2024年2月2日 星期五

★ 關於垃圾掩埋氣體的基本資訊

如何從垃圾掩埋場排出氣體和液體 



United States Environmental Protection Agency


在此頁面上:


垃圾掩埋氣體(LFG)是垃圾掩埋場有機材料分解的天然副產品。LFG 由大約 50% 的甲烷(天然氣的主要成分)、50% 的二氧化碳(CO2)和少量的非甲烷有機化合物組成。 根據最新的政府間氣候變化專門委員會(IPCC)評估報告(AR5),甲烷是一種比二氧化碳有效 28 至 36 倍的溫室氣體,在 100 年內將熱量困在大氣中。

垃圾掩埋場的甲烷排放

餅圖顯示了2020年美國。 按來源分列的甲烷排放量:32%來自天然氣和石油系統,27%來自腸道發酵,15%來自MSW垃圾填埋場,2%來自其他垃圾填埋場,9%來自糞肥管理,6%來自煤礦,9%來自其他。
注:美國清單中的所有排放估計數。 溫室氣體排放和匯:1990-2020年。

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城市固體廢棄物掩埋場(MSW)垃圾掩埋場,是美國第三大人類相關甲烷排放源,在 2020 年約佔這些排放的 14.5%。2020 年,MSW 垃圾掩埋場的甲烷排放量,大約相當於一年內行駛的約 2030 萬輛乘用車,產生的溫室氣體(GHG)排放量,或近 1190 萬戶家庭一年內能源使用的二氧化碳排放量。與此同時,來自 MSW 垃圾掩埋場的甲烷排放,失去了捕捉和使用重要能源的機會。

當 MSW 首次沉積在垃圾掩埋場時,當很少產生甲烷時,它會發生好氧(含氧氣)分解階段。然後,通常在不到 1 年的時間裡,建立了厭氧條件,產生甲烷的細菌開始分解廢棄物並產生甲烷。

下圖說明了廢棄物放置後典型液化液化白組成的變化。細菌分四個階段分解垃圾填埋場廢棄物。氣體成分隨每個階段的變化,垃圾掩埋場中的廢棄物可能同時經歷幾個分解階段。安置量表後的時間(總時間和階段持續時間)因垃圾填埋條件而異。

圖表說明了廢物放置後典型LFG成分的變化。 氣體組成(按體積計算的百分比)隨著時間的推移,在兩個有氧階段和兩個厭氧階段繪製出來。

數字改編自ATSDR 2008。 第2章:垃圾填埋氣體基礎知識。 垃圾填埋氣體底漆-環境衛生專業人員概述。 圖2-1,第5-6頁。https://www.atsdr.cdc.gov/HAC/landfill/PDFs/Landfill_2001_ch2mod.pdf(PDF) (12頁,2MB)

在第 1 章瞭解更多資訊。 LMOP的 LFG 能源專案開發手冊的垃圾掩埋氣體能源基礎。

2009 年 10 月,美國環保局發布了一項規則(40 CFR 第 98 部分),要求報告來自美國大型來源和供應商的(GHG)排放,目的在收集準確和即時的排放資料,為未來的政策決策提供資訊。

美國環保局每年都會釋出一份清單報告,以公佈美國政府自 1990 年以來,每年對美國與人類有關的溫室氣體排放和匯數的估計。本清單列出了廢棄物部門以及其他部門的排放量。

收集和處理垃圾填埋氣體

LFG 可以捕獲、轉換並用作可再生能源,而不是逃逸到空氣中。使用 LFG 有助於減少與 LFG 排放相關的氣味和其他危害,並防止甲烷遷移到大氣中,導致當地煙霧和全球氣候變化。此外,LFG 能源專案在社群和其他地區創造收入並創造就業機會。


收集和處理LFG的圖片


該圖形說明了 LFG 的收集和處理,以產生多種用途的甲烷。首先,透過埋在 MSW 垃圾掩埋場的垂直和水準管道收集 LFG。然後對 LFG 進行處理和處理以供使用。該圖顯示了 LFG 的潛在最終用途,包括工業/機構用途、藝術和手工藝、管道天然氣和車輛燃料。


處理垃圾填埋氣體


這張圖顯示了 LFG 治療的三個階段。當氣體透過敲除鍋、過濾器和鼓風機時,初級處理會去除水分。二次處理包括使用冷卻器或其他額外的水分去除(根據需要),然後使用矽氧烷/硫磺去除和壓縮(根據需要)。在二次處理階段去除雜質後,LFG 可用於發電或作為藝術品和手工藝品或鍋爐的中等 Btu 燃料。高階處理去除額外的雜質(CO2、N2、O和 VOC),並將 LFG 壓縮成高 Btu 氣體,可用於汽車燃料或注入天然氣管道。廢棄物/廢氣被送往耀斑或熱氧化劑。


基本 LFG 收集和處理系統的流程圖

LFG 使用一系列井和鼓風機/喇叭(或真空)系統從垃圾填埋場中提取。該系統將收集的氣體引導到一箇中心點,在那裡可以根據氣體的最終用途進行處理和處理。從這一點上,氣體可以燃燒或有益地用於 LFG 能源專案。點選流程圖檢視更多詳細資訊,包括 LFG 收集和處理系統的照片。

基本LFG收集和處理系統的流程圖

—單擊流程圖檢視詳細資訊—
 

垃圾填埋氣體能源專案類型

將 LFG 轉換為能源有很多選擇。不同類型的液化石油氣能源專案,分為三大類 —— 發電、直接使用中 Btu 天然氣,和可再生天然氣。專案技術的描述包含在每個專案類型下。有關 LFG 能源專案技術選項,以及每個選項的優缺點的更多資訊,請參閱第 3 章。LMOP 的 LFG 能源專案開發手冊的專案技術選項。

LFG 電力專案的所有者可能會從審查 LMOP 到期的 LFG 電力購買協議工具包中受益以幫助他們評估繼續發電或切換到其他專案型別的選項。

發電

在美國目前營運的液化熱基金能源專案中,約有 68% 是發電的。各種技術,包括往來內燃機、渦輪機、微型渦輪機和燃料電池,可用於發電,供現場使用和/或出售給電網。往來發動機是 LFG 電力應用中最常用的轉換技術,因為它的成本相對較低,效率高,尺寸範圍與許多垃圾掩埋場的天然氣輸出相輔相成。燃氣渦輪機通常用於較大的 LFG 能源專案,而微型渦輪機通常用於較小的 LFG 體積和利基應用。

熱電聯產,也被稱為熱電聯產(CHP),專案使用 LFG 產生電力和熱能,通常以蒸汽或熱水的形式產生。在工業、商業和機構營運中,使用發動機或渦輪機,安裝了幾個使用發動機或渦輪機的熱電聯產專案。除了發電外,捕獲熱能的效率收益可以使這種類型的專案非常有吸引力。

直接使用中 Btu 氣體

在目前營運的專案中,約有 16% 直接使用 LFG 來抵消使用另一種燃料(例如天然氣、煤炭或燃油)。LFG 可以直接用於鍋爐、烘乾機、窯爐、溫室或其他熱能應用。在這些專案中,天然氣直接輸送給附近的客戶,用於燃燒裝置作為替代或補充燃料。只需要有限的冷凝水去除和過濾處理,儘管可能需要對現有的燃燒裝置進行一些修改。

LFG 也可以直接用於蒸發滲濾液。使用 LFG 的滲濾液蒸發是水資源回收設施無法使用,或昂貴的滲濾液處置垃圾掩埋場的良好選擇。LFG 用於將滲濾液蒸發到更濃縮、更容易丟棄的廢水量。

中 Btu 氣體的創新直接用途包括燒製陶器和玻璃吹窯;為溫室供電和加熱;以及蒸發廢漆。目前使用 LFG 的行業包括汽車製造、化工生產、食品和飲料加工、製藥、水泥和磚頭製造、廢水處理、消費電子和產品、紙張和鋼鐵生產以及監獄和醫院。

可再生天然氣

LFG 可以透過增加甲烷含量,反過來減少二氧化碳、氮和氧氣含量,透過處理過程升級為高 BTU 氣體可再生天然氣(RNG)。RNG 可以代替化石天然氣,如管道品質的天然氣、壓縮天然氣(CNG)或液化天然氣(LNG)。目前營運的液化天然氣能源專案中約有 16% 正在建立 RNG。

使用 RNG 的選擇包括熱能應用、發電或作為車輛燃料。RNG 可以在生產天然氣的地點當地使用,也可以注入天然氣傳輸或分配管道,以交付到另一個地點。


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