沼气厂发展手册

本手册的目的是为读者提供一般项目开发路线图,以通过规划,设计,采购,允许,建筑和运营高效和可行的沼气厂的复杂任务来帮助他/她。

请注意,本手册将定期更新有关沼气、厌氧消化和我们行业的最佳实践的新内容。

沼气厂开发手册章节

前言

我们公司在各种农业、农产食品和城市有机废物管理领域销售沼气工程专业知识超过12年。我经常惊讶地发现,很多重大的沼气项目由于规划和设计不当,导致沼气厂的运行和经济都不理想。大多数这些容易避免的错误是由于最初的误解,缺乏知识和信息的沼气厂工程的主题。

厌氧消化和沼气利用的主题存在很多优秀的出版物,但很少有沼气工程和沼气项目发展的主题。

我记得我的早期作为一个沼气工程师,我迷恋了这个主题并吞噬了大量关于厌氧消化和沼气利用的技术信息。多年来,这些技术方面已经向背景推出,因为我将工作集中在同样复杂的问题上,例如项目规划,融资,采购,允许,政治和运营等方面的同样复杂的问题。这是本手册的主要焦点的主题问题。

本手册已被编写为在网站上发布为一系列不断发展的超链接文章(bob体彩官网)或作为独立电子书,因为迅速发展的沼气行业需要它。

我希望你能享受阅读并找到有价值的信息,以帮助您设计,构建和操作更好的沼气厂。

埃里克•Camirand P.Eng。

总统,Electrigaz Technologies Inc.

1.介绍

本手册已为读者编写识别在其中一个陈述中的读者:

    • 你问自己如何将有机废物变成金子?
    • 您已经任务了建立沼气植物来治疗有机垃圾的工作,并没有Clue如何去呢?
    • 你已经研究这个课题多年了,你认为你现在准备好建立自己的沼气厂了吗?
    • 您的这种惊人的技术将废物转化为可再生能源和肥料,并希望了解更多信息?
    • 你已经学习沼气很多年了,你对它了解的越多,你就越意识到它的复杂性和困惑?
    • 您正在操作沼气厂,并想知道为什么它表现不佳,并试图找到这些问题的具体解决方案?

    如果您在其中一个陈述中识别出来,则正式认为诅咒无限的胃口,以获取有关沼气厂开发和运营主题的更多信息。

    这本手册是用来帮助你走出困境的。

    2.为什么要建沼气厂?

    为什么你不想通过将有机垃圾转化为可再生能源和肥料,同时减少与它们处理相关的整体环境问题来致富呢?

    实际上,人们存在三(3)个原因为什么人们构建沼气植物:

      • 遵守监管
      • 经济机会
      • 疯狂

    除此之外,还有一个经常被问到的致命问题:“为什么不呢?堆肥?这不是贵吗?“

    简单的回答是:“看情况。(虽然不是很有用)。事实上,很难简单地回答这个问题。每个项目都有自己的监管、能源市场和当地环境现实,这些现实会影响在堆肥和厌氧消化之间的选择。

    通常,在较小的固体有机废物吨位(小于10 000吨/年)下进行露天堆肥更便宜。超越这一点可行性研究必须进行衡量每个有机废物处理技术的挑战和机遇。

    厌氧消化和堆肥经常扮演另一个。实际上,这些技术是互补的,并且通常应该共同开发,以利用各自提供的优势。

    法规

    有三(3)个主要的监管驱动因素迫使沼气厂的发展:

    • 温室气体(GHG)政策
    • 可再生能源政策
    • 回收政策

    尽管有沼气捕获系统,垃圾填埋场仍向大气排放大量易挥发的甲烷,从而导致温室气体的排放。此外,有机垃圾的填埋不符合典型的回收政策,即在最终处置前应减少废物、重复利用和回收(3Rs),因为在这种情况下,有机废物不会回到土地上。

    由于这些原因,温室气体和回收政策通常导致禁止有机垃圾填埋,从而迫使有机废物堆肥和/或厌氧消化。

    可再生能源政策,如可再生投资组合标准(RPS),在许多国家和国家建立了能源公用事业,从可再生来源产生一定比例的能量。这些公用事业公司经常在寻找实惠的可再生能源,如沼气能量。

    经济机会

    沼气厂在能源成本和/或废物处理成本相对较高的市场中创造了经济机会。由于城市固体废物的有机部分约占城市生活垃圾质量的50%,将有机部分从常规处理转向厌氧消化在经济上是有意义的。

    沼气厂的有机废物加工可以帮助减少废物处理成本。来自有机废物的沼气的生产可以帮助产生实惠的可再生能源。结合,这些机会推动了沼气项目的发展。

    例如,小岛国家可以从沼气厂获得大大受益,因为它们经常与柴油产生昂贵和脏的电力(0.50美元+ /千瓦时),并面临着对废物处理的重大挑战。

    疯狂

    一些沼气植物无法建造,因为没有充分的理由,主要是由纯粹的疯狂和/或自负激励驱动。这些项目开发人员中的大多数都是对关键沼气项目基础的视而不见,这将在本手册中稍后讨论。

    这些规划较差和执行的项目导致沼气厂具有差,运营和经济效益差,总的来说,损害了该行业。

    3.厌氧消化

    厌氧消化是一种自然的细菌过程,由厌氧菌群在无氧环境中生物降解有机物。

    这些细菌需要有利的环境来茁壮成长。适当的温度,缺氧缺乏,适当的喂养,酸度和混合是高效厌氧消化的关键。

    厌氧消化过程发生在设备称为厌氧消化器或简而言之,消化器。消化器必须尽可能持续地被喂食,不管原料的波动。

    几种类型的细菌共同工作,将可消化的挥发性固体原料转化为沼气。虽然大多数的原料主要由水组成,但你不能用水来制造沼气。你可以利用原料中可消化的固体部分来制造沼气。

    虽然木质纤维素材料,如木材,含有大量挥发性固体(可燃),这些固体不能在厌氧消化器消化。

    固体转化为沼气使底物更液体。这就是为什么可以将固体原料送入液体消化器,而不会堵塞。

    沼气主要由甲烷和二氧化碳组成。

    4.沼气植物基础知识

    缺乏经验的沼气开发人员通常会将其努力集中在技术方面而不是项目基本面。

    技术选择始终是建立以下基本面的二级:

    沼气植物基础知识

    原料的数量和组成必须清楚,并在项目开发人员的控制下。没有合适的原料,就没有沼气项目。

    必须有沼气能量的客户。如果没有,您也可以堆肥材料。

    沼气厂只能将它们所处理的物质的10%转化为沼气。剩下的90%进入消化器的物质作为一种肥料被称为消化液。项目必须有一个长期的廉价的出口,否则项目将不会成功。

    最后,项目必须是可存放的。这意味着投资,运营成本和收入必须可预测和平衡,以确保其融资。

    如果这些基本条件中有任何一个不符合,那么这张桌子就会倾斜,使项目的可行性变得困难或不可能。技术选择是这些基本面因素的结果。

    5.沼气植物健康与安全

    与任何其他工业活动一样,沼气植物事故发生,人们受伤或死亡。这些事故不仅伤害了别人,而且他们还将沼气产业整体留下来。重要的是,沼气厂健康和安全成为所有沼气工厂设计师,建筑商或运营商以及公众的一体的价值。显然,植物设计师和运营商必须携手合作,以识别健康和安全风险,并采取行动来减轻它们。

    沼气植物通常被视为危险的基础设施,因为它们具有含有沼气的令人印象深刻的水库。一般来说,公众错误地担心爆炸,因为它假设这些水库完全充满了加压爆炸性气体,当实际上它们主要用废水填充,只有含有靠近大气压沼气的罐顶部。

    与沼气厂有关的健康和安全风险

    如果在沼气项目开发的所有阶段刻有健康和安全,则可以轻松减轻所有风险:

    • 爆炸
    • 限制空间危险
    • 气体中毒(H2S、NH3)
    • 液压排放
    • 高压气体或液体泄漏
    • 旋转机械设备
    • 病原体(疾病)
    • 电气系统危险

    设计阶段健康与安全

    设计阶段对整体沼气厂安全至关重要。第一行防守来自各种规范和代码,以保护公共健康和安全。通过遵循既定的CSA,NFPA,OSHA,建筑码等代码,设计人员可确保工厂对其运营商安全。

    适当的爆炸区域分类对于确保所安装的电气系统适应爆炸风险至关重要。一般来说,为了避免昂贵的防爆设备和建筑,将沼气管道和设备置于建筑物之外。

    在设计阶段,应尽可能避免创建限制空间,以确保为工人提供安全且易于操作的环境。它沿着这种适当的通风必须旨在确保健康和舒适的沼气厂运营商。

    此外,需要在设计阶段理解操作活动,以确定可能从操作中产生的各种风险。风险分析如“如果”和HAZOP需要进行识别,量化和发现风险缓解策略。

    建设局健康与安全

    作为任何其他工业建设,沼气厂建设需要适当的规划和现场措施,以确保建造工厂的工人的健康和安全。

    通常需要一名现场卫生和安全人员,以确保既定的卫生和安全措施得到尊重。

    调试阶段健康与安全

    由于各种原因,沼气厂的调试可能是一个沼气厂项目生命中最危险的阶段。

    由于甲烷在空气中以5%到15%的浓度发生爆炸,消化炉在启动阶段的某一时刻含有爆炸性气氛。当甲烷浓度高于15%时,爆炸风险显著降低。事实上,沼气工厂更容易着火而不是爆炸。

    虽然很少发生,但结构失效可能发生在系统加载期间,如水库填充或高压管道测试。

    意外的液压排放可能发生在泵和阀门的操作前测试期间,这可能导致伤害。

    重要的是要测试和校准健康和安全设备,以确保它们在项目最危险的阶段可以投入使用。

    操作阶段健康与安全

    事故和事故主要发生在工厂的运作期间,它们是由设备故障,设备利用不当或普通人错误引起的。

    最致命的事故是由开放和限制空间中的气体中毒(H2S和NH3)引起的。

    对所有沼气厂操作人员应强制进行适当的密闭空间培训和便携式气体检测。

    设备锁定程序应严格执行,以避免不必要的事故。所有沼气厂运营商都应该强制对流程和设备进行适当的培训。

    卫生和安全设备,如气体检测,应定期检查其精确性和校准。

    需要强制执行适当的卫生程序(淋浴,手清洁等)以避免病原体驱动的疾病。

    最后,沼气厂的工作人员应该接受基本的消防技能培训,并能够进行心肺复苏。

    点击这里查看美国环保署对农场AD系统的通用安全措施常见的安全实践→

    6.输入原料

    原料决定了沼气技术的使用,而不是反过来。为了正确地设计沼气厂,开发商必须充分了解其原料。

    如何收集原料并到达沼气厂?多少钱?什么时候来?哪种形式,液体或固体?哪种类型的卡车?在整个季节中有重大变化吗?多年来这个卷会增加还是减少?

    在一个项目中,必须进行大量的工作来尝试对日复一日、月复一月、年复一年的原料变化进行建模。如果没有这方面的信息,很可能导致沼气厂的规模不适当,从而导致低效率的操作和投资。

    广告输入

    原料的组成也必须是众所周知的,以确定最合适的技术来处理这种材料。此外,了解原料组成将有助于预测沼液质量,这将有助于确定沼液出口。

    对原料成分进行了详细的分析实验室将概述以下原料属性:

    • 干物质含量或总固体(TS)
    • 挥发性固体(VS)
    • 总Kedjhal氮(TKN)
    • pH值
    • 碱度
    • 污染物(塑料、玻璃、金属等)

    总固体测试包括完全干燥材料以确定固体与材料中水的质量比。例如,乳制品牛浆通常含有10%固体和90%的水。

    挥发性固体试验由燃烧(600℃)的固体来自总固体试验的固体组成,以确定挥发性固体(燃烧)与灰烬的质量比。

    注意,木质纤维素材料(木材)和塑料将挥发,但实际上是不可通过厌氧消化器消化。

    此外,厌氧消化可以通过各种抑制化合物如硫,盐,氨等阻碍。

    由于这些原因,可以对原料进行额外的试验,以确定消化率、长期稳定性和沼气产量。具有沼气专业知识的实验室将提供以下测试:

    • 生物甲烷潜力(BMP)
    • 厌氧毒性测定(ATA)
    • 连续消化

    7.沼气过程技术

    Anaerobic消化处理技术分为两个主要家庭:

    • 湿消解
    • 干式消化

    在任何一种情况下,这些技术都提供批处理或连续流程。

    湿消解

    当蒸煮器的含量可泵送时,该过程被认为是湿法消化。这意味着消化器内的材料具有约10%干物质或更小(90%水)的一致性。

    有很多构型潮湿的消化器

    • 完整的混合或完全搅拌釜反应器(CSTR)
    • 平推流
    • 上流厌氧污泥毯(UASB)
    • 固定膜反应器
    • 浮动电影反应堆
    • 污泥床反应堆
    • 和更多。

    广告湿共配置

    这些配置旨在优化各种原料条件和市场应用的过程。

    典型的湿消化过程的质量平衡如下所示:

    广告质量平衡

    例如,100吨的固体城市住宅源分离有机物(SSO)使用湿法消化(完整混合)到达沼气植物。这种原料需要预处理以去除潜在的污染物(塑料,金属,砂等)。大约10吨将被删除为污染物,可能会填埋。

    为了可泵送(10%TS),将用水稀释,该原料将用来自新鲜源的水稀释,或者从沼气植物的废水部分中的新鲜和再循环水混合。蒸煮器的液体原料将约为250吨。

    在消化器中,细菌将消耗原料中的大部分挥发性固体,并将它们转化为沼气。大约有10吨气体将从消化器中排出。更液态的消化液大约代表240吨。

    在这一点上,土壤可以直接应用于土地。请注意,将100吨固体材料转化为240吨液体和使用这种形式的消化液的土地将产生重大的运输成本。

    沼液也可分为固体部分(45公吨)用于土地处理(或堆肥至35公吨)和液体部分(195公吨)用作卫生污水或直接返回大自然。

    可以诱惑将处理过的废水用作输入原料的稀释水,并限制通过该过程所消耗和拒绝的水量。只有在废水植物中除去水中几乎所有营养素(盐和氨/铵)。如果没有这种去除,水中的营养成分会迅速增加,这将抑制和/或杀死厌氧消化过程。

    干式消化

    当蒸煮器的含量不泵送时,该过程被认为是干燥的消化。这意味着蒸煮器内的材料具有约10%干物质或更高的稠度。

    有很多构型干燥的消化器

    • 连续的垂直
    • 连续的水平
    • 批量(车库)
    • 和更多。

    广告干燥配置

    这些配置旨在优化各种原料条件和市场应用的过程。

    典型的干消化过程的物质平衡

    广告干大质量平衡

    例如,100吨固体城市住宅源分离有机物(SSO)通过干式消化(车库式)到达沼气厂。这种原料不需要经过预处理来去除潜在的污染物(塑料、金属、沙子等)。

    在消化器中,细菌将消耗原料中的大部分挥发性固体,并将它们转化为沼气。大约有10吨气体将从消化器中排出。固体消化率约为90吨。请注意,消化物不会比入境材料更液体。在某些情况下,可能需要在消化之前添加一些膨胀剂,以确保输出输出材料保持固体。

    在某些连续的“干”消化器中,物质可以作为稠液体出来。在这些情况下,这种液体仍然受到污染(塑料、金属、岩石、沙子等),是很难回收到陆地上的材料。

    在我们的例子中,固体消化液不能直接应用于土地,因为污染物还没有被清除。为了去除污染物,材料必须足够干燥,以便在筛分时不堵塞筛网。

    最有效的干燥这种材料的方法是将其堆肥与如此庭院废物的干燥材料。堆肥是自己的科学,这里不会讨论。但是,我们将提及堆肥通常需要膨化剂(25吨),以确保适当的材料结构符合有氧堆肥条件。将填充剂加入到要筛分的吨位中,以实现循环到土地质量。

    消化物也可以分离成固体馏分(45吨)施加的土地,液体分数(195吨)返回卫生污水或直接返回自然。

    这里,也可以诱惑将处理过的废水用作输入原料的稀释水,并限制了该过程所消耗和拒绝的水量。与湿法消化一样,只有当废水植物除去水中几乎所有营养素(盐和氨/铵)。如果没有这种去除,水中的营养成分会迅速增加,这将抑制和/或杀死厌氧消化过程。

    湿消化与干消化

    如上面的实施例中所示,没有银子弹,干净消化不确定所有废水问题,因为堆肥植物具有渗滤液治疗挑战。

    在上述实例中,使用湿消化过程导致100吨SSO被转化为45吨的固体消化物,约100吨废水(一些回收)。干性消化过程的结果是80吨堆肥再循环到沼气植物的堆肥厂内的土地上的土地,其堆积在沼气厂。

    一般来说,湿法消化法可以去除废水中的氨,如果可以堆肥,则采用干法消化。

    8.沼气能量

    沼气是一种多功能可再生能源,可用于直接热,电气,并在热或车辆应用中取出天然气。

    沼气从可再生生物质生物学上产生。因此,它是碳中性的。通过用沼气能量置换化石燃料,沼气项目实现了温室气体(GHG)排放减少,这是全球气候变化缓解策略的基石。

    来自适当运作的厌氧消化系统的沼气通常由以下组成:

    • 甲烷(55 - 65%)
    • 二氧化碳(35 - 45%)
    • 硫化氢(100 - 10000 PPM)
    • 水蒸气(沼气温度饱和)
    • 氨(痕迹)

    像沼气一样,天然气主要由甲烷组成。沼气就像用二氧化碳和其他腐蚀性气体稀释的湿天然气。来自垃圾填埋场的沼气将比空气(氮气和氧气)吸入沼气收集系统中的比例较少。

    沼气利用

    每个沼气应用都需要特定的沼气调节和转换设备。

    可再生天然气(RNG)或生物甲烷

    有几个技术这允许清洁或将沼气升级为适合注入气体栅格的可再生天然气的可再生天然气。

    这些技术包括:

    • 水洗
    • 吸附或PSA
    • 吸收或有机溶剂稀释
    • 其他人

    这些技术可以去除二氧化碳(CO2)和其他杂质(H2O、N2、H2S、硅氧烷等),这样生物甲烷就可以与常规天然气互换,并可以安全地注入天然气管道。通常,这些技术将捕获沼气中大约90%以上的甲烷(损失10%以下),并将使生物甲烷或可再生天然气质量达到97%以上的CH4。

    点击这里阅读更多关于可再生天然气→

    热电联产(CHP)

    在该申请中,在进料到内燃机(ICE)或微涡轮机中,清除在该施用沼气中以除去H 2 S,硅氧烷和水蒸气。发动机或涡轮机转动产生电力的发电机,该电发电机通过一组电气保护和变压器喷射到电网中。

    在这个过程中,发动机会产生大量的热量。在发动机上增加热回收装置,回收废气热和发动机冷却热,产生热水或低压蒸汽。

    通常,A沼气CHP.将40%的沼气能量转化为电力,50%变成热水。

    热电联产系统的典型容量系数为95%,这意味着它们全年稳定发电(8300小时/年以上),使其成为可靠的能源生产资产。

    直接热(锅炉或炉)

    在这种应用中,沼气可以清洗或不清洗(取决于H2S或硅氧烷),并送入锅炉为工业应用制作热水或蒸汽。锅炉效率可以高达95%,所以几乎所有的沼气能量都被转化为有用的能量(热水,蒸汽或热空气)。

    然而,为了有效地燃烧沼气,必须对天然气设备进行转换,因为沼气含有40%的二氧化碳,这不是一种燃料,所以它的能量较少。

    请注意,连接到沼气厂的锅炉将产生24/7的热量,并将需要具有相似能量型材需求的热客户端,否则将浪费能量。

    天然气汽车(NGV)应用

    天然气车辆存在于各种大小和形状,如乘用车,SUV,皮卡,小型货车,公共汽车以及轻型,中型和重型卡车.目前,ngv在美洲还不是很流行,但在欧洲和亚洲却相当普遍。一些汽车制造商提供天然气车型。

    天然气车辆是内燃机(柴油或汽油)车辆,其用天然气燃料,该天然气以气态形式(CNG:压缩天然气)或液体形式的低温罐中的高压缸(LNG:液化天然气)。

    天然气发动机有两(2)种:柴油发动机或燃气发动机。

    柴油发动机被修改以取代天然气消耗的大部分燃料。在这种改进的柴油发动机中,柴油是点燃天然气所必需的,因为它不会在柴油这样的压力下自动点燃。

    汽油发动机本质上是经过改造以燃烧天然气的汽油发动机。天然气(像汽油一样)以适当的空气燃料比喷射,为活塞提供合适的爆炸性混合物。

    通常,天然气发动机(柴油或气体)比其汽油或柴油等同物更低的燃料效率(15%)。

    此外还有双燃料系统,允许用户使用其中一种燃料或同时使用两种燃料。在柴油发动机的情况下,一个可以运行柴油只在不同比例的天然气和柴油的混合物根据负载。在汽油发动机的情况下,发动机通常可以运行汽油或天然气。

    这些双燃料系统通常用于延长车辆范围,并通过在不可用天然气站的区域中使用车辆来提供灵活性。

    在加拿大,因为它被允许携带更重的负荷,这就是为什么许多重型运输用15升柴油发动机(通常是500马力)。目前,没有15升的OEM重型天然气卡车。大多数重型天然气卡车都有一台12升的康明斯燃气发动机(400马力)。

    沼气或天然气作为燃料

    沼气不能直接用于压缩天然气车辆。由于其腐蚀性成分,沼气将损害高压缸的安全性。同样,沼气不能液化而不除去其H 2 S,CO 2和H 2 O,否则它会腐蚀或冰(湿和干冰)液化过程。

    但是,如果将沼气转化为上述的可再生天然气(RNG)或生物甲烷,它就可以与天然气互换使用来填充天然气车辆

    通常情况下,沼气厂将其生物甲烷或RNG注入电网,而NGV站将建在电网沿线的某个地方。在这种情况下,电网作为缓冲,因为填充周期不太可能匹配沼气厂的稳定生产。

    天然气汽车在柴油中相同的应用中,温室气体排放量减少了25%。

    通过使用RNG或生物甲烷,我们可以减少90%以上的温室气体排放在交通应用。

    天然气和液化天然气

    液化天然气(LNG)是已被冷却至-160°C的天然气,此时它会改变液化并使用体积减少600倍。

    与压缩天然气(CNG) (9 MJ / l @ 3600 psig)相比,液化天然气(22 MJ / l)提供更多的能量密度。因此,液化天然气通常被用于需要更长的操作范围的应用,如重型卡车。相比之下,柴油的能量密度为36 MJ/l。

    压缩天然气用于所有类型的运输应用,但提供更短的操作范围。

    所有天然气发动机都在相对低的压力下使用气态的天然气。

    对于压缩天然气,通过压力调节器降低压力。减压会导致气体大幅冷却,这就是为什么天然气在压缩前非常干燥,以避免在车辆燃油系统减压时结冰是至关重要的。

    在液化天然气的情况下,液化天然气储存在一个低温罐(本质上是一个热水瓶)被泵入一个汽化器,将液化天然气加热到其沸点(-160摄氏度)以上,在那里它将变成气体,并将供给发动机。当车辆不使用时,当罐内温度超过-160摄氏度时,液化天然气将开始蒸发。沸腾炉是气态天然气,它会给低温储罐增加压力(大约100 psig)。一个压力释放阀将打开并将多余的气体排放到大气中。因此,液化天然气车辆不能储存在里面。此外,LNG车辆不应长期静止不动,否则会将燃料排放到大气中,产生温室气体。CNG汽车没有这种排气/燃料损失的问题。

    技术,CNG和LNG都有他们的优点和缺点,选择真的取决于应用程序。

    然而,CNG技术比LNG更容易采用,因为它简单且燃料可用(LNG生产复杂且相距遥远)。

    天然气站

    存在三(3)种类型的NGV站:LNG,CNG时间填充和CNG快速填充。

    LNG站基本上由低温罐,泵,分配器和冷却系统组成。LNG从生产设备带到与油轮的车站,并转移到车站低温罐中。使用各种技术(例如,液氮)保持冷却罐以避免燃烧燃料。加油车辆向上拉到分配器并将软管连接到车辆上的低温罐中并开始泵送。填充罐的流离失所的气态天然气通过相同的喷嘴恢复并送入站罐中,以确保没有天然气通风到大气中。

    压缩天然气时间充电站是在很长一段时间内(如夜间)为车辆加油的电站。这些加油站由一个气体干燥器、一个大功率压缩机和几个分配软管组成,在这些软管上,车辆被连接在一起,在很长一段时间(10小时)内进行填充,允许在一段时间内对钢瓶进行冷却,并实现真正的完全填充。

    CNG快速加气站是一种能够像柴油或汽油一样快速为车辆加油的加油站。这些加油站由一个气体干燥器、一个大功率压缩机、高压缓冲钢瓶(4500 psig)、点胶阀和类似于汽油或柴油类型的分配器组成。车辆拉到分配器,并连接高压软管到他们的车辆钢瓶,并开始填充。最初,高压缓冲气缸的压力将在不使用压缩机的情况下启动加油,当加油站和车辆之间的压力达到平衡时,压缩机将启动完成加油。

    当你迅速装满一个气缸时,压力和温度都会上升。当最大压力达到(即4000 psig)时,压缩机将停止。但如果钢瓶冷却,它将失去压力,并可能降至3600 psig(比额定容量低10%)。

    NGV经济学

    NGV车辆比柴油和汽油的等效对手花费更多。

    无论是CNG还是LNG技术,大多数额外成本都来自于机载储罐(高压钢瓶或低温储罐)。

    网格上的天然气丰富,廉价(5-8美元/ GJ)。柴油具有高度波动,但一般明显更昂贵(25-35美元/ GJ)。

    压缩或液化天然气,使其NGV可用将额外花费5-10美元/GJ。因此,扣除电站运营商的利润后,用于NGV的天然气成本约为12-20美元/GJ。这一范围的高端将代表液化天然气的成本,低端将代表大量的CNG时间填充站。

    因此,似乎NGV应该比柴油或汽油等同物能减少50%。

    在现实中,车辆的额外成本,改装车库,使其适合天然气车辆维修(爆炸问题),不完全填充,天然气发动机效率较低,都减少了这一节省约25 - 30%。

    为什么道路上没有更多的NGV?

    有几个因素减慢了NGV的部署,例如:

    • 缺乏知识
    • 电阻的变化
    • 加油焦虑(车辆里程)
    • 缺乏NGV加油站
    • 有限的OEM车辆提供
    • NGV价格标签
    • 柴油价格波动
    • 等。

    这是一个鸡生蛋还是蛋生鸡的问题(加油站Vs汽车),对沼气和/或天然气生产/分销发展和温室气体减排感兴趣的政府应该通过提供激励来建立更多的加油站和购买更多的汽车,直到该行业聚集到一个临界量。

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    沼气生产与消费

    稳定的厌氧消化过程将稳定24小时每天生产沼气,每年365天没有任何中断。

    沼气能源客户必须具有类似的消耗型材,或者必须提供缓冲能力以吸收生产和消耗之间的差异。

    沼气存储

    沼气通常储存在近大气压。由于其原料形式的沼气是湿且腐蚀性的,因此它不能储存在压力容器中,因为它会导致腐蚀导致安全问题。

    仅当沼气已经升级到可再生天然气管道规范时,才有可能的压力存储。

    在大气压下储存占据大量体积。

    9.消化管理

    正如“湿消化与干消化”一节所示,基本上有五种消化类型:

    • 清洁液体digestate
    • 清洁固体消化
    • 污染的液体消化
    • 污染固体消化
    • 污染的半固体消化

    只有清洁的液体或固体消化液才可直接施用于土地,无需进一步处理。这些消化通常来源于粪便,食物垃圾或预处理SSO消化器,在饲料中几乎没有污染物被消化。

    在大多数情况下,液体消化液通过液/固分离技术被分离为固体和液体馏分。

    固体部分

    如前所述,清洁固体消化可以直接施加土地。

    来自干蒸煮器或液体/固体分离设备的污染固体需要堆肥,以达到适当的干燥,以便在土地使用前筛选污染物。

    液体部分

    早期也提到,清洁液体消化可以直接施加土地。

    来自湿蒸槽或液体/固体分离设备的受污染液体,需要进行适当的废水处理,例如悬浮固体沉淀、去除COD、BOD和氨化合物。

    10.沼气发电厂组件

    地点

    需要在选择网站中进行几个方面:

    • 主导风/空气分散
    • 路访问
    • 靠近能源网
    • 岩土工程
    • 污染
    • 附近的邻居

    土建工作

    沼气厂将配备道路,规模,排水,景观等。

    建筑物

    沼气厂将拥有一个或多个建筑物,以包含流程和所有人力资源运行和维护它。这些建筑可能需要特殊的建筑规范,以满足美学,舒适性和效率。

    接待

    这是沼气厂接收原料的区域。它可以被设计成容纳几辆不同大小的卡车。通常,材料的接收将在室内,这是大多数气味挑战出现的地方。打开和关闭卡车的门通常是沼气工厂的主要气味来源。

    原料条件

    根据所使用的技术,这是所接收的材料准备喂养Digesters的地方。它可能是通过使用如下技术进行净化:

    • 水洗纸浆
    • 分离锤磨机
    • 压力机

    厌氧消化

    沼气厂的中央设备,蒸煮器是通过厌氧菌生物降解的原料,以产生沼气和消化物。

    Digestate治疗

    分离:可以挤压液体消化以将液体馏分与固体分离。

    堆肥:沼气厂可配备堆肥厂,以稳定或允许干燥和净化其消化固体部分。

    废水处理:消化液体分数通常需要在处理自然或污水中进行处理。

    气味治疗

    建筑内部产生的气味需要控制(在适当的通风下),并在排入大气之前进行处理。

    沼气处理

    以下列出处理沼气所需的所有设备:

    • 管道
    • 流量计
    • 冷凝水陷阱
    • 存储
    • 耀斑

    沼气处理

    将沼气清洁到预期应用的适当规格所必需的设备。

    沼气利用

    将允许利用沼气或生物甲烷(RNG)的设备如下:

    • 锅炉
    • 共和人民党
    • 沼气升级程序
    • 压缩机

    11.沼气项目经济学

    沼气厂经济学复杂,随着当地的市场条件而变化。

    收入

    沼气植物可以产生若干收入,例如:

    • 治疗费:接受和处理原料所收取(或节省)的钱。在北美,这代表了项目的大部分收入(60-80%)。
    • 能源销售:您收到销售沼气能源的金钱(20-40%的收入)。只有在具有慷慨送入关税的市场才能销售能源销售构成了大部分项目收入。
    • Digestate /堆肥销售:您收到的金钱(或保存)以销售您的消化或堆肥。通常,您必须支付处理消化或堆肥。
    • 碳信用额沼气厂确实产生了可以出售的碳信用额。然而,数量很小,验证和认证费用通常占据了这一收入的大部分。

    融资

    沼气厂的资金来源包括股权、债务、补贴和税收抵免。市政当局将通过补贴和债务为他们的项目提供资金。私人项目将需要来自可靠客户的大量股权(25%)和能源合同,以确保他们的债务。

    OPEX.

    运营费用(OPEX)通常由以下组成:

    • 薪水
    • 债务服务费
    • 处置费用(污染物,消化)
    • 能量(消耗)
    • 设备维修
    • 消耗品
    • 保险

    CAPEX.

    资本开支(CAPEX)在项目之间有很大差异。

    市政项目是最复杂和昂贵的。通常,在北美,他们的年度治疗能力为800- 1500美元/吨的任何地方。

    农业项目是最简单,最便宜的。通常,在北美,他们的售价在4500-8000美元/ kw电气中。

    12.沼气项目开发

    尽管项目开发人员倾向于将其努力集中在确定其项目的最佳Anaerobic消化技术,而不是在其他任何事情之前掌握其项目基本面的努力,但仍然存在若干关键步骤。

    沼气植物是大型昂贵的Finichy生物系统,需要仔细规划。事实上,大多数沼气植物失败都是由于规划差和/或不支付足够重视原料,能源利用,消化管理和融资的项目基本面。

    研究与初步工程

    必须投入大量工作,建立项目基本面(研究)。

    建立预期原料收集方法(卡车,箱,路线等),数量,质量和整体物流(集合合同,转移站,接待时间,接待时间等)往往需要重大研究和规划。一个人不能低估了解有机废物将到沼气植物所需的所需努力。

    寻找沼气工厂的适当部位也需要大量努力。该网站需要满足适当的分区,环境法规(靠近房屋,河流,井等)。该网站也必须通过道路轻松进入原料进来的道路,消化出来而不会对邻居造成太多交通滋扰。最后,该网站必须关闭能量网格(气体或电气),以便有效地出口沼气能量。

    必须仔细研究消化管理,因为消化物的处置往往是沼气厂的最大运营成本。必须考虑所有可能的处置,转型或治疗途径,以确保消化管理的最终策略是最有效的。否则,沼气植物经济学将小于最佳状态。

    一旦基础建立,一个概念将被绘制和定价得到一个项目预算。

    除了这个最初的工程概念外,还需要进行以下进一步的研究和分析:

    • 场地污染(土壤、建筑物等)
    • 风险分析
    • 价值分析
    • 适用的代码,规则和规定
    • 时间估计

    适当的初步工程设计对于开发可行的商业案例至关重要,这将证明实现沼气项目所需的巨额融资是合理的。

    设计

    沼气项目的详细工程由几个学科密切合作组成,如:

    项目管理

    确保所有工程学科紧密合作,有效地提供最佳设计。

    工艺工程

    为了确定原料调节,厌氧消化,气体处理,消化处理,气味管理等的方法。

    机械工程

    处理物料处理的所有方面:固体废物接收和输送,液体泵送,气体压缩等。

    电气工程

    处理电源和自动化的所有方面(传感器,plc和执行器)。

    土木工程

    处理挖掘,填充和公用事业服务(排水,下水道,水等)。

    结构工程

    为确保基础是安全的,并且可以支持承载过程设备的建筑物的结构负荷。

    建筑机械工程

    处理通风,防火,照明,非工艺电和管道的所有方面。

    体系结构

    处理网站和建筑物的所有技术和视觉方面。

    进行详细的工程以产生沼气厂的所有组分的图纸和建立规格。该设计必须明显符合当地代码和规定。

    允许和能源承包

    一旦图纸和规格完成,项目必须获得所有必要的施工许可证。根据管辖权,当地市政当局和环境机构通常需要几种不同的授权。

    与此同时,应与当地能源供应商协商能源合同。这些合同在技术上和法律上都很复杂,需要适当的技术和法律支持。

    不要低估执行许可和/或与能源供应商谈判能源合同所需的时间。

    融资

    只有在项目被允许并且有一个认真的客户使用沼气能源的情况下,才会有融资。

    金融家将要求股权和担保。将对设计,客户,管理,风险分析等进行尽职调查。

    只有满足了所有这些答案,项目资金才会被确认。

    采购

    购买产品和服务以实现设计。通常,工厂的采购将分为若干合同,例如:

    • 网站净化
    • 土建工程
    • 基金会/具体工作
    • 质量控制实验室(材料)
    • 建筑结构
    • 建筑信封
    • 建筑工业制品
    • 电气
    • 自动化
    • 工艺设备(蒸煮器、气体升级器、水力碎浆机、输送器等)
    • 机械安装
    • 施工管理
    • 工程监理

    公共实体,如市政当局,通常会为设计-建造(DB)或设计-建造-运营(DBO)发出建议书(RFP),以便所有这些采购合同都由选定的承包商执行。市政采购往往是繁琐和缓慢的,因此,人们可以预期,沼气项目的实现可能会有重大的延迟。

    建造

    一旦获得所有许可证并获得融资,就可以开始采购和建设。

    适当的施工管理,监督一般承包商,对于确保采购和执行各种合同的执行是必不可少的,以避免建设冲突和不必要的延误。

    工程监督是必要的,以确保建筑符合设计。

    必须正确管理建筑工地,以确保劳动力的安全和安全性。该网站必须能够适应临时服务(电力,卫生,住宿等)以及材料和设备接收(账户)和存储。

    调试

    沼气项目的各个阶段完成后,必须进行运行前验证,以确保所有设备都已正确安装。在这个时候,沼气厂的部分验收可以被批准,这样各个承包商就可以得到报酬。

    验证后,可以启动Anaerobic消化过程。必须与原料收集器进行适当的协调,以确保它们可以充分能够用原料提供处理。

    在沼气厂业绩达到后,可以给予最后验收,以支付供应商的余款,并正式开始沼气厂的运作。

    手术

    沼气工厂的日常运行包括以下任务:

    搬运材料

    操作人员将协调原料到达的物流,对接收的材料进行目视检查,并记录接收的吨数。

    材料调节

    操作人员将材料从接待处转移到调节设备。

    Anaerobic Digestion过程控制

    操作员将操作和监测厌氧消化过程的各个方面,如温度、OLR、FOS/TAC、pH等。

    消化处理系统的操作

    操作员将参加脱水,干燥和水处理过程。

    废水处理操作

    操作人员将确保水处理过程的功能。

    污染物的处理

    操作人员将管理流程中产生的所有污染物的物流和处置。

    堆肥过程的操作(如有)

    运营商将运行并监控堆肥过程的各个方面。

    处理消化/堆肥

    运营者将负责处理沼液/堆肥。

    维护

    沼气厂配备了多个设备,必须在整个计划生命周期内保持最佳功能。

    此外,运营商必须在设备上建立和执行预防性维护。

    计划外的维护和维修也是预期和需要的。

    优化

    通过进行改进以改善过程或性能来实现沼气设备的优化。

    下面

    如今,在线文档是一项持续不断的工作,只需点击一个按钮就可以重新编辑。在这个新世界里,后记的概念在某种程度上已经过时了。然而,我想说,写作这本手册的第一个版本已经采购了我很大的满足,我希望我将获得同样的感觉想让它随着时间的进展,让它成为工作的参考使用的所有痕迹的发展生产沼气发电厂。