Cat 发电机组将填埋垃圾转化为能源

客户：锡达拉皮兹林县固体废物管理局 (Cedar Rapids Linn County Solid Waste Agency)

地点：爱荷华州马里昂

客户企业问题：美国环境保护局 (EPA) 垃圾填埋场排放标准

解决方案：Cat^® G3520C 燃气发电机组

Cat^® 代理商：Altorfer 公司

锡达拉皮兹林县固体废物管理局 (Cedar Rapids Linn County Solid Waste Agency)

先进的 2242 马力 Cat G3520C 燃气发电机组效率高，使用寿命长，支持使用垃圾填埋场应用中产生的低热值燃料。

Cat^® G3520C 燃气发电机组

Cat 发电机外壳旁边有一个撬装换热器单元。

电力需求

锡达拉皮兹林县固体废物管理局 (Cedar Rapids Linn County Solid Waste Agency)在 Marion 经营着占地 75 英亩的垃圾填埋场，为该县 17 个社区提供服务。该处设施有一座占地 44,000 平方英尺的资源回收大楼，用于处理危险的家用材料和回收再生材料。

自从开始接收来自全县的垃圾后，该垃圾填埋场迅速发展，2007 年至 2013 年间新增了四个车间。该垃圾填埋场目前每年接收约 18 万吨城市垃圾。2009 年，该管理局安装了一个竖井集气系统，用于从原先的 30 英亩工厂以及 13 英亩地块收集甲烷气体。

垃圾填埋气通常由 50% 的甲烷、50% 的二氧化碳以及极少量各种有害气体污染物组成，这些污染物被称为非甲烷有机化合物 (NMOC)。美国环境保护局要求垃圾填埋气的非甲烷有机化合物 (NMOC) 年排放量超过 50 兆克 (Mg) 的大型垃圾填埋场控制排放。

解决方案

一般来说，控制排放需要在垃圾填埋场钻集气井，并将气体输送到合适的能量回收系统或燃烧装置。燃烧垃圾填埋气可以分解气体中的大部分 NMOC，同时把甲烷气体氧化为二氧化碳。由于甲烷的全球变暖潜能值是二氧化碳的 25 倍，因此该过程还能减少垃圾填埋场的温室气体足迹。

五年前，锡达拉皮兹林县固体废物管理局选择了安装一台 Cat G3520C 燃气发电机组，该机组使用甲烷作为燃料，驱动发动机和发电机进行发电。

这台 Cat 发电机组每天要消耗大约 50 万立方英尺的甲烷气。在垃圾填埋气进入发动机进行燃烧之前，要先去除冷凝水。在用于其他用途时，这些气体基本上不进行预处理。Cat G3520C 的一大优势是可以使用浓度相对较低的甲烷。Marion 垃圾填埋场的甲烷浓度平均为 50% 左右。

“这台 Cat 发动机是采用稀燃技术，这就是说它的气流中含有额外的惰性气体，”锡达拉皮兹林县固体废物管理局的一位环境工程师 Garrett Prestegard 说道。“气流中的惰性气体在燃烧过程中会吸收热量，从而降低排气温度。这样可以减少氮氧化物排放的形成，帮助我们达到我们的空气质量要求。

先进的 2242 马力 Cat G3520C 燃气发电机组效率高，使用寿命长，支持垃圾填埋场应用的低热值燃料。专门设计的 G3520C 60 Hz 发电机组能够保护发动机部件免受垃圾填埋气腐蚀，因此免除了复杂的燃气处理系统和特殊维护保养。G3520C 发电机组的每千瓦安装成本更低，单缸功率密度高达 100 kW。

结果

该 Cat 发电机组生产的电力被售回给当地公用事业公司 Central Iowa Power Cooperative (CIPCO)。他们每年通过发电获得的收入超过 50 万美元。

“安装一个燃气系统，将垃圾填埋气送入一个控制装置燃烧掉，这对环境和公共健康都非常有益，因为这样可以减少我们的碳排放，”Prestegard 说道。“收集垃圾填埋气不仅能通过燃烧帮助我们控制排放，还能用于发电并出售给电网，这对我们来说很有积极意义。”

通过购买可再生能源，CIPCO 使其系统成员（如爱荷华州中东部 REC）能够提供不同的能源方案。CIPCO 有近 60% 的电力来自无排放和无碳资源，最大限度降低对环境的影响。这部分发电所获得的所有或部分可再生能源信用可能已经出售给或未来将出售给其他方，还可用于满足未来的监管要求。

发电厂产生的辐射热可直接供附近企业使用。锡达拉皮兹林县固体废物管理局将 Cat 发电机组的多余热量收集起来，用于为其附近占地 44,000 平方英尺的资源回收大楼供暖。

Cat 发电机外壳旁边有一个撬装换热器单元。此处有两个并联的冷却系统，一个穿过发动机，另一个穿过换热器进入资源回收大楼。热量由一个冷却系统传递到另一个冷却系统，被加热的冷却液通过管道流回资源回收大楼。在那里，这些冷却液被送入过道里的地板辐射采暖系统以及室外卡车停车场附近的融雪系统。发电机的辐射热还被用于三个新风机组的供暖。

“收集热能并利用其为我们的资源回收大楼供暖是一个附带的好处。”Prestegard 说道。

Cat 代理商 Altorfer 与其签订了一份为期十年的客户支持协议，为该发电机组提供所有维护，包括定期维护、换油、火花塞更换，顶修/中修以及以及发电机组运行达到 60,000 小时的大修。

“我们将在有足够垃圾填埋深度的区域打井，”Prestegard 说。“到那时，我们肯定需要最大限度提高现有发动机的容量，并且收集的甲烷量可能足以支持安装第二台 Cat 发电机组了。”

变废为宝