填埋氣發(fā)電利用技術(shù)的開展，主要受到填埋氣產(chǎn)量的限制，在填埋氣產(chǎn)量較大，發(fā)電機(jī)組發(fā)電量較為可觀的情況下，填埋氣發(fā)電具有經(jīng)濟(jì)上的可行性。在開展發(fā)電利用技術(shù)中，填埋場(chǎng)管理尤其是填埋作業(yè)覆蓋和填埋氣收集系統(tǒng)的完善對(duì)填埋氣產(chǎn)量具有較大影響，除此之外，填埋氣產(chǎn)量預(yù)測(cè)和發(fā)電機(jī)組是非常重要的兩方面，在此進(jìn)行簡(jiǎn)單闡述。
填埋氣預(yù)測(cè)
垃圾填埋的填埋氣產(chǎn)量較為可觀，因此一般大型填埋場(chǎng)都可以進(jìn)行填埋氣收集發(fā)電利用。國(guó)外資料顯示，每噸濕垃圾產(chǎn)生填埋氣的量可達(dá)到200～400m3；國(guó)內(nèi)實(shí)測(cè)資料顯示，每噸垃圾產(chǎn)生填埋氣的量為110～140m3。
表1 國(guó)內(nèi)填埋場(chǎng)填埋氣產(chǎn)量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)
| 填埋場(chǎng)名稱 |
產(chǎn)氣率(m3/t) |
產(chǎn)氣壽命(a) |
甲烷產(chǎn)率變化系數(shù)(a-1) |
平均氣體產(chǎn)生率(m3/(t*a)) |
| 杭州天子嶺 |
140.46 |
23 |
0.043 |
6.11 |
| 廣州大田山 |
127.98 |
18 |
0.056 |
7.11 |
| 廣州李坑 |
115.49 |
16 |
0.063 |
7.22 |
| 廣州興豐 |
121.74 |
18 |
0.056 |
6.76 |
| 香港翠谷 |
111.12 |
17 |
0.059 |
6.54 |
| 上海老港 |
137.34 |
22 |
0.045 |
6.24 |
國(guó)外研究與工程設(shè)計(jì)中主要采取三種方式對(duì)生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)填埋氣產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測(cè):模型估算法、實(shí)驗(yàn)?zāi)M法和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試法(包括小范圍中試和實(shí)際填埋場(chǎng)測(cè)試)。模型估算法可以從產(chǎn)氣的動(dòng)力學(xué)上描述垃圾降解這一整個(gè)過程，因而受到廣泛重視。
產(chǎn)氣量的模型包括統(tǒng)計(jì)模型和動(dòng)力學(xué)模型。統(tǒng)計(jì)模型比如：IPCC模型：采用垃圾中有機(jī)物分解的化學(xué)計(jì)量方程式來確定CH4產(chǎn)量的化學(xué)計(jì)量式模型。有機(jī)碳模型：假設(shè)1kg有機(jī)碳可以轉(zhuǎn)化成1.867L填埋氣（CH4+CO2）。建立在質(zhì)量守恒定律基礎(chǔ)上的COD估算模型:假設(shè)垃圾中的COD值等于產(chǎn)氣中甲烷燃燒的耗氧量, 垃圾有機(jī)物中的1gCODcr可產(chǎn)生0.35L體積的CH4。工程上通常采用K值經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法，即K=526.5L CH4/（1kg可生物降解揮發(fā)性固體）。EMCON模型：該模型把垃圾中的有機(jī)物分為三部分：容易降解的有機(jī)物；中等程度降解的有機(jī)物；較慢降解的有機(jī)物。每一種有機(jī)物都有其產(chǎn)氣曲線,其輸入項(xiàng)為垃圾量、成分、含水率以及產(chǎn)氣滯后時(shí)間和轉(zhuǎn)化時(shí)間(可降解的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為生物氣所需的時(shí)間)。三種不同的有機(jī)物的轉(zhuǎn)化量之和就是總的垃圾填埋氣的產(chǎn)氣量。
動(dòng)力學(xué)模型比如：Gardner動(dòng)力學(xué)模型：該模型可以計(jì)算出某垃圾填埋場(chǎng)各年以及累積的CH4產(chǎn)生量，為填埋場(chǎng)CH4的收集和利用提供設(shè)計(jì)依據(jù)。Marticorean動(dòng)力學(xué)模型：該模型是填埋場(chǎng)產(chǎn)甲烷的一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程式,其應(yīng)用的前提是認(rèn)為填埋場(chǎng)中的垃圾是按年份分層填埋的。模型中增加了描述垃圾產(chǎn)氣周期的參數(shù)，并且假設(shè)垃圾產(chǎn)氣量隨時(shí)間按照指數(shù)規(guī)律遞減。Scholl Canyon模型：該模型假設(shè)經(jīng)歷一段可以忽略的時(shí)間后，填埋氣的產(chǎn)生速率迅速達(dá)到它的最大值,而這段時(shí)間主要用來建立起厭氧環(huán)境和微生物的生長(zhǎng)。隨后產(chǎn)氣速率遵循一級(jí)動(dòng)力學(xué)，反應(yīng)速度隨可降解的有機(jī)底質(zhì)的減少而降低，這些可降解的有機(jī)底質(zhì)可由余下的甲烷潛能來度量。landGEM模型：該模型也假設(shè)產(chǎn)氣速率遵循一級(jí)動(dòng)力學(xué)，要求已知垃圾填埋年限、甲烷含量等因素，如不特別指出即按典型垃圾成份處理。
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