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深圳寶安東江環(huán)保再生能源有限公司 廣東 深圳 518000

引言

在我國(guó)十四五規(guī)劃中提出碳達(dá)峰、碳中和“雙碳”理念之后，各領(lǐng)域都開始積極推進(jìn)資源循環(huán)化利用改造建設(shè)，通過(guò)廢物二次回收綜合利用促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，助力國(guó)家節(jié)能減排降碳行動(dòng)。其中城市礦山回收利用體現(xiàn)出了較為高的價(jià)值，近年來(lái)也受到了人們的廣泛關(guān)注。尤其是在清潔發(fā)展機(jī)制（CDM）背景下，實(shí)現(xiàn)城市垃圾量化限制和資源化回收利用，不僅對(duì)節(jié)約城市資源大有裨益，而且也是發(fā)展低碳消費(fèi)、綠色環(huán)保和諧社會(huì)的必然要求。

1 項(xiàng)目概況

本文所述主要為老虎坑填埋場(chǎng)填埋氣發(fā)電CDM項(xiàng)目，采用國(guó)際先進(jìn)且成熟的工藝，對(duì)深圳市老虎坑垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)的沼氣進(jìn)行收集利用發(fā)電，屬于能源環(huán)保再生類項(xiàng)目工程，對(duì)于促進(jìn)我國(guó)節(jié)能減排、低碳環(huán)保事業(yè)的發(fā)展有著積極作用。項(xiàng)目位于寶安區(qū)松崗鎮(zhèn)塘下涌老虎坑環(huán)境園內(nèi)，用地面積約3600m2，建筑面積約500m2，項(xiàng)目總投資金額5545.5萬(wàn)元。項(xiàng)目投資規(guī)模不大，但成本高，對(duì)于相關(guān)施工建設(shè)以及運(yùn)營(yíng)管理的質(zhì)量提出了嚴(yán)格要求。其中氣井部分的作業(yè)施工屬于本項(xiàng)目的重中之重，同時(shí)也是最容易出現(xiàn)限制問(wèn)題的作業(yè)環(huán)節(jié)。比如場(chǎng)地局限、天氣條件影響以及垃圾堆的堆體狀態(tài)限制等。技術(shù)人員需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況具體問(wèn)題具體分析，制定針對(duì)性項(xiàng)目實(shí)施方案。

2 老虎坑項(xiàng)目的設(shè)置

本項(xiàng)目主體工程包括填埋氣體收集系統(tǒng)、填埋氣體預(yù)處理系統(tǒng)、填埋氣體發(fā)電系統(tǒng)和火炬系統(tǒng)，通過(guò)沼氣井收集垃圾填埋產(chǎn)生的沼氣，然后利用沼氣燃燒發(fā)電[1]。垃圾填埋氣經(jīng)過(guò)處理后為潔凈能源，不會(huì)產(chǎn)生灰分和爐渣。填埋氣體冷凝液均收集在污水池內(nèi)，由污水泵送至城市生活垃圾綜合處置中心滲瀝液處理站統(tǒng)一處理，所使用的發(fā)電機(jī)以及風(fēng)機(jī)等，均采取必要隔聲和消音措施。綜合而言，本項(xiàng)目的興建對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響非常小，是一個(gè)并網(wǎng)發(fā)電的可再生能源項(xiàng)目，在減少溫室氣體排放、促進(jìn)環(huán)境保護(hù)以及先進(jìn)能源技術(shù)的融合應(yīng)用方面都具有積極意義，同時(shí)還大大增加了當(dāng)?shù)鼐蜆I(yè)機(jī)會(huì)。項(xiàng)目共安裝三臺(tái)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組裝機(jī)容量為1.064MW，年有效運(yùn)行小時(shí)數(shù)為6750小時(shí)，預(yù)計(jì)年平均上網(wǎng)電量19373MWh，通過(guò)深圳電網(wǎng)并入南方電網(wǎng)，以替代部分化石燃料電廠的電量。

3 老虎坑項(xiàng)目沼氣井的制作技術(shù)要點(diǎn)

3.1 出現(xiàn)交叉作業(yè)時(shí)的處理

垃圾填埋氣發(fā)電主要是利用了垃圾在封閉環(huán)境中會(huì)產(chǎn)生沼氣，然后通過(guò)風(fēng)機(jī)將沼氣從垃圾中抽出來(lái)，燃燒后能夠發(fā)電的原理。一般當(dāng)垃圾填埋堆體到15m以上后，即可開始打井進(jìn)行沼氣收集。由于本項(xiàng)目填埋場(chǎng)位于老虎坑環(huán)境園區(qū)內(nèi)，填埋場(chǎng)填埋氣淤積會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成負(fù)面影響，所以在堆積高度達(dá)標(biāo)后，要求盡快完成打井作業(yè)，以收集填埋氣，減少環(huán)境破壞。

但實(shí)施過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，由于本項(xiàng)目回收處理垃圾量較大，打井作業(yè)開始的時(shí)間點(diǎn)，垃圾填埋作業(yè)距離封堆還有較多工作量，因此打井工程與填埋作業(yè)存在必然的交叉作業(yè)節(jié)點(diǎn)。為了保障施工安全，在打井之前，于作業(yè)區(qū)域周圍布置了黃色安全警戒線，并設(shè)立了非施工人員禁止入內(nèi)的警示標(biāo)語(yǔ)。現(xiàn)場(chǎng)施工人員嚴(yán)格執(zhí)行安全施工管理規(guī)范要求，穿戴安全設(shè)施，配置安全勞動(dòng)保護(hù)用品；同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)禁吸煙和攜帶易燃易爆物品，配備10個(gè)以上干粉滅火器，全面落實(shí)防火安全保障措施，施工單位安排專人進(jìn)行施工全過(guò)程跟蹤監(jiān)管[2]。

3.2 垃圾堆體問(wèn)題及解決

垃圾填埋體打井工程需要在垃圾堆上鉆井施工，形成沼氣豎井，并鋪設(shè)水平橫井，便于風(fēng)機(jī)對(duì)沼氣進(jìn)行收集。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境勘察發(fā)現(xiàn)，打井工程中存在以下難點(diǎn)問(wèn)題：

其一是填埋場(chǎng)周邊垃圾堆體由于庫(kù)底斜坡地形復(fù)雜影響，垃圾堆體高度較填埋場(chǎng)中間堆體偏低，打井過(guò)程中存在鉆井機(jī)打穿庫(kù)底的風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)該問(wèn)題，打井作業(yè)過(guò)程中，額外申請(qǐng)了建筑勘察，用以引入精密探測(cè)設(shè)備，對(duì)氣井位置以及井深進(jìn)行精準(zhǔn)定位，為打井作業(yè)提供可靠參考數(shù)據(jù)，有效保障了打井深度的準(zhǔn)確性，避免了對(duì)填埋場(chǎng)庫(kù)底斜坡可能造成的破壞。

其二是本次打井施工作業(yè)面較廣，如何保證井道覆蓋范圍的全面性，同時(shí)使各氣井抽氣壓力均衡，避免破壞垃圾堆體內(nèi)的厭氧環(huán)境是一大挑戰(zhàn)。對(duì)此，本次施工中采取了環(huán)形收集主管道敷設(shè)方案，圍繞垃圾填埋場(chǎng)邊坡進(jìn)行敷設(shè)一圈，各片區(qū)沼氣收集井采用樹形支部管道敷設(shè)連接并入主管道連接，并在多處設(shè)置隔離閥。如此一來(lái)，既可以充分收集垃圾填埋堆體的沼氣，又可以實(shí)現(xiàn)不同片區(qū)收集井之間的隔離效果，避免相鄰片區(qū)收集井之間產(chǎn)生干擾。另外，隔離閥還能夠在區(qū)域事故檢修過(guò)程中，起到對(duì)事故區(qū)收集系統(tǒng)和周圍環(huán)境進(jìn)行隔離的作用，避免維修施工影響氣體的輸送，最大程度保證沼氣收集作業(yè)的穩(wěn)定運(yùn)行[3]。

3.3 罕見凍雨下的打井

項(xiàng)目開展期間，恰逢當(dāng)?shù)睾币妰鲇?，大量垃圾與雨水接觸，會(huì)產(chǎn)生污水，增加垃圾處理負(fù)擔(dān)。因此，在凍雨期間，填埋場(chǎng)打井區(qū)域必須做好清污分流工作，避免雨水與垃圾污水混合，造成外界環(huán)境污染；同時(shí)還需減小作業(yè)區(qū)面積，以降低垃圾裸露概率。

針對(duì)該需求，本次打井過(guò)程中，首先在填埋區(qū)域周圍設(shè)置了兩條雨污溝，一條用來(lái)排雨水，一條用來(lái)排污水，做到清污分流。其次，是垃圾填埋達(dá)到預(yù)定階段后，及時(shí)采取了覆蓋措施，有效防止了地表水進(jìn)入垃圾體，使得垃圾堆滲濾液產(chǎn)生量得以控制。另外，為了保證地表水能朝一個(gè)方向流動(dòng)，便于集中收集管理，覆蓋后的垃圾堆體表面還進(jìn)行了整平和找坡處理，使整體坡度一致，最終定向匯入?yún)^(qū)域邊緣的排水溝[4]。

4 CDM監(jiān)測(cè)與管理

4.1 監(jiān)測(cè)計(jì)劃及實(shí)施

項(xiàng)目成立專門的CDM小組，負(fù)責(zé)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并跟蹤確認(rèn)數(shù)據(jù)記錄過(guò)程，保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性與完整性。監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)主要由總負(fù)責(zé)人、CDM項(xiàng)目小組負(fù)責(zé)人、檢測(cè)技術(shù)人員、設(shè)備技術(shù)人員以及財(cái)務(wù)人員等組成，各崗位分工執(zhí)行各部分的信息收集和整理確認(rèn)工作。

4.2 監(jiān)測(cè)設(shè)備的安裝

本項(xiàng)目一共配置有三塊流量計(jì)，分別安裝在主管道處、火炬管道處以及發(fā)電管道處，負(fù)責(zé)連續(xù)監(jiān)測(cè)填埋堆氣體溫度、氣體流量和壓力值。與此同時(shí)，在三處管道內(nèi)還安裝有濕度計(jì)，用以監(jiān)測(cè)相應(yīng)管道內(nèi)垃圾填埋氣的濕度。管道尾氣出口處則安裝有一個(gè)溫度計(jì)，用于監(jiān)測(cè)垃圾填埋氣燃燒尾氣的溫度。此外，項(xiàng)目還配置有一塊電表，用于監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的上網(wǎng)電量。具體的儀表安裝位置如圖1所示。其中F1為主管流量計(jì)；G為甲烷儀；H為濕度儀；F2為火炬管流量計(jì)；T為尾氣溫度計(jì)；F3為發(fā)電管流量計(jì)；M為電表。

圖1 CDM儀表安裝示意圖

4.3 數(shù)據(jù)收集、管理

本項(xiàng)目的數(shù)據(jù)收集和管理工作主要通過(guò)自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀表實(shí)現(xiàn)，儀表數(shù)據(jù)可以全程自動(dòng)記錄并保存。CDM相關(guān)事務(wù)工作人員只需要定期對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)即可。根據(jù)維護(hù)內(nèi)容的不同，管理周期分為每天和每月兩種不同模式。其中每月末需將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行人工電子存檔，用光盤備份電子文件。此外，相應(yīng)的售電發(fā)票也需人工存檔，所有數(shù)據(jù)信息存檔記錄在案。

4.4 CDM項(xiàng)目碳減排量計(jì)算方法學(xué)

本次 CDM項(xiàng)目碳減排量（CER）計(jì)算以方法學(xué)理論為基礎(chǔ)，基準(zhǔn)線排放數(shù)據(jù)來(lái)自本項(xiàng)目替代的化石燃料電廠所發(fā)電力產(chǎn)生的CO2排放。其計(jì)算公式為：BEy=(MDproject，y-MDBL，y)*GWPCH4+ELLFG，y*CEFelec，BL，y+ETLFG,y*CEFther，BL，y。

其中BEy代表第y年的基準(zhǔn)線排放量（tCO2e/年）；Dproject，y代表第y年項(xiàng)目活動(dòng)情況下被燃燒/處理的甲烷量；MDBL，y代表第y年基準(zhǔn)線情況下由于監(jiān)管/合同要求等被燃燒/處理的甲烷量；GWPCH4代表甲烷的全球增溫潛勢(shì)，為25 tCO2e/tCH4；ELLFG，y代表第y年由項(xiàng)目活動(dòng)下填埋氣產(chǎn)生的發(fā)電量，其中在基準(zhǔn)線情況時(shí)這部分電量由以化石燃料為主的華北電網(wǎng)提供；CEFelec，BL，y代表基準(zhǔn)線下的電網(wǎng)排放因子，單位tCO2e/MWh；ETLFG，y代表第y年項(xiàng)目活動(dòng)下燃燒填埋氣供熱產(chǎn)生的熱能，基準(zhǔn)線情況下時(shí)這部分熱能由當(dāng)?shù)厝紵剂系腻仩t提供，單位TJ；CEFther，BL，y代表燃燒化石燃料供熱鍋爐的CO2排放因子，項(xiàng)目運(yùn)行時(shí)這部分熱能由填埋氣燃燒產(chǎn)生的熱能取代，單位為tCO2e/TJ[5]。

5 成果

5.1 非經(jīng)濟(jì)分析

填埋氣體收集量分為主管道、發(fā)電管道和火炬管道，其中火炬管道在2014年停用，在2016年短暫重新啟用，后續(xù)完全關(guān)閉。從項(xiàng)目運(yùn)行至2022年6月，主管道沼氣收集153346048.2Nm3；發(fā)電管道沼氣收集148213619.2Nm3；火炬管道沼氣收集3798200.02Nm3。

從項(xiàng)目運(yùn)行至今，共發(fā)電上網(wǎng)電量224520920kW/h。

最后，從項(xiàng)目運(yùn)行至今，老虎坑CDM碳減排總1392983.884t，其中發(fā)電碳減排量為1193959.67t；上網(wǎng)減排量174791.7435t；火炬燃燒減排量23547.9141t。

5.2 經(jīng)濟(jì)分析

根據(jù)國(guó)家相關(guān)可再生能源發(fā)電價(jià)格管理?xiàng)l例要求，老虎坑項(xiàng)目建成后，上網(wǎng)電量單價(jià)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為0.689元/度，截至2021年底企業(yè)收到發(fā)電補(bǔ)貼資金超過(guò)4000萬(wàn)元；與此同時(shí)，項(xiàng)目可實(shí)現(xiàn)碳排放期貨價(jià)值達(dá)到1.5美元/噸。項(xiàng)目各方面所表現(xiàn)出來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益都十分突出，并且還大大節(jié)約了發(fā)電技術(shù)應(yīng)用成本，在節(jié)能減排領(lǐng)域有著較高的技術(shù)應(yīng)用價(jià)值。

6 結(jié)束語(yǔ)

本次老虎坑CDM項(xiàng)目最終取得了值得肯定的成績(jī)，項(xiàng)目引進(jìn)先進(jìn)的清潔再生能源發(fā)電技術(shù)，通過(guò)收集垃圾填埋氣燃燒發(fā)電，有效代替了部分化石燃料電廠的電量。年平均發(fā)電量23000MWh，可支持的年均凈上網(wǎng)電量可達(dá)21000 MWh，年均減少3911t甲烷的排放，相當(dāng)于碳減排96829tCO2e，充分體現(xiàn)了垃圾回收二次利用價(jià)值。不僅如此，本項(xiàng)目還針對(duì)垃圾滲濾液及地表溢流可能導(dǎo)致地下水和地表水質(zhì)污染的問(wèn)題以及垃圾堆逸出氣體可能對(duì)周圍環(huán)境造成的危害問(wèn)題，采取了有效控制措施，且控制效果良好，這為日后其他類似項(xiàng)目工程的開展提供了可靠的參考案例，對(duì)于推動(dòng)我國(guó)CDM事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展意義重大。