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譚麗娜1，李新強2
（1.佛山市華禪能燃氣設計有限公司，廣東佛山528000；2.中國市政工程華北設計研究總院有限公司佛山分公司，廣東佛山528000）
摘要：介紹當前餐廚垃圾的處理方式。以某市餐廚垃圾處理項目為例，探討餐廚垃圾制沼氣凈化后返供燃氣管網的技術方案：從數據采集分析、工藝流程優化、報警系統及遠傳監控系統運用等多方面進行探討，達到節省能源、廢物利用的目的。
餐廚垃圾主要的特點在于含水率、含鹽量與有機物含量高，存在有病原菌和病原微生物，容易發酵、腐爛、變質。傳統的處理方式是集運到垃圾填埋廠進行預處理、消毒后填埋地下。這種方式缺點在于需要占用大量的土地，且在處理的過程中會出現滲濾液體，處理不當會造成土壤及水資源污染。隨著社會的不斷發展、科技不斷的創新，餐廚的處理方式不僅限于填埋處理，當前餐廚垃圾處理的新型方式為中溫、濕法、兩相、連續式厭氧消化處理工藝。該工藝的優勢：（員）經過厭氧消化后生成的沼氣可以發電；（圓）經過厭氧消化后得到有機肥料；（猿）經過厭氧消化后有機物質轉變成甲烷等氣體，可以二次利用，并實現垃圾減量化。
1工程概況
某市餐廚垃圾處理項目日均生產沼氣量為1.5×104m³/d，經過凈化提純后生成產品氣，需要反供城鎮燃氣管網。產品氣容積成分包括：甲烷約為96%，二氧化碳約為3%，氧氣約為0.5%，硫化氫含量約為10ppm。產品氣的輸出壓力為0.52~0.6MPa，溫度為25℃~45℃，流量為0~470Nm³/h，高位發熱量逸31.4MJ/m³（以甲烷含量換算在101.325kPa，20℃時實際熱值躍35MJ/m³）。產品氣的質量達到國家標準GB17820-2018《天然氣》規定的“二類氣”標準。目前，某市在役城鎮燃氣管網上游氣源來自兩處不同產地，其燃氣組分也不同。本文對沼氣凈化后如何接入燃氣管網進行技術方案探討。
2現狀城鎮燃氣管網數據采集分析
某市在役城鎮燃氣管網上游氣源來自兩處不同產地，其燃氣組分及物理特征也不同。本文以A、B組分分別進行介紹。A組分與B組分天然氣及物理特征見表1。
根據表1資料顯示：城鎮燃氣管網有兩種不同氣源混入，混入后的管網在不同區域其溫度、壓力、組分及熱值也不同。沼氣凈化后的成品氣若要接入城鎮燃氣管網，首先需要確定接入點位置，其次需要采集接入點附近區域的數據進行分析。
根據餐廚垃圾處理廠選址，確定接入點位于管網的045區。根據2019年9月的監測報告，接入位置處于045區的數據符合相關規定。2019年9月監測報告（見表2）。
根據表2監測報告顯示：管網045區的燃氣低位熱值在37.66MJ/m³，沼氣凈化后成品氣的熱值為35MJ/m³與現狀管網045區低位熱值相比略有偏低。由于接入點位置045區近期及遠期規劃均為商住用地，目前已接入管網的部分下游用戶均為商業及居民用氣，其對燃氣的熱值高低并無特殊要求，故判定該區域位置可以實施管網連接。若接入點附近為工業用地，且生產工藝需要較高的熱值及穩定性，則需重新評估該方案的可行性。
3沼氣凈化成品氣工藝流程優化
本項目設計方案主要優化產權分界點下游區域工藝流程，上游區域為現狀工藝流程，合格的產品氣從產權分界處進入調壓計量裝置，經過調壓計量后進入止回裝置（止回閥）從而進入城鎮燃氣管網。調壓計量裝置包括：進氣控制閥、過濾器、防爆電磁閥、調壓器、流量計、出氣控制閥，在調壓器與流量計前后各設置一處壓力表，進行壓力監測。
根據成品氣的輸出參數進行合理選用調壓計量設備的選型參數。調壓器進口壓力為0.5~0.7MPa，出口壓力為0.2~0.4MPa，額定流量為800m³/h，調壓器前后各設置一處壓力傳感器。流量計公稱壓力為1.6MPa，額定流量為800m³/h，配溫度、壓力補償儀及整流器。
防爆電磁閥需預留220V消防電源與后期安裝的可燃氣體探測器進行聯動。壓力表應選用彈簧壓力表，進口控制閥門處安裝壓力表量程為0~1.0MPa，出口控制閥門處安裝壓力表量程為0~0.6MPa為宜。
在調壓計量裝置下游設置止回閥，防水處理。在止回閥的前后各設置一個控制閥，安裝時需注意氣流方向與設備標定的安裝方向相同，避免城鎮燃氣管網內較高壓力的天然氣回流而損毀燃氣設備，確保燃氣設備的安全。沼氣凈化成品氣返供城鎮燃氣管網工藝流程見圖1。
4報警系統及遠傳監控系統運用
調壓計量裝置頂部需設置防雨罩棚，在棚頂安裝兩處可燃氣體探測器，用于檢測可燃氣體泄漏。探測器通過耐火電線電纜連接至控制器并與防爆電磁閥聯動。控制器安裝在沼氣站內的消防控制中心，防爆電磁閥安裝在調壓計量裝置上游。
調壓計量裝置附近需設置1臺防爆型數據遠傳裝置（數據采集控制器），對調壓器前后的壓力信號和流量計的壓力、溫度、流量信號進行監控，并遠傳至沼氣站的PLC控制柜。PLC控制柜帶有觸屏液晶文本顯示，具備參數設置、查詢、保存功能。PLC編譯器具備PROFIBUS-DP外接通訊接口，可將各項工藝參數實時上傳至沼氣站內PLC控制柜。燃氣公司利用SCADA系統經由DTU通訊將沼氣站內的PLC控制柜的工藝數據遠傳至搶險控制中心。如遇突發事件，可以緊急聯系巡檢人員進行現場控制。
5注意事項
5.1防雷防靜電
防雷方面：調壓計量裝置在沼氣站所屬的防雷范圍內，故不用考慮設備的防雷問題。架空管道的壁厚不小于4mm。防靜電方面：在調壓計量裝置基礎底部四周預埋扁鋼。進氣管道與出氣管道均采用圓鋼與扁鋼進行搭接。焊接處需進行防腐處理，管道的接地電阻值不得大于10歐姆。調壓計量裝置采用法蘭連接，在連接部位的兩端應采用截面積不小于6m㎡的金屬導線進行跨接。
5.2管道施工方式及安全措施
經過調壓計量后的成品氣管道優先選擇埋地敷設。沼氣站內管道包括：雨污水管、給水管、消防水管、沼氣管（多組）等。埋地管道優先選用鋼管或聚乙烯管。由于可敷設位置有限，實際施工時需滿足《大中型沼氣工程技術規范》GB/T51063規范的凈距要求。埋地無位置時，也可采用架空敷設，架空管道與其他管道的凈距需滿足《工業企業煤氣安全規程》GB6222規范的凈距要求。成品氣管道需沿耐火等級不低于二級的不燃燒實體墻進行敷設，滿足后期巡檢維護要求。市政管網接入點位置需設置一處埋地閥井。該閥井位于用地紅線外，便于巡檢人員及時維護與搶修。
5.3管道加臭的具體要求
管道加臭的位置由產權單位之間進行協商確定。本次技術方案約定為調壓計量前進行加臭處理。城鎮燃氣管道內的加臭劑為四烴噻吩，且加臭劑含量不低于15mg/m³。供氣單位在成品氣接入調壓計量前進行加臭，加臭量應滿足《城鎮燃氣設計規范》GB50028要求，加臭劑的最小用量應符合：無毒燃氣泄漏到空氣中，達到爆炸下限的20%時應能察覺。
參考文獻院
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