府制订了配套的政策措施,如对城市的湿垃圾收更高的处理费用等,这样的价格机理机制,促进餐厨垃圾的资源化回收利用计划得以顺利进行。

 

在美国的中西部地区,蚯蚓堆肥、密封式容器堆肥处理餐厨垃圾的应用也越来越多,宾夕法尼亚州的州立学院镇是该州唯一开展路边收集餐厨垃圾进行堆肥的城镇,该镇拥有一个设施良好的院落,进行回收加工餐厨垃圾。回收人员把餐厨垃圾和园林垃圾一起堆成肥料,并在当地使用或者出售,每年可以制造大约2000m3的肥料。

 

4、韩国

 

由于韩国特殊的饮食文化,导致其餐厨垃圾的盐分很高,这些盐主要来自泡菜、豆瓣酱等高盐食物,因此在韩国堆肥方式处理餐厨垃圾并不盛行,过去很长一段时间内,韩国的主要处理方法就是填埋。

 

但是在2005年,韩国政府全面禁止将餐厨垃圾进行填埋处理,因此近年来,韩国餐厨垃圾处理方式主要为厌氧消化生物气回收、生物反应器浆状好氧处理。

 

5、日本

 

2000年,日本颁布了《食品再生法》,号召全社会要杜绝严重的食品浪费现象,并且规定对食品垃圾要进行回收和再利用,要求食品加工业,大型超市、宾馆饭店和各种餐馆要与农户签订合同,将不能食用的蔬菜坏叶和果皮等制成堆肥,同时要求他们把厨房垃圾也要制成堆肥。

 

近年来,日本餐厨垃圾的处理方式出现了很多新的研究方向,主要包括餐厨垃圾生产动物饲料以及利用餐厨垃圾生产生物气发电供热等。

 

关于地沟油的处理,日本过去的办法是在废油里放入一种凝固剂,让油变成固体,然后和可燃垃圾放在一起,运到垃圾站焚烧,成为生物发电的材料。后来,日本科技人员发现,用油炸食品的油经过炼制,可以变成生物柴油燃料,而且燃烧后尾气中的硫化物、二氧化碳的含量都很少。因此,日本各地都很重视废油的回收利用。

 

餐厨垃圾成分复杂,其处理工艺亦很繁杂,在解决餐厨垃圾的问题上,我国可多借鉴其他国家的先进技术,根据餐厨垃圾的特性及实际情况,因地制宜的选择适用、节约和集约化的无害化处理技术。

(来源:沼气圈)

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规模猪场粪污是选择工厂化处理?还是资源化利用?
规模猪场粪污是选择工厂化处理?还是资源化利用?

针对当前规模化生猪养殖场污染防治模式选择上的不确定性,选择采用工厂化处理与资源化利用两种典型处理模式的10000头(年出栏量)生猪养殖场,从污染防治设施投资成本、运行费用、效益、适用条件等方面进行对比分析,指出两种典型防治模式各自的应用范围及优缺点,以指导同类规模的生猪养殖场选择合适的污染防治模式。

 

目前国内生猪养殖粪污处理方式主要有工厂化处理、资源化利用两种典型模式,两种模式在投资、运行费用及适应条件均存在较大差异,我国畜禽养殖污染防治起步较晚,养殖企业对如何正确选择处理模式还存在一定困惑。全面掌握不同防治模式的应用范围和适用条件是正确选择生猪养殖场污染防治模式的前提。

 

1.畜禽养殖污染存在的问题

 

1.1对环境压力逐渐增大

 

全国畜禽粪便的排放量从1988年的18.8亿吨逐年上升,1998年已经达到35亿吨,据预测,2020年全国畜禽粪便总量将达到42.44亿吨。据第一次污染源普查动态更新数据显示,2010年畜禽养殖COD、NH3-N排放量分别达到1148万吨、65万吨,分别占全国排放总量的45%和25%、占农业源排放总量的95%和79%。据测算,一个年出栏10000头的生猪养殖场,每年约产生2190吨固体粪便和5200m³尿液,折合COD约460吨、总氮约37吨、总磷约5.6吨。规模化生猪养殖场污染物产生量大、排放比较集中,对环境造成的压力更大。

 

1.2难于选择适合自身特点的污染防治模式

 

对于规模化猪场粪污处理方式主要有资源化利用和工厂化处理两种模式。工厂化处理又有物理法、化学法、生物法以及物化法多种工艺,生物法又可分为厌氧处理、好氧处理以及自然生态处理三大类,厌氧处理有厌氧序批式反应器(ASBR)、厌氧挡板反应器(ABR)、上流式厌氧污泥床(UASB)和完全混合式厌氧反应器(CSTR)等工艺技术;好氧处理包括活性污泥法、氧化沟、序批式反应器(SBR)、接触氧化法和膜生物法(MBR)等工艺方法;自然生态处理可采用氧化塘以及人工湿地等。透过不同工艺技术的表象,从本质上看,规模化猪场粪污处理可总结为沼气(厌氧)-还田模式(资源化利用模式)和沼气(厌氧)-好氧处理模式(工厂化处理模式)两种模式。以这两种模式为基础,不同模式应用条件和要求不同,如何结合自身特点,选择适合的防治模式是当前大部分养殖场存在的技术问题。

 

2.不同粪污处理方式分析

 

2.1典型工厂化处理防治模式案例分析

 

以采用工厂化处理防治模式的年出栏10000头猪场为例,该养猪场采用干清粪工艺,粪便好氧堆肥后生产简易有机肥,栏舍冲洗水和猪尿采用“固液分离+厌氧沼气发酵+SBR好氧生化”模式处理。该养殖场地处于城市周边,没有足够的土地消纳猪场粪污,污水产生量为70吨/天左右,粪便产生量约为6吨/天。经现场检测污水COD为7000~7500mg/L,BOD5为3000~4000mg/L,SS为2500~3000mg/L、NH3-N为450~600mg/L,pH值为6~7.5。根据当地环保局要求,外排污水须达到《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596-2001)的要求。该场采用的处理模式如图1所示。

 

图1、固液分离+厌氧处理+SBR好氧处理模式

 

2.1.1投资及运行成本分析

 

(1)土建及设备投资

 

该养殖场土建投资主要包括:调沉池7.68万元(192m³)、沼气池40万元(1000m³)、SBR池12.96万元(216m³)、混凝沉淀池9.72万元(162m³)、污泥浓缩池3.84万元(64m³)、有机肥加工房10.00万元(250㎡)和配电及设备间2.00万元(40㎡)。设备投资主要包括排污泵1.52万元(4台)、污泥泵0.96万元(2台)、罗茨鼓风机7.36万元(2台)、曝气器0.9万元(50个)、水下推流器4.3万元(1台)、叠螺脱水机4.88万元(1台)、猪粪固液分离机1.95万元(1台)、简易有机肥生产设备10.50万元(1套)、搅拌系统1.68万元(1套)、加药投药系统1.20万元(2套)和电控系统1.75万元(1套)。

 

综上所述,粪便和污水处理设施土建和设备两个部分的投资分别为10万元、12.45万元和76.2万元、24.55万元,合计123.2万元,其中设备投资37万元。

 

(2)运行、设备维护和折旧成本

 

养猪场污水采用厌氧-好氧处理模式处理,除土建和设备投资较高外,设备运行、维护、折旧费用也是不可忽略的一部分。该养殖场粪污处理成本主要包含以下几个方面。

 

①运行电费:污水处理站日耗电量为125kW,电费价格为1元/kW,则污水处理站每天的电费为125元,按污水处理站每日处理水量70吨计算,则污水处理电费为1.79元/吨。

 

②药剂费:混凝中用到PAC(聚合氯化铝)和PAM(聚丙烯酰胺)。PAC投加量为30mg/L,市场价为2000元/吨,则投加PAC费用为0.06元/吨。PAM投加量为4mg/L,市场价为16000元/吨,则投加PAM费用为0.064元/吨。消毒用次氯酸钠,投加量为30mg/L,市场价为1500元/吨,则投加消毒剂费用为0.045元/吨。

 

生产有机肥需要加入菌种,每生产1吨有机肥需要加入0.4kg菌种,菌种市场价格为90元/kg,则生产1吨有机肥的药剂费为36元。按照每4吨粪便产生1吨有机肥计算,每天产有机肥1.5吨,则每天生产有机肥的菌种费为54元。

 

③人工费

 

污水站自动化处理程度较高,因此只配备一位兼职管理人员,每月工资为3000元,则人工费为1.43元/吨。堆粪场发酵生产有机肥自动化处理程度较低,配备2名工作人员,每月工资为3000元,则粪便处理需人工费33.33元/吨。

 

综上所述,该粪污处理中污水处理直接成本为3.39元/吨,即每天污水站的污水处理费用为237.3元。粪便堆肥发酵生产有机肥的成本为42.33元/吨,即每天粪便处理费用为254元。

 

④设备维护费、折旧费

 

年设备维护费用按设备投资的5%计,维护费为37×5%=1.85万元/年;设备使用年限按20年计算,折旧费为123.2/20=6.16万元/年。

 

2.1.2效益分析

 

(1)处理效果分析

 

单纯的厌氧+好氧技术很难去除养殖废水中的氮、磷,处理后的水难以达到排放标准的要求,必须进一步进行深度处理措施。本部分主要针对污水出水水质和《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596-2001)的比较,通过试验检测指标后具体情况见表1。

 

表1、工厂化处理不同阶段水质指标(mg/L)

 

从表1可以看出,猪场废水经厌氧沼气发酵、SBR好氧生化处理后NH3-N、TP的值分别为182mg/L和9.8mg/L,均比GB18596-2001排放标准要高。设计中试实验将经厌氧、好氧处理出水再经过氧化塘处理,试验结果表明,氧化塘出水的CODcr、BOD5、NH3-N和TP分别为221、58、69和0.63mg/L。可以看出经氧化塘处理后的各项指标均能达到GB18596-2001的排放标准。因此,猪场废水经厌氧沼气发酵、SBR好氧生化处理后,还需经过氧化塘处理这一必不可少的技术环节。

 

据《污水稳定塘设计规范》(CJJ/T54-93),在进塘BOD5浓度<300mg/L时,Ⅲ区(年平均气温在16℃以上的地区)兼性塘的BOD5表面负荷为85kg/104㎡•天。从SBR出水浓度可以看出,BOD5的出水浓度为73.5mg/L(表1),可以得出需建设面积为778㎡的兼性塘,按400元/㎡的建设成本计算,需投资31.12万元。

 

(2)收益分析

 

该处理模式下产生的利润主要在于沼气作为燃料利用和粪便生产有机肥出售。经测定日沼气产量为152m³(甲烷含量约为76.2%),平均每天有机肥产量为1.5吨。按照目前市场价格沼气为0.8元/m³(沼气实际为养殖场自用)、有机肥400元/吨(未注册商标、未包装),可以得出该养殖场每天沼气和有机肥的收入为722元。因此,年出栏10000头的生猪养殖场粪污采用工厂化模式,其年处理费用Y1=(日污水处理费用+日粪便处理费用)×365+每年设备维修和折旧费,即为25.93万元/年,毛收入为26.35万元/年,则该养殖场粪污采用工厂化处理模式净收益为0.42万元/年。

 

2.2典型资源化利用防治模式案例分析

 

同样以采用资源化利用防治模式的年出栏10000头生猪规模化猪场为例,该养殖场采用干清粪工艺,粪便经厌氧堆肥发酵后储存农业利用,栏舍冲洗水和猪尿采用“粪污储存(厌氧)+还田”模式处理,粪水经沼气发酵后产生的沼气通过脱水、脱硫后利用,沼液储存在储存池后作为液态肥料使用。养殖场地位于农村丘陵地区,周围有配套消纳猪场粪污的土地3500亩,污水处理量约为70m³/天,粪便产生量约为6吨/天。具体粪污防治模式见图2。

 

图2资源化利用-粪污还田模式

2.2.1投资及运行成本分析

 

(1)土建及设备投资

 

资源化利用还田模式,粪便经简单堆肥发酵后储存农业利用,污水经沉淀、厌氧发酵后储存农业利用。年出栏10000万头生猪养殖场土建投资主要包括:沉淀池9.72万元(162m³)、沼气池40.00万元(1000m³)、尿液储存池9.72万元(162m³)、堆粪场10.00万元(250㎡)和配电及设备间4.80万元(40㎡)。设备费用主要包括猪粪固液分离机1.95万元(1台)、沼液沼渣抽排泵1.20万元(2台)。

 

综上所述,该猪场粪污防治设施建设土建投资为74.24万元,设备投资为3.15万元,合计77.39万元。

 

(2)运行、设备维护和折旧成本

 

该养殖场粪污处理成本主要包含以下几个方面。

 

①运行电费:污水处理站、沼液沼渣抽排泵日耗电量为10kW,电费价格为1元/kW,污水处理站每天的电费为10元,污水处理站每日处理水量为70吨,则污水处理电费为0.14元/吨。

 

②人工费:堆粪场粪便厌氧发酵,自动化处理程度较低,配备1名工作人员,每月工资为3000元,则需人工费16.67元/吨。

 

综上所述,污水资源化利用成本为0.14元/吨,即每天污水利用运行费用为10元。堆粪场粪便处理成本为16.67元/吨,即每天堆粪处理运行费用为100元。

 

③设备维修费、折旧费:年设备维修费用按设备投资的5%计,维修费为3.15×5%=0.1575万元/年;设备使用年限按20年计算,折旧费为77.39/20=3.87万元/年。

 

2.2.2效益分析

 

(1)效果分析

 

利用农业种植土地消纳养殖粪污,其消纳能力主要是以耕地总氮(TN)的承载力来核定,耕地畜禽承载力可以按以下公式计算:

 

 

式中,CN:区域畜禽养殖承载量,单位为头/亩;γ:畜禽粪便有机肥提供TN养分占作物生长、发育全过程TN消耗总量的比值,取值范围0~1,本研究取值0.4;ρ:作物在种植过程中因自然灾害、田间管理不当等因数造成经济产量失真的氮养分消耗校正系数,取值10%;TNZ:畜禽TN的产污系数,单位为kg/头;ε:畜禽粪便有效收集率,取值80%;θ:畜禽粪便收集、运输过程中以氨态形式挥发的流失率,取值30%;τ:作物形成100kg产量吸收的营养元素的量,单位为kg;有机肥利用效率,TN取值45%。

 

每生产100kg水稻所需吸收氮量为2.2kg,生猪养殖TN产污系数为3.7kg/头。根据上述公式可以计算得出,CN的值为3头/亩,即年出栏10000头生猪养殖场须配套3333亩水稻田地对猪场粪污进行消纳,根据场区配套土地来看,完全可以消纳该养殖场产生的生猪粪污,能够实现污染物对环境的零排放。

 

(2)收益分析

 

该处理模式下产生的利润主要在于沼气及节约化肥收益,沼气产量和上述工厂化处理模式下产生的沼气产量相同,即152m³/天。该模式下的费用支出主要在于粪污浇灌田地产生的运输费用,分析该模式下的收益,需要根据运输距离从以下两个方面分析。

 

①不需要运输工具运输

 

养殖场周围配套土地可以直接用管道进行运输,此种情况下分析得出:沼气按市场价折算收入为4.44万元/年(沼气为养殖场自用)。据史常亮等分析,水稻种植每亩化肥投入为161.78元/年,考虑到液态肥料需要管道铺设费用,根据实际生产情况,因粪肥(包括堆肥和沼液)的使用,每亩可减少化肥投入80元,3500亩合计减少化肥投入28万元。每天粪污处理费用(包含设备维护和折旧费)为220.34元,则该养殖场粪污采用资源化利用防治模式的净收益为24.40万元/年。

 

②需要运输工具运输

 

如养殖场周边农业种植用地无法利用管道输送,则沼液需采用车辆运输,沼液运输费用的高低受运输距离影响,距离的增加将直接导致成本增加。

 

从实际情况出发,养殖场周围配套的土地施用粪肥距离远近不一,为进行综合核算,采用运输平均距离进行核算。可以施用粪肥收益与运输成本的比值来确定粪肥运输的临界平均距离(粪肥运输临界平均距离是指年运输费用刚好等于粪肥施用收益),粪肥运输临界平均距离计算具体公式如下。

 

 

式中,LTD:粪肥运输临界平均距离,单位为km;R:施用粪肥的收益,单位为万元;SP:粪肥运输单价,取值2.0元/吨•km;BSA:日产粪肥量,单位为吨/天。

 

3500亩水稻可减少化肥投入28万元,年出栏10000头的生猪养殖场粪污采用典型资源化利用防治模式处理费用Y2=(日污水处理费用+日粪便处理费用)×365+每年设备维修和折旧费,即为8.04万元/年。根据上述公式可以得出,粪肥运输临界平均距离为3.6km。在粪污采用车辆运输施用的情况下,配套土地平均运输距离在3.6km以内,粪污处理利润都是正值,则养殖场完全可选择该处理方式,如配套土地比较分散,运输平均距离超过3.6km,则应考虑采用其他方式处理或减量化措施。

 

3.两种模式优缺点和适用范围

 

3.1工厂化处理模式

 

对比资源化利用的模式可以看出,工厂化处理模式的主要优势在于:适用性广、占地面积小、基本不受土地条件限制;主要缺点在于:投资大,万头猪场粪污处理的投资约154.32万元(包含兼性塘建设费用31.12万元);运转费用高,处理1吨污水需要3.39元左右;机械设备多,维护管理难度大;需要专门的技术人员进行运行管理。

 

工厂化处理模式适用于经济比较发达、养殖场周边没有足够的可消纳养殖粪污土地的养殖场,采用这种模式的猪场规模较大,年出栏量一般在10000头以上。

 

3.2资源化利用模式

 

对比工厂化处理模式可以看出,资源化利用模式下的主要优势在于:最大限度地实现资源化和污染物零排放,投资费用低(比工厂化处理要低99.41%)、运行成本低(比工厂化处理要低371.16%)、无需专人管理;同时还可减少种植业的化肥施用,增加土壤肥力。主要缺点在于:需要配套大量土地消纳猪场产生的粪污,年出栏10000头的生猪养殖场至少需要约3300亩土地;雨季和非施肥季节需考虑粪肥的储存;不合理的利用会造成大气、水体以及土壤的污染。

 

资源化利用模式适用周边农业种植发达,特别是周边有可常年施肥的蔬菜、果树等集中式农业种植区,如沼液采用车辆运输,一般来说运输平均距离以不超过3.6km为宜。

 

4.结论

 

(1)生猪养殖场产生的粪污进行资源化利用模式,若周围配套土地为“不需要运输工具运输”情况下,其运行费用为8.04万元/年,产生的年收益为24.40万元/年;若周围配套土地为“需要运输工具运输”情况下,其年运行费用Y3=8.04+0.38×t×d×104万元(式中t表示每天猪场产生的废水,单位为吨;d为粪污运输的距离,单位为km),产生的收益为Y*=32.44-Y3万元;资源化利用模式下粪污处理运行成本和其运输距离有很大关系,本文给出的粪污运输临界距离计算公式为LTD=R×104/(SP×BSA×365),根据年出栏10000头生猪养殖场,可以得出粪污运输临界距离为3.6km。

 

(2)对于年出栏10000头生猪养殖场,工厂化处理模式下建设投资为154.32万元,资源化利用模式下建设投资为77.39万元。养殖场可以从两个方面进行粪污处理模式的选择:①养殖场周边没有足够土地消纳粪污的地区,则考虑选择工厂化处理模式;②养殖场周围有配套土地消纳生猪养殖场粪污,可根据粪污运输距离进行选择,若粪污运输距离在3.6km以内,则考虑选择资源化利用模式。

 

(来源:沼气圈)

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生物质直接燃烧与气化发电的发展前景及经济效益对比分析
生物质直接燃烧与气化发电的发展前景及经济效益对比分析

生物质能一直是人类赖以生存的重要能源,它是仅次于煤炭、石油和天然气,居于世界能源消费总量第四位的能源,在整个能源系统中占有重要地位。有关专家估计,生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的重要组成部分,采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40%以上。

 

 

生物质直接燃烧是人类生物能源最原始、最传统的利用方式,早期的直接燃烧方式能源利用效率只有15%左右,效率低且污染严重,后来开发了新的燃烧技术——锅炉直接燃烧技术和生物质成型技术,提高了燃烧效率,改善了直接燃烧的污染问题,但是其运用范围受到很大的局限。

 

1883年,生物质气化技术开发成功,气化后的燃气驱动内燃机,推动早期的汽车或农业排灌机械发展。国内生物质气化技术在80年代初期得到发展,我国研制出了由固定床气化结合内燃机组的稻壳发电机组,形成了200kW稻壳气化发电机组的产品并得到推广。90年代中期,中科院广州能源研究所进行了流化床气化装置的研制,并与内燃机结合组成了流化床气化发电系统。

 

生物质气化燃烧是人类自生物质直接燃烧后开发成功的高技术生物能源利用方式,其特点是能源利用效率高、环境友好,适用范围广、成本低,能够实现工业化和大规模运用,生物质气化代表了人类生物能源利用进入新的时代。

 

 

一、生物质直接燃烧与气化发电行业发展前景比较分析

 

1、生物质直接燃烧行业发展前景堪忧

 

生物质直接燃烧目前主要在两个领域得到少量运用:生物质直接燃烧发电和蒸汽、热水锅炉生物质直接燃烧生产热力,其中,生物质直接燃烧发电的能源利用方式为生物质原料经简单加工后(生物质散料)直接燃烧发电,而蒸汽、热水锅炉主要使用生物质成型燃料。

 

生物质直接燃烧发电技术极为落后,能源利用效率太低(28%以下),电厂规模太小(3万千瓦左右),设计极不合理(厂用电比例高达12%的水平)。蒸汽、热水锅炉使用生物质成型燃料的成本远高于燃煤锅炉,与燃油、燃气锅炉的成本相当,但其环保效果远低于燃油、燃气锅炉。生物质成型燃料直接燃烧生产蒸汽、热水(或加热有机热载体)等热力,不具有替代化石能源的任何政策、成本和环保优势。

 

2、生物质气化技术先进、成熟,产业化技术得到创新

 

(1)生物质气化技术最早运用于生物燃气发电,由于生物燃气电厂发电机组规模太小,中国发电成本由燃煤电厂的成本决定(煤电占70%左右),生物燃气发电的单项成本与燃煤发电成本比较,没有优势,因此,生物燃气单项发电没有实现大规模的产业化。

 

(2)生物质气化合成生物基二甲醚(DME)液体燃料

 

2008年9月,“生物质气化合成与发电关键技术研究与集成示范”项目立项,该项目目标是建成一个千吨级生物质气化合成二甲醚(DME)燃料联产电力的中试示范系统,形成第二代生物质液体燃料生产的技术体系和生物质高效发电的产业化模式。

该项生物燃气产业化技术创新,形成了具有自主知识产权的核心技术,对提升我国生物质液体燃料制备领域的技术水平具有重要意义,为开发万吨级规模的生物质气化合成生物基二甲醚(DME)液体生物燃料工艺奠定了基础。

 

二、成本与经济效益比较分析

 

1、生产成本比较(工业蒸汽锅炉,生物燃料成本)

 

 

说明:

 

(1)直接燃烧:燃料包括散料和成型燃料,其中散料直接燃烧因高污染被城市所禁止或限制,只能使用成型燃料,成本高;

 

(2)气化燃烧:使用生物质散料,不使用成型燃料,成本低。

 

2、经济效益比较分析

 

(1)使用生物质散料经济效益比较分析

 

直接燃烧和气化燃烧的生物质散料燃料成本相差无几,但是,直接燃烧生物质散料,因为高污染,被环保部门所禁止或限制,属于非法或受限制燃料,而气化燃烧生物质散料,为环保部门所允许或鼓励,其工业蒸汽单位热力生产成本为石化燃油、燃气成本的50%左右。

 

(2)使用生物质成型燃料经济效益比较分析

 

在我国,直接燃烧生物燃料的合法燃料只有生物质成型燃料,其工业蒸汽单位热力生产成本与石化燃油、燃气成本相差无几。

 

三、政策分析与比较

 

1、国家政策鼓励大力发展生物质气化技术生物能源高级利用方式。2009年12月国家环境保护部将生物质气化技术作为生物能源工程列入了《国家鼓励发展的环境保护技术目录》(第90项技术,全国总共102项技术)。该文件明确指出:《国家鼓励发展的环境保护技术目录》所列的技术是经工程实践证明了的成熟技术,国家鼓励企业优先采用目录所列的污染防治技术。

 

2、国家政策限制生物质直接燃烧低级利用方式,部分城市禁止生物质直接燃烧低级、高污染利用方式。国家环保部明确生物能源利用的环保政策:鼓励生物燃气(沼气或生物质气化),限制生物质直接燃烧利用。

 

四、结语

 

生物质能作为唯一可固定碳的可再生能源,选择正确的生物质能源利用方式对于缓解能源危机、保护环境都有着极其重要的意义。

 

(来源:沼气圈)

20180716   查看详情>>
钢铁冶炼中烧结烟气污染物的特征及处理方法
钢铁冶炼中烧结烟气污染物的特征及处理方法

在钢铁冶炼工序中,烧结过程所排放的烟气是体量最大、污染物种类较为集中且浓度较高的一种工业废气。烧结烟气中包含的主要大气污染物有SO2、NO、Hg等重金属以及二噁英等有机污染物,据统计,每生产1t烧结大约产生4000-6000ml的烟气,其携带粉尘量较大,一般含尘量为0.5-15g/m3,且含有SOx、NOx等酸性气态污染物。因此烧结烟气的治理与净化是冶金行业大气污染物节能减排的重点。

 

 

一、烧结烟气的特征

 

1、烧结烟气量大且分布不均匀

 

由于漏风率高(40%-50%)和固体料循环率高,有相当一部分空气没有通过烧结料层,使烧结烟气量大大增加。每产生一吨烧结矿大约产生4000-6000m3烟气。由于烧结料透气性的差异及辅料不均等原因,造成烧结烟气系统的阻力变化较大,最终导致烟气量变化大,变化幅度可高达40%以上。

 

2、二氧化硫浓度变化大

 

SO2排放浓度的波动范围较宽,受矿石和燃料中S含量和烧结工况决定,随着原燃料供需矛盾的不断变化和钢铁企业追求成本的最低化。钢铁企业所使用原燃料的产地、品种变化很大,由此造成其质量、成分(包括含硫率)等的差异波动很大,使得烧结生产最终产生的二氧化硫的浓度变化范围较大。

 

3、烧结烟气成分复杂

 

由于使用铁矿石为原料,因此烧结烟气的成分相对比较复杂,除二氧化硫外,含有多种腐蚀性气体和重金属污染物。包括HCI、HF、NOx等腐蚀性气体,以及铅、汞、铬、锌等有毒重金属物。

 

4、烟气温度变化范围大、含氧量与含湿量高

 

随着生产工艺的变化,烧结烟气的温度变化范围一般在120-180℃,但有些钢厂从节约能源消耗、降低运行成本考虑,采用低温烧结技术后,使烧结烟气的温度大幅下降,可低至80℃左右。烟气含湿量大,为了提高烧结混合料的透气性,混合料在烧结前必须加适量的水制成小球,所以烧结烟气的含湿量较大,按体积比计算,水分含量一般在10%左右。含氧量一般为15%-18%。烧结机头烟气氧含量为15%-18%。

 

二、烧结烟气污染物处理措施

 

1、烧结烟气污染物减量化技术

 

烧结烟气中的SO:减排方式主要有使用含硫量较低的原材料、减少燃料消耗和使用较粗的碎焦炭。另外烧结烟气循环使用也是SO2减少排放的有效途径。要绝对减少烧结过程NOx的排放量,应尽可能减少焦粉中或其他烧结燃料带入的氮。

 

在烧结时加入稻壳、秸秆、玉米芯、锯木屑、碎木块、甘蔗渣等生物质作为再燃燃料,燃烧后所产生的CO、H、CO、CH。等还原在主燃区产生的NOx,具有一定的减排效果。

 

2、烧结烟气污染物末端治理

 

目前,我国烧结烟气脱硫技术已得到广泛的应用,随着环保力度的加大,脱硝和二噁英控制等技术虽得到高度重视。烧结烟气综合治理不仅要脱除SO2、NOX和二噁英等有害物质,还应对烟气净化产物进行无害化处理,消除二次污染。

 

从脱硫适应性、有无二次污染及脱硝等几个方面看,活性焦烧结烟气综合治理方法相对较好,国内钢铁企业太钢450m3烧结机采用了活性碳工艺进行烧结烟气综合治理,取得了较好的脱硫脱硝效果,并同时可脱除二噁英和贵重金属。但该系统投资近4亿元,运行成本9.66元/吨,高于钙法等脱硫技术的运行成本。其前期投资大、运行维护费用高、占地面积大、系统较为复杂,活性碳再生能耗较高,脱硝用氨安全等问题,在当前钢铁经济形势下,推广收到较大的制约。

 

三、结论

 

烧结烟气是钢铁企业大气污染的主要来源,约占钢铁大气污染物的60%以上,SO2、NOx、二噁英等主要污染物含量多,变化幅度大,分布不均等特点,给烟气治理造成了困难。烧结烟气处理技术向综合处理粉尘、SO2、NOx及二噁英等有害物质的协同净化的趋势发展。

 

(来源:工业过程气体监测技术)

 

20180712   查看详情>>
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