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住建部:《生活垃圾填埋场填埋气体收集处理及利用工程技术标准(征求意见稿)》

2019-08-28 13:25来源:北极星环保网关键词:生活垃圾填埋场填埋气体生活垃圾处理收藏点赞

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5.4 集气站

5.4.1 由于垃圾填埋场垃圾堆体面积一般都较大,为提高填埋气体收集率,需要设置很多导气井或(和)导气盲沟。在对导气井和盲沟进行机械导排抽气时,经常需要对每一个导气井或(和)盲沟进行流量和负压调节。将若干个导气井或(和)盲沟连接到一个集气站,在集气站内设置一集气总管,将每个导气井或(和)盲沟连接在这个集气总管上。每个导气井或(和)盲沟连接管上安装调节阀门、气体取样口、负压表等,这样就便于运行人员在集气站内对多个导气井或(和)盲沟进行调节。典型集气站管道连接设计示意图见图5.4.1。

5.4.2 一般情况下每个集气站连接5-10 个导气井或(和)盲沟,集气站设置在垃圾堆体边缘的堆体平台或台阶上。

5.4.3 本条对集气站设计提出了要求。

1 集气站在垃圾堆体上设置时,需要考虑垃圾体的沉降,避免因垃圾体沉降造成集气站处于凹坑内而被水淹没。

2 从垃圾堆体内抽出的填埋气体温度较高、湿度很大,在管道内易于凝结出水,为防止凝结水堵塞管道,需要在管道低点设置排水装置。如果集气站位置比导气井或(和)盲沟高,则凝结水会流入导气井或(和)盲沟,不会堵塞管道;如果集气站位置比导气井或(和)盲沟低,则凝结水会在集气站集气总管内聚集而堵塞管道。

3 本款的要求主要是为了便于在集气站集中调节多个导气井或(和)盲沟。

4 本款的要求是为了避免集气支管被凝结水堵塞。

6 填埋气体输气管网

6.1 管网的布置与敷设

6.1.1 从垃圾堆体中排出的填埋气体湿度很大,温度也较高。气体在管道中流动过程中温度会逐渐降低,气体中的水蒸气会慢慢凝结成水,为防止凝结水堵塞管道,设置一定的管道坡度,并在最低点处设排水装置是需要的。由于整个抽气管网处于负压状态,因此排水装置应能防止空气吸入。为了排气管畅通,排水装置应分段设置,间距不宜过大。

6.1.2 由于填埋气体含有一些酸性气体,对金属有较大的腐蚀性,因此要求气体收集管道耐腐蚀。

由于垃圾堆体易发生不均匀沉降,因此要求管道柔韧性好,防止断裂。

6.1.3 本条是出于安全考虑而提出的。

6.1.4 路面一般为硬性材料,且是重要的交通设施,管道如沿路面下敷设,在管道施工时,需要将整个路面挖开,使交通完全中断,且经济损失大;在管道检修时也需要挖掘路面,施工难度很大,因此本条规定不宜沿路面下方敷设管道。

6.1.5 本条主要是对输气管地面和架空敷设时的安全要求。

6.1.6 由于塑料管道热膨胀量较大,地面敷设时昼夜温差使管道伸缩量大,易造成管道破坏,因此需要考虑管道伸缩时有移动和滑动的空间,防止管道应力过大而损坏。一般做法是在两个固定支架之间将管道铺设成具有一定弯曲度的形式,包括S 弯、V 型弯、U 型弯等。

6.1.7 本条是输气管与其它管道共架敷设时的基本要求。

6.1.8 本条是对输气管与输电线和变电站安全距离的要求。

6.1.9 本条是对输气管在寒冷地区埋地敷设的基本要求。

6.1.10 由于填埋气体是一种可燃气体,因此本条要求输气管道与建筑物、构筑物或相邻管道之间的最小净距应满足城市燃气管道的有关规范要求。

6.1.11 若输气管道穿过其它大断面管道或通道,当气体泄漏时,易聚集在大断面管道或通道内,形成爆炸气体,因此做出本条的要求,且作为强制性条文。

6.1.12 现行国家标准《输气管道工程设计规范》GB50251 中有关输气管道穿越铁路、河流等障碍物的规定也适合于填埋气体管道。

6.1.13 本条的要求旨在方便填埋气体管道的维护。

6.2 管道计算

6.2.1 垃圾填埋场填埋气体产生总量在填埋场封场之前是逐年增加的,在封场后是逐年减小的,填埋场填埋气体输气总管的输气能力需满足最大产气年份的气体量,考虑到填埋场的复杂情况,产生的填埋气体不可能完全收集,输气总管的输气流量按最大产气量80%计算比较合理。

6.2.2 每一个导气井或导气盲沟都有一定的作用范围,在作用范围内垃圾的产气量即是本导气井或导气盲沟的气体流量。某管段的计算流量即是其所连接导气井或导气盲沟的流量总和。

6.2.3 本条给出的管内流速是经济流速。流速过高,管网压损大,风机耗电大;流速过低,管网投资大,因此在设计时应选择一个比较合适的管内流速,使管网投资和风机耗电费用总和最小。

6.2.4 本条给出了填埋气体输气管道摩擦阻力计算公式。根据此公式可以确定填埋气体输气管道管径和管道阻力损失,根据各管段的阻力损失就可以计算最不利管路的阻力损失,为填埋气体抽气风机的选择提供依据。

7 填埋气体抽气、处理和利用系统

7.1 一般规定

7.1.1 本条是对填埋气体抽气、燃烧和利用系统构成的基本要求。

7.1.2 由于垃圾堆体在有机物降解过程中处于不稳定状态,因此,抽气、燃烧和利用设施和设备不能放在垃圾堆体上,处于安全考虑,应与垃圾堆体保持一定的距离。

7.1.3 本条的要求旨在避免管路过长而易于造成气体泄漏,另外管路长,启动时管道内空气不易排干净。

7.1.4 气体在密闭空间内聚集宜形成爆炸性混合气体,甲烷在空气中的爆炸浓度范围是5%~25%,当空气中甲烷浓度达到5%时就有爆炸的危险。本条的要求就是为了避免填埋气体中的甲烷在设施密闭空间内泄漏而形成甲烷的爆炸性混合气体,主要做法就是加强密闭空间的通风。如将填埋气体预处理设备放在集装箱里,则集装箱需要装设排风扇,在运行期间要启动排风扇,对集装箱内部实施机械通风,防止气体在集装箱内聚集。

7.1.5 本条的规定旨在要求将抽出的气体首先保证气体利用系统的用气,当气体不能全部利用时,剩余的气体不要直接排空,要能够自动分配至火炬烧掉。

7.2 填埋气体抽气及预处理

7.2.1 由于填埋气体具有腐蚀性和易燃易爆性,因此做本条要求。

7.2.2 由于填埋气体产量随时间变化较大,为了保持抽气量和产气量的基本平衡,需要调节抽气设备的转速来调节抽气量。变频调速是成熟、可靠的技术,故本条要求优先采用变频调速。

7.2.3 对于已安装填埋气体主动导排系统的填埋场,如果抽气设备不运行,则气体将无法从垃圾堆体中导排出来,因此本条要求设置备用抽气设备。

7.2.4 本条是对抽气设备流量、升压参数选择计算的基本要求。

7.2.5 抽气设备的作用是将填埋堆体中的气体经过导气井(盲沟)、导气管抽出,并形成一定的压力,供后续的填埋气体处理设备或利用设备适用填埋气体。因此抽气设备所产生的抽气压力需要克服沿途管路和设备的总阻力,并满足用气设备的进气压力。

7.2.6 填埋气体是垃圾填埋场的主要臭味源,通过调节抽气流量,使得抽气流量尽可能接近产气速率,即气体收集率尽可能大,是控制填埋场臭味的有效措施。同时也可以使更多的气体得到利用。由于填埋场内情况复杂,影响气体收集的因素很多,做到很高的气体收集率是不易的,因此本条要求气体收集率不宜小于70%。

7.2.7 气体流量是调节抽气的重要参照数据,为提高气体收集效果和收集率,调节抽气流量是很重要的,因此本条要求应安装流量计量设备,并要求可记录瞬时流量和累积量,以便于抽气调节时参照。

7.2.8 填埋气体氧(O2)含量和甲烷(CH4)含量是抽气系统和处理利用系统安全运行和控制的重要参数,需要时时监测。当气体中氧(O2)含量高时,说明空气进入了填埋气体,应该降低抽气设备转速,当氧(O2)含量达到设定的警界线时,要立即停止抽气。

7.2.9 气体利用方案不同、用气设备不同对进气质量要求也不同。气体质量不同,其燃烧后的烟气污染物浓度也不相同,因此对填埋气体预处理工艺和设备选择做出本条要求。

7.3 火炬燃烧系统

7.3.1 由于主动导排是将气体抽出,集中排放,如果不用火炬燃烧,则大量可燃气体排放会有安全隐患。本条为强制性条文。

7.3.2 气体量大时,燃烧产生的火焰很大,采用封闭式火炬使外界看不到燃烧的火焰,同时也避免受气候的影响,保证安全运行。

7.3.3 填埋气体产生量随时间变化比较大,另外气体中的甲烷含量波动也比较大,为了能使填埋气体火炬保持稳定燃烧,特进行本条要求。

7.3.4 本条要求的目的是使填埋气体在火炬中燃烧完全。

7.3.5 燃气在点火和熄火时比较容易产生爆炸性混合气体,因此填埋气体火炬应具有此类的安全保护措施。

7.3.6 本条要求主要是处于安全的考虑,使火炬外表面不伤害到人。

7.3.7 阻火装置是防止回火的设备,因此本条作为强制性条文。

7.4 填埋气体利用

7.4.1

1 本条是对填埋气体利用方式的基本要求。

2 本条是对填埋气体利用规模确定的基本要求。

7.4.2

1 由于填埋气体收集量随时间变化较大,而内燃发电机的额定功率是有一定系列的,而且用于填埋气体的内燃发电机型号不多,因此,内燃机发电的总规模确定应考虑各年的填埋气体收集和内燃发电机的成熟型号等因素。

2 本条对内燃机发电机组选择的基本要求。

3 目前,燃气内燃机发电的效率还比较低,为了提高填埋气体的热能利用效率,可以考虑热电联产或热、电、冷三联供技术。

4 本条是对所选填埋气体内燃机发电机组发电效率的基本要求。

7.4.3

2 有两种可能的情况,一种是用热负荷大于填埋气体总热负荷,一种是用热负荷小于填埋气体

总热负荷,因此对锅炉出力的选择要考虑用热负荷和填埋气体总热负荷两种因素。

4 本条是对填埋气体锅炉房设计、施工和运行的一般要求。

8 电气系统

8.1 一般规定

8.1.1 本条文是对填埋气体发电并网工程中,对接入系统设计的要求。填埋气体发电工程的发电量和上网电量通常相对较小,与中小型火力发电厂和生物质发电厂都有所区别,应综合各方面实际情况进行统筹规划和设计。

8.2 电气主接线

8.2.1 根据填埋气体发电机组单机容量小、全厂总装机容量小、并网线路回路少、发电机出口电压多数为低压230/400V 的特点,采用单元制接线不经济,故本条文推荐发电机电压母线和升压站高压侧母线采用单母线或单母线分段接线方式。

8.2.2 全厂无专用起备电源时,需通过并网线路倒送来取得全厂启动和备用电源,因此应在发电机与升压变压器低压侧之间装设断路器,并作为并列点。

8.2.3 当前,填埋气体发电机的额定容量大多数不大于1MW,发电机出口电压多数为低压230/400V。当发电机的最大短路电流较大,特别是当几台发电机并列运行时,发电机出口230/400V系统的最大短路电流更大,因此,尤其是在选择相关低压开关设备时,应特别予以注意。

8.2.4 发电机组启动必须使用外部电源,当几台发电机组同时工作时,发电机组之间可以互为备用。发电并网的填埋气体发电厂通过并网线路倒送取得启动和备用电源,而对于所发电能全部自用的填埋气体发电厂,也应至少有一回路外部电源来启动机组或当机组发生故障时能够安全停机。

8.3 交流厂用电系统

8.3.1厂用电接线设计应符合下列要求:

2 目前国内运行和在建的填埋气体利用厂用电系统,多为单母线或单母线分段接线。当发电机出口电压为230/400V 的低压时,低压厂用母线与发电机电压母线可为同一母线,当短路电流过大不利于选择开断设备时,可通过厂用变压器将高压厂用电源降为230/400V 后再供给各厂用负荷。

由于填埋气体发电厂的总装机容量通常不大(小于10MW),多数采用10kV 或35kV 电压等级并网即可,因此,230/400V 的发电机组通过变压器升至10kV 或35kV 并网,厂用高压电源也从该10kV 或35kV 系统取得。

4 厂用变压器接线组别应一致,以利于工作电源与备用电源并联切换的要求。厂用变压器建议采用D,yn11 接线组别,考虑其零序阻抗小,单相短路电流大,提高保护开关动作灵敏度及提高承受三相不平衡负荷的能力。

8.4 直流及交流不间断电源系统(UPS)

8.4.1 本条文规定了直流电源系统设计应遵循的规范。

8.4.2 阀控式密封铅酸蓄电池的优点是:放电性能好、技术指标先进、占地面积小和维护工作量小等。缺点是:使用寿命相对较短,对环境温度要求较高。多年运行经验证明,阀控式密封铅酸蓄电池能够满足焚烧厂和变电站安全和可靠运行的要求。阀控式密封铅酸蓄电池,当容量达300Ah及以上时,其体积和重量均比较大,故需要设置独立的蓄电池室。此外,由于蓄电池组的荷重大,放在0m 层,可以节约土建投资。

8.4.3 本条文推荐采用单体为2V 的蓄电池,是因为2V 蓄电池的设计寿命相对6V 或12V 组合电池的寿命要长。为了确保设备供应商能够提供2V 的蓄电池,建议在招投标标书中就应明确:对发电厂和升压站直流电源系统,应采用单体2V 的蓄电池,阀控式密封铅酸蓄电池设计寿命应不低于10 年。对于直流成套电源装置的蓄电池也推荐采用单体2V 的蓄电池,当蓄电池容量小于200Ah,选择2V 蓄电池有困难时,才可采用6V 或12V 的蓄电池。

8.4.4 填埋气体发电厂中直流动力负荷和控制负荷设备数量相对不多,无需将动力负荷和控制负荷按不同的电压等级分别供电,以简化系统,故推荐动力负荷和控制负荷合并供电的直流电源系统电压采用220V。

8.4.5 填埋气体发电厂总装机容量小,直流负荷少,通常只需设置一组蓄电池。本条文是对全厂只设置一组蓄电池的直流电源系统接线方式所作的规定。

8.4.6 由直流柜母线直接向负荷或设备终端供电的集中辐射形供电的可靠性较高,根据电力系统的习惯,一般重要回路均须采用集中辐射形供电。

8.4.7 本条文规定了直流系统事故时间应遵循的原则。

8.4.8 本条文规定了交流不间断电源系统UPS 设计应遵循的规范。

8.4.9 本条文是对交流不间断电源系统UPS 的主要技术条件作出的规定。

8.4.10 UPS 交流输入电源一般均要求一路主电源和一路旁路电源,但对于小容量UPS 主电源与旁路电源一般可共用一路电源。

UPS 直流电源由机组直流系统引接可节省投资及减少运行维护工作量。从节省投资、减少运行维护工作量、保证系统运行可靠性角度出发,本标准推荐UPS 直流电源由机组或变电站直流系统引接。当UPS 自带蓄电池在技术经济方面比较合理时,也可自带。

8.4.11 本条对交流不间断电源的母线接线形式作出了规定。

8.5 高压配电装置

8.5.1 本条文规定了高压配电装置设计应执行的国家标准。

8.5.2 35kV 及以下屋内配电装置具有节约土地、便于运行维护、防污性能好等优点,且投资也不高于屋外型,所以宜采用屋内配电装置。

8.6 电气监测及控制

8.6.1 填埋气体发电厂发电机组、厂用电系统和升压站电力网络系统的电气设备和元件宜采用计算机控制,计算机控制系统既可以采用电气监控管理系统ECMS,也可以采用分散控制系统DCS或PLC 系统。

8.6.2 为保证对电气设备监控的可靠性,无论是采用DCS 系统还是ECMS 系统,其各网络层都推荐采用双网、双冗余配置。

8.6.3 本条文规定当ECMS 系统采用监控方式时,为满足双网、双冗余要求,通信管理站应按冗余配置;当采用监测方式时,由于可以采用单网,通信管理站也可以按单机配置。

由于通信管理机的接口数量有限,而且为保证速率,每个接口所接装置的数量也不宜过多,因此,一个厂一般需要多台通信管理机。为保证各系统的独立性,避免相互影响,以及增强单元性,建议这些通信管理机对于高压厂用配电装置采用按段配置,对于380V 厂用配电装置采用按不同按系统PC 段分别设置。

8.6.4 本条文规定了电气二次接线设计应执行的国家标准。

8.6.5 本条文规定了电气测量仪表设计应执行的国家标准。

8.6.6 本条文规定继电保护、自动准同步、自动电压调节和故障录波和厂用电快速切换装置应采用专门的独立装置,不纳入计算机控制系统。

8.6.7 为了保证事故紧急情况下可采用硬手操实现安全停机,本条提出了至少要保留的后备硬手操手段。

8.7 元件继电保护和自动装置

8.7.1 现行国家标准《继电保护和安全自动装置技术规程》GB/T 14285 和《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB/T 50062 中的有关规定也适用于填埋气体发电厂。

8.7.2 本条文规定当线路保护采用光纤纵联差动保护时,除应满足相关规程规定外,装置的选型还要满足与对侧保护装置配合的要求,才能保证线路两端保护动作的正确性。

8.7.3 本条文规定了电力系统安全自动装置配置的基本原则。对于接入电力系统的发电厂,电力系统对不同电压等级均有其继电保护和安全自动装置的相关要求,填埋气体发电厂可按满足当地电网要求配置相应的电力系统安全自动装置。

8.8 照明系统

8.8.1 本条文是填埋气发电厂主要生产和辅助厂房建(构)筑物和办公楼、食堂、宿舍楼等附属建(构)筑物照明设计分别应执行的国家现行标准。

8.8.2 1 目前国内外填埋气体发电机的出口电压等级大多为230/400V,为此照明电源及动力电源均可直接从低压母线上引接。当发电机停机,从市网引来高压电源或发电机出口电压为6.3kV及以上时,厂用变压器采用中性点直接接地系统,正常照明由动力、照明共用的厂用变压器或升压变压器供给。全厂事故停电时,采用自带蓄电池的应急灯具作为事故照明。

2 根据国标《特低电压(ELV)限值》GB/T3805-2008 的规定,当电气设备采用24V 以上安全电压时,必须采取防止直接接触带电体的保护措施,因此本条文规定安全电压采用24V。

8.8.3 本条文为照明灯具选型的一般规定。

8.9 电缆选择与敷设

8.9.1 本条文规定了电缆选择与敷设应执行的国家标准。

8.9.2 本条文规定考虑厂内有易燃气体,防火、阻火十分重要。除需要采取相应的防火措施外,对需要电缆敷设采取有效的阻燃、防火封堵措施。

8.9.3 全厂公用重要负荷回路的电缆着火后,不再维持通电,所造成的事故及损失屡见不鲜,本条是基于国内各类项目的事故教训所制定的对策。

8.9.4 本条是基于事故教训所制定的对策。

8.10 过电压保护与接地

8.10.1 本条文规定了电气装置与通信系统过电压保护设计应执行的国家现行标准。

8.10.2 本条文规定了主要生产和辅助厂房建(构)筑物的过电压保护设计应执行的国家标准。

8.10.3 本条文规定了办公楼、食堂、宿舍楼等附属建(构)筑物的防雷设计应执行的国家标准。

8.10.4 本条文规定了全厂交流接地系统设计应执行的国家标准。

8.10.5 填埋气体发电厂的发电装置和火炬系统等成套设备厂家,通常会对自身的过电压保护与接地系统设计的设计提出一定要求,在设计时也应符合这些要求。

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