MW气化发电联产的DME可研报告.doc

生物质气化发电联产燃气示范工程 可行性报告 项目建议单位 技术支撑单位 中国科学院广州能源研究所 2009 8 10 第一章 总 论 7 1 1 项目名称与承办单位 7 1 2 编制依据及编制单位 7 1 3 编制范围 8 1 4 承办单位及河源市概况 8 1 5 项目实施的意义 8 1 6 技术来源 11 1 8 主要技术设计原则 14 1 9 项目建设进度 14 1 10 投资估算及资金筹措 15 1 11 主要技术经济指标 15 第二章 电力系统 17 2 1 电网现状 17 2 2 电力负荷预测及电力平衡 17 2 3 项目建设的必要性 20 2 4 电厂接入系统方案初步拟定 22 2 5 电力系统继电保护及安全自动装置 22 第三章 秸秆资源 25 3 1 秸秆资源状况 25 3 2 秸秆收 储 运输管理 32 第四章 装机方案 36 4 1 主要流程 36 4 2 装机方案 36 4 3 主机技术规范 41 4 4 主要经济技术指标 43 第五章 厂址条件 45 5 1 厂址概况 45 5 2 气象条件 47 5 3 水文条件 48 5 4 工程地质 49 5 5 电厂水源 52 5 6 灰渣处理 53 第六章 工程设想 54 6 1 全厂总体规划 54 6 2 厂区总平面布置方案 55 6 3 原料的贮存及运输 57 6 4 气化发电系统装置构成 58 6 5 气化合成系统装置构成 60 6 6 主厂房布置 61 6 7 除灰渣系统 62 6 8 供排水系统 63 6 9 化学水处理系统 65 6 10 电气主接线 68 6 11 热力控制 69 6 12 主厂房及主要建 构 筑物结构 70 6 13 采暖通风与空气调节 71 第七章 环境保护 73 7 1 厂址地区环境现状 73 7 2 三废排放及其治理 73 7 3 环境影响分析结论 75 第八章 劳动安全及工业卫生 77 8 1 电厂在生产过程中主要的安全和卫生问题 77 8 2 设计原则及拟采取的措施 77 8 3 劳动安全部分结论 78 第九章 节约和合理利用能源 79 9 1 概述 79 9 2 节约和合理利用能源措施 79 第十章 生产组织和定员 81 10 1 劳动组织及管理 81 10 2 人员配置 81 第十一章 工程实施条件和轮廓进度 83 11 1 工程项目实施的条件 83 11 2 工程建设的轮廓进度 84 第十二章 投资估算 85 12 1 投资估算 85 12 2 资金使用计划 89 第十三章 资金来源和融资方案 91 13 1 资金筹措方案 91 13 2 资本金的落实 91 13 3 融资方案分析 91 第十四章 财务评价 95 14 1 分析与评价的依据 95 14 2 销售收入及税金 96 14 3 成本估算 96 14 4 利润总额及分配 97 14 5 财务盈利能力分析 98 14 6 清偿能力分析 99 14 7 不确定性分析 100 14 8 财务评价结论 101 第十五章 结论及存在的问题 102 15 1 结论 102 15 2 问题及建议 104 第一章 总 论 1 1 项目名称与承办单位 1 1 1 项目名称 项目名称 紫金生物质气化发电联产燃气示范工程 1 1 2 项目承办单位 项目承办单位 项目负责人 1 1 3 项目建设地址 项目建设地址 广东省河源市紫金县 1 2 编制依据及编制单位 1 2 1 编制依据 1 中华人民共和国可再生能源法 2 可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法 3 国家计委 经贸委 建设部联合发布的 热电联产项目可行 性研究技术规定 4 小型火力发电厂设计规范 5 火力发电厂可行性研究报告内容深度规定 6 设计有关的法令 法规 标准及专业设计技术规程等 7 项目可行性研究报告编制委托书 8 委托方提供的秸秆分布 产量等原始资料 1 2 2 编制单位 河南省工程咨询公司 资格证书号 工咨甲 1030121001 1 3 编制范围 本可行性研究报告主要编制范围包括 本项目建设的必要性论证 电力负荷分析及市场前景 建厂条件及厂址选择 装机方案及工程方案初步设想 环保安全节能 企业组织定员及项目进度设想 投资估算及经济评价 项目建设必要性和可行性结论性意见 1 4 承办单位及河源市概况 1 建议单位概况 项目投资方和建议方 XXXX 公司 2 河源市紫金县概况 1 5 项目实施的意义 1 落实国家对可再生能源发电项目的政策具有重要意义 2006 年 1 月 1 日 中华人民共和国可再生能源法 正式颁布实 施 提供了国家扶持可再生能源产业发展的法律依据 其中把支持 可再生能源发电作为重要内容之一 可再生能源法 中第十四和 第十六条的规定 国家鼓励清洁 高效地开发利用生物质能燃料 鼓励发展能源作物 全额收购电网覆盖范围内可再生能源并网发电 项目的上网电量 同时 2006 年 1 月 4 日 可再生能源发电价格和费 用分摊管理试行办法 也正式配套实施 而作为可再生能源的生物质能 是世界第四大能源 它们对全 世界一次能源的贡献占 14 我国是农业大国 作为农业生产的副 产品 农作物秸秆是生物质能的重要组成部分 从可持续发展的角 度看 秸秆是可再生而且洁净的能源 将在未来的能源结构中起到 重要作用 2 利用可再生能源 农林废弃物发电是解决能源短缺的有效途 径 世界一次能源缺乏 我国一次能源更是非常紧缺 各国都在寻 找开发可再生能源 如太阳能 风能 水能 垃圾废料 生物质能 等 利用生物质能 秸秆发电是河源市可再生能源利用的迫切需要 也是解决能源出路的有效途径之一 我省是农业大省 有着丰富的 秸秆资源 利用秸秆发电潜力巨大 3 生物质能发电是节约煤炭资源并直接解决燃煤 SO2 对大气严 重污染的有效途径 我国目前每年发电用煤量达 8 5 108t SO 2 的排放量达到 1200 104t 煤的含硫量按 0 8 计 粉尘排放 490 104t 根据国家环 保总局计算 我国每年燃煤 7 108t SO 2 对大气污染已经到了上限 而我国目前煤炭消耗量已达 16 108t 大气污染已经到了不可承受的 地步 由于 SO2 污染 产生酸雨已危害 30 国土面积 2003 年统计 仅酸雨危害这一项使农 林作物损失高达 220 亿元 SO 2 的污染更危 及人民身体健康 利用生物秸秆 玉米 小麦 棉花 豆类 油类秆等 发电可 以大量减少 SO2 排放 秸秆中硫的含量为 0 08 0 25 左右 相当 于燃煤含量的 1 10 左右 目前世界上瑞典 葡萄牙 丹麦 芬兰等 国家大量利用可再生能源发电 其发电量占电力消费总量的 25 50 按照国家近期出台的对于再生能源发展的规划 到 2020 年生物质能 发电装机容量占火电总容量的 6 4 测算 生物质能发电装机容量将 达 4500 104KW 左右 其发展前途广阔 同时可大大减少 SO2 的排放 量 目前我国多数地区秸秆利用率低 农民以焚烧方式处理积存秸 秆 造成烟气污染空气 公路和机场 酿成不少交通事故 也发生 过机场关闭等事件 利用秸秆发电 既可减少燃煤发电带来 SO2 对大气的污染 又 减少粉煤灰 粉尘的排放 也不致随地焚烧秸秆造成交通事故 是 变废为宝 利在当代 功在千秋的大好事 可有效节约煤炭资源并 减少 CO2 SO2 的排放 对改善环境有立竿见影的效果 体现了循环 经济对建设资源节约型 环境友好型社会具有重要意义 4 对保护环境发展循环经济有明显作用 秸秆是一种很好的清洁可再生能源 根据有关单位对秸秆成份 分析及工业分析 含硫量只有 1 1 左右 而煤的平均含硫量达 1 与燃煤火电厂相比 节约大量煤炭 减少二氧化硫排放量 秸秆发 电不仅具有较好的经济效益 还有良好的生态效益和社会效益 但 目前我国绝大部分这类资源被白白焚烧或低值利用 秸秆野外焚烧 产生的烟雾不仅污染环境 还影响交通 酿成事故 秸秆在气化炉中经高温热解气化生成可燃气体 气化后生成的 灰分是优质的农家肥 含钾量较高 可以返还给农民用于还田 5 为本地区提供清洁生活燃料 对促进新农村建设有重要意义 本项目在利用农林废弃物发电的同时 可以联产二甲醚 DME 清 洁燃料 DME 是石油液化气的理想替代燃料 在各种替代燃料中 醇 醚等含氧化合物燃料引起了人们的极大关注 其中二甲醚燃料 尤为受宠 二甲醚与液化气性能近似 且具有很高的十六烷值 可 用作清洁柴油以及液化气的替代燃料 因此 被誉为 二十一世纪的 燃料 和 绿色能源 预计 2010 年我国 LPG 进口量达 950 1000 万吨 假设 DME 替代 50 的进口 LPG 则需要燃料级 DME 约 400 500 万吨 因此 二甲醚作为民用燃料的替代品发展前景十分 光明 由于 DME 具有其它代用燃料不可比拟的优势 也将会成为柴 油的主要替代燃料 同时二甲醚也可做燃料电池 制氢和热电厂燃 料等 因此 DME 作为替代能源的开发与应用具有难以估量的市场 前景 6 对农民增收 发展农村经济具有重要促进作用 如果按照每年燃烧秸秆 8 15 104t 发电 0 54 108kwh 每吨秸秆 300 元的收购价测算 将带动农户增收 2000 多万元 综上所述 本电厂的建设是一个很好的资源综合利用项目 是 循环经济的具体实践 完全符合我国能源产业政策 并且是国家大 力提倡 具有很好发展前途的可再生能源项目 它可以补充向本地 供电 把解决能源短缺 环保和农民增收的问题很好地结合起来 是利国利民的一件大好事 因此项目建设意义重大 1 6 技术来源 本项目的技术支持单位为中国科学院广州能源研究所 中国有着良好的生物质气化发电基础 在六十年代就开发了 60kW 的谷壳气化发电系统 目前 160kW 和 200kW 的生物质气化发电 设备在我国已得到小规模应用 显示出一定的经济效益 九五 期间进行了 1MW 生物质气化发电系统 的研究 旨在开发适合中 国国情的中型生物质气化发电技术 1MW 的生物质气化发电系统已 于 1998 年 10 月建成 2000 年 7 月通过科学院鉴定后投入小批量使 用 该系统在很多方面比 200 kW 气化发电有了改善 但由于受气化 效率与气体机效率的限制 简单的气化 气体机发电循环系统效率 很难高于 18 所以单位电量的生物质消耗量一般大于 1 2 千克 干 度 十五 期间 国家 863 计划在 1MW 生物质气化发电系 统的基础上 研制开发出 4MW 的生物质气化燃气 蒸汽联合循环发 电系统 建成了相应的示范工程 燃气发电机组单机功率达 500kW 系统效率也提高到 28 为 6MW 生物质气化发电联合循环 发电技术的产业化奠定了良好的基础 生物质合成气具有规模小和 CO2 高的特点 比较适合于采用一 步法合成工艺 合成气一步法合成 DME 最初是作为合成气制汽油改 良 MTG 法的中间过程而研究的 从 1984 年东京大学 Fujimoto 教授首 次发表了由合成气一步法制备 DME 的研究报告以来 经过了近二十 年的研究开发 各国已形成各具特色的反应工艺 如 美国 Air Products and Chemicals Inc 采用铜基甲醇合成催化剂 氧化铝 氧化硅 沸石固体酸作为催化剂 在三相浆态床反应器中 CO 转化率为 65 DME 的选择性为 76 DME DME MeOH 并建立了 4 吨 天的 LPDME 工业试验装置 日本 NKK 公司 将 Cu Zn Al 甲醇合成催化剂 和 Cu Al2O3 催化剂充分磨细以 2 1 混合后悬浮于正十六烷中 采用 气泡塔为三相反应器 在 H2 CO 1 3 0 7 0MPa 250 280 空速 为 4000h 1 的条件下 得到 CO 转化率为 53 9 DME 的选择性为 72 4 的结果 已建立了 1000 吨 年的工业化示范装置 国内对合成气一步法合成 DME 也有多年的研究与开发经验 并 建成了一些中试装置 由中国科学院 百人计划 项目和国家 十 五 863 项目的支持 广州能源研究所首次建成了一套从生物质催化 气化 焦油裂解 组分调整与净化到液体燃料合成的小型试验装置 正在开展生物质制备液体燃料的应用基础与工业示范前期研究 本项目在可研编制过程中 项目工作组与技术支持方进行了多 次交流 特别是厂址选择 建设规模 技术方案 资金来源等重大 问题进行了及时沟通 取得了一致意见 保证了可行性研究工作的 顺利进行 1 7 建设规模 秸秆资源量 秸秆运输条件是制约本工程建设规模的基本条件 从这两个条件分析 秸秆电厂建设规模应该小型化 尤其是目前国 内尚无同类电厂投入运行 从稳妥可靠的原则出发 规模不宜太大 从河源市的秸秆资源量来看 能够满足总装机容量 50MW 的建 设规模用量 但是 秸秆比重小 打捆后约 200 250kg m3 体积大 运输条件相对较差 称重 卸料及检测工作量也相当大 综合考虑河源市紫金的秸秆资源量 秸秆运输条件以及供热的 需要 并充分考虑本工程的实际情况 本着稳妥 可靠的原则 考 虑采暖供热条件 按照机炉匹配的要求和目前国产设备情况 本项 目按 2 套 20MWt 生物质气化炉 14 台 600kW 气体内燃发电机组 1 台 1500kW 蒸汽发电机组 1 套 5000 吨 年的合成 DME 装置 总装机 容量 8 5MW 的建设规模进行建设 1 8 主要技术设计原则 1 从提高全厂运行可靠性系统效率角度考虑 按 2 套 20MWt 生 物质气化炉 12 台 600kW 气体内燃发电机组 1 台 1500kW 蒸汽发电 机组 1 套 5000 吨 年的合成 DME 装置进行整体规划和建设 其中发 电的余热产生的蒸汽供 1500kW 蒸汽发电机组和 5000 吨 年的合成 DME 装置使用 而 5000 吨 年的合成 DME 过程中产生的合称尾气通 到燃气发电机组中进行集中发电 2 电力系统 发电机出线电压 6 3KV 经主变升压后接入附近的 110KV 城东变电站 3 原料供应 秸秆 林业废弃物由收购站按要求打包 晾干用 汽车运至厂内 在厂内破碎 4 原料仓库 容量按 2 台 20MWt 循环流化床气化炉使用 15 天 设计 5 灰渣 除灰渣系统按干除灰渣系统设计 6 秸秆破碎处理 在厂外设收购站 在厂内设破碎设备 将秸 秆破碎成满足入炉要求的碎段 7 机组控制 气化炉和发电机设集中控制室 控制设备为国产 先进水平 8 采用循环供水 自然通风塔冷却系统 9 主厂房等建筑采用钢筋混凝土结构 1 9 项目建设进度 本项目建设工期 根据资金来源情况 场地准备 土建施工 设备订货及安装 材料准备等综合因素并结合同类工程建设经验 拟定建设期为 1 年 1 10 投资估算及资金筹措 项目总投资 9037 8 万元 其中建设投资 8475 0 万元 建设期利 息 411 1 万元 流动资金 151 7 万元 发电部分单位建设投资 5943 1 元 KW 合成 DME 部分单位建设投资 0 858 万元 吨 产品 本项目总投资 9037 8 万元 业主计划投入资本金 2694 1 万元 占 29 81 其余 6343 6 万元 含资本化利息 411 1 万元 借贷债务 资金解决 占 70 19 1 11 主要技术经济指标 主要技术经济指标表 序号 项 目 单位 数据 备注 1 建设规模 MW 8 5 气化发电 2 年耗秸秆量 104t 8 15 3 年发电量 108kwh 0 5376 4 年供电量 108kwh 0 4838 2 联产 DME 量 103t 5 联产副产品 7 围墙内占地面积 m2 25000 8 相当年节约煤 104t 5 44 9 定员 人 90 10 总投资 万元 9037 8 建设投资 万元 8475 0 11 建设期利息 万元 411 1 12 铺底流动资金 万元 151 1 13 达产年平均成本 万元 4570 1 14 达产年平均销售收入 万元 6739 8 15 项目投资融资前税前财务 内部收益率 FIRR 16 项目投资融资前税前财务 净现值 FNPV 万元 Ic 8 17 项目投资融资前税前投资 回收期 Pt 年 含建设期 1 年 18 总投资收益率 ROI 静态 第二章 电力系统 2 1 电网现状 2 1 1 河源市电网现状 河源市供电区电网是以 110KV 变电站为中心 35KV 为骨架 10KV 线路为配电辐射网的供电网络 目前河源市电网有装机容量 76MW 的热电厂一座 220KV 变电站一座 省局 110KV 变电站 2 座 其中项城变属于粤北市局 主变 4 台 容量 143MVA 35KV 变电 站 10 座 主变 17 台 容量 89KVA 110KV 线路 4 条 83 18KM 35KV 线路 15 条 120 19KM 10KV 线路 65 条 总长 1360 917KM 为 18 个乡 镇供电 项城供电区 2003 年全社会用电量 6 5 108kwh 最大负荷 130MW 2004 年项城供电区全社会用电量 4 8 108kwh 最大负荷 107MW 2005 年项城供电区全社会用电量 5 55 108kwh 最大负荷 122MW 变电站一览表见 2 1 1 35 110KV 线路一览表见 2 1 2 项城热电厂装机明细详见表 2 1 3 2 2 电力负荷预测及电力平衡 由于河源市生物质发电厂的装机容量较小 并且企业性质为地 方公用电厂 本报告仅对河源市进行电力平衡 2 2 1 电力电量预测 河源市电力负荷 2001 年 105MW 2002 年 115MW 增长率 20 2003 年 130MW 增长率 5 6 2004 年 107MW 2005 年 122MW 增长率 47 4 2001 2005 年负荷增长 7MW 年递增负荷 1 75MW 左右 年均递增率 25 通过分析河源市最大负荷变化的历史 结合河源市 十一五 期间 的发展规划 以及河源市近几年用电负荷的发展趋势 确定河源市 十一五 期间负荷的增长率为 7 1 十二五 期间负荷的增长率为 4 6 预测河源市 2006 年 2010 年负荷分别为 16MW 142MW 156MW 163MW 172MW 河源市用电量 2005 年为 5 55 108KWh 2006 年 5 1 108KWh 2007 年 7 13 108KWh 2008 年 7 7 108KWh 2009 年 7 99 108KWh 2010 年 9 91 108KWh 十一五 期间电量年均递增率 8 4 十二五 期间电量 年均递增率 3 6 2 2 2 电力平衡 河源市电力电量主要有两大部分组成 一是项城热电厂 一是 省网供给 项城电厂装机容量 76MW 现有发电机 7 台 其中 3MW 机组 2 台 6MW 机组 1 台 1 2MW 机组 2 台 15MW 机组 1 台 2 5MW 机组 1 台 可以通过 110KV 35KV 两个电压等级进行并网 该厂受地理环境限制 今后增容的可能性不大 且 2010 年以后可能 退出运行 除去自用电外 只能有一部分电能参与平衡 其余省网 供给 根据河源市电力电量预测和河源市生物质发电厂的装机情况 进行河源市供电区 2005 年 2015 年的电力电量平衡 结果见下表 2 2 1 2 2 2 目标容载比定为 1 8 2 1 由上表可知 十一五 十二五 期间河源市供电区电力将由基 本平衡转变为存在大量缺额的情况 在河源市热电厂达到电力自我 平衡的基础上 省网将成为其主要的供电电源 十一五 期末 河源 市供电区负荷为 172MW 需 110KV 公用变电站网供负荷为 137MW 所需 110KV 变电容量 246 4 287 7MVA 与现状相比 需新增 110KV 变 电容量 103 4 144 7MVA 十二五 期末 河源市供电区负荷为 215MW 需 110KV 公用变电站网供负荷为 215MW 所需 110KV 变电 容量 387 451 5MVA 与现状相比 需新增变电容量 244 308 5MVA 2 2 3 敏感性分析 河源市供电区负荷预测时考虑了大用户的影响 这些大用户生 产用电水平较高 受政策 资金 市场影响都比较大 具有一定的 不确定性 因此 本次电力平衡对其进行敏感性分析 考虑大用户 达到其规模 70 的情况 河源市供电区电力平衡敏感性分析表 表 2 2 2 单位 MW MVA 年份 内容 2005 年 2006 年 2007 年 2008 年 2009 年 2010 年 2015 味精用电负荷 42 47 6 47 6 51 1 51 1 51 1 51 1 其它负荷 62 68 74 83 91 99 142 供电区总负荷 104 115 6 121 6 134 1 142 1 150 1 193 1 热电厂出力 40 38 35 35 35 35 0 需 110KV 网供负荷 64 77 6 86 6 99 1 107 1 115 1 193 1 需 110KV 变电容量 115 2 139 68 155 88 178 38 192 28 207 18 347 58 134 4 112 96 181 86 208 11 224 91 241 71 405 51 由上表可知 在味精负荷达到其规划负荷 70 的情况下 十一五 期末 项城供电区负荷 150 1MW 需 110KV 公用变电站网供负荷为 115 1MW 所需 110KV 变电容量 207 18 241 71MVA 与 2004 年现状相 比 需新增 110KV 变电容量 64 189 98 17MVA 十二五 期末 项城供 电区负荷 193 1MW 需 110KV 公用变电站网供负荷为 193 1MW 所需 110KV 变电容量 347 58 405 51MVA 与现状相比 需新增变电容量 204 58 262 51MVA 因此 在考虑味精负荷达到其规划水平 70 的情况下 十一五 期间河源市供电区仍需要进行电源点的建设 本电厂的建设 对满 足河源市电力负荷的需求是必要的 2 3 项目建设的必要性 2 3 1 充分利用生物质能发电 具有良好的社会综合效益 2006 年 1 月 1 日 中华人民共和国可再生能源法 正式实施 为可再生能源产业发展提供了法律依据 可再生能源法 第十四和 第十六条规定 国家鼓励清洁 高效的开发利用生物质能燃料 鼓 励发展能源作物 全额收购电网覆盖范围内可再生能源并网发电项目 的上网电量 广东作为农业大省 秸秆资源非常丰富 河源市生物质热电厂 利用秸秆发电 可充分利用当地资源 变废为宝 具有良好的社会 综合效益 2 3 2 满足河源市电力负荷增长的需要 随着河源市经济的高速发展和人民生活水平的不断提高 其用 电负荷在逐年上升 因此 有必要建设河源市生物质发电厂 以满 足河源市电力负荷增长的需要 河源市是粤北供电区负荷增长较为快速的区域 根据电力平衡 结果 近年内有大量电力缺额 位于河源市的河源市生物质热电厂 所发电力可以就近在河源市电网内消化 2 3 3 环境效益显著 由于秸秆的含硫量很低 通过建设秸秆发电机组 可有效降低 二氧化硫排放量 因此 秸秆发电示范意义重大 环境效益显著 2 3 4 有利以发展山区经济 推动当地新农村建设 中国工程院预测我国农村商品化生物质能由目前占农村能源的 0 2 提高到 2020 年的 12 6 今后大部分农村地区将以高质煤和石 油液化气 LPG 为主要的生活燃料 目前 我国液化石油气消费总 量巨大 而且需求不断增长 导致大量进口 2002 年我国 LPG 的产 量为 1190 万吨 消费量为 1620 万吨 1992 2002 年液化气消费量年 均增长率达 16 3 2002 年 LPG 进口量为 626 万吨 我国 LPG 消费 量居世界第 3 产量却位居世界第 4 主要是城市中的生活用气 其 次是 LPG 汽车 鉴于国内 LPG 增产能力有限 LPG 大量依赖进口 已经成为仅次于日本的第二大 LPG 进口国 随着我国农村生活水平 的提高 部分比较富裕的地区 也开始从燃用秸秆和柴草等农作物 废弃物 转向使用清洁的液化气作为生活用能 故 LPG 作为农村生 活能源的销量将越来越大 2 4 电厂接入系统方案初步拟定 根据 河源市 十一五 电网规划 对发电厂接入系统进行潮流 短路 稳定计算 负序电流校核 以及从安全性 可靠性以及经济 性等方面进行综合的技术经济分析 并征得供电部门 项目委托方 协商一致 建议如下 河源市生物质发电厂 6MW 机组以发电机 变压器组接入厂内 35kV 配电装置 出线 2 回接入城东 110kV 变电站 35kV 配电装置 导 线型号取 LGJ 120 长度不足 0 5km 电厂具体的接入系统方案将在电厂接入系统设计工作中进一步 论证 并以接入系统审查意见为准 电气主要接线 方案 1 电厂与系统的连接电压采用 10KV 12 台 600Kv 发电机 分三组 方案 2 电厂与系统的连接电压采用 35kv 12 台 600Kv 发电机分 三组 2 5 电力系统继电保护及安全自动装置 2 5 1 继电保护配置 1 继电保护配置原则 1 河源市生物质发电厂接入系统继电保护配置原则按照 继电 保护和安全自动装置技术规程 中的有关条款进行 2 保护采用远后备方式 对于相间短路 10KV 线路应装设电流 电压速断保护和过电流 保护 断路器应装设自动重合闸装置 2 继电保护配置方案 选用业绩好的微机型线路保护装置 2 5 2 系统调度自动化 1 设计原则 河源市生物质发电厂调度自动化的主要设计原则是按照能源部 颁发的 电力系统调度自动化设计技术规程 电力部颁发的 电力 系统联网可行性研究内容深度规定 进行设计 2 调度自动化要求 将远动信息量和电能信息量送至调度 3 调度管理 河源市生物质发电厂的主设备包括发电机 联络线断路器均可 由调度所调度 4 调度自动化系统 河源市生物质发电厂远动信息 具体内容如下 1 遥测量 发电机出口有功功率 无功功率 电压 电流 有功 无功电能 2 遥信量 所有断路器的位置信号及重要隔离开关位置信号 发电机保护动作信号 安全自动装置动作信号 机组开停机信号 线路保护动作信号 3 遥调 遥控 预留 本期应装设变送器屏 1 面 遥信转接屏 1 台 电能量计量 电厂联络线应装关口表 推荐采用 0 2 级 电厂配置电量采集器一台 2 5 3 系统通信 1 概述 电厂建成投运后 应接受地调调度 系统通讯应满足电力调度 电话 通讯调度电话 生产管理电话 调度自动化 继电保护对通 讯的要求 2 主干通讯回路 电厂的系统通讯 拟采用光纤通讯 电厂的信息可通过变电所 的光纤或载波将电厂信息传至地调 3 保护专业对通讯的要求需要 根据保护专业需要 在电厂至变电所线路上需开设一条保护通 道 拟采用电流差动保护方式 4 通讯电源 目前 电力系统通讯设备 均采用 48V 直流电源 作为通讯设 备的备用电源 拟与电厂内通讯设备共用电源设施 第三章 秸秆资源 3 1 秸秆资源状况 3 1 1 基本情况 河源市地处豫东平原 位于广东省之东南隅 行政上隶属粤北 市 河源市历史上是一个以种植小麦 玉米 豆类 棉花 芝麻等 农作物为主的传统农业区 全市初步形成了一批各具特色的种植区 域 全市耕地面积 233 9 万亩 其中 粮食种植面积 151 3 万亩 经 济作物 82 6 万亩 种植小麦 90 1 万亩 玉米 31 63 万亩 豆类 21 56 万亩 油料作物 25 5 万亩 棉花 14 3 万亩 年平均产小麦秸秆 32 44 万吨 产玉米秸秆 20 24 万吨 产豆秆 9 7 万吨 油料作物秸秆 9 44 万吨 棉花秆 8 29 万吨 每年可产黄色秸秆总量为 80 11 万吨 河源市森林绿化良好 全市林业种植面积 20 多万亩 林木总株 数近 3000 万株 活立木蓄积量 150 万立方米 每年约采伐林木 4 2 万立方米 按每立方米提供杨树枝 0 4 吨 刺槐枝 0 3 吨计算 可提 供枝薪材 2 94 万吨 全市种植紫穗槐面积 3 万亩 每年亩产干枝 1 5 吨 年可供干枝 4 5 万吨 椿树面积 2 万亩 每年亩产干枝 1 吨 年可供干枝 2 万吨 白蜡条面积 2 万亩 每年亩产干枝 1 5 吨 年可 供干枝 3 万吨 桃 柿 苹果等果树种植面积 4 2 万亩 每年亩产干 枝 0 31 吨 年可供干枝 1 3 万吨 每年可产黑色秸秆总量为 13 74 万 吨 河源市主要农作物面积 产量及秸秆量表 丰年 表 3 1 1 作物名称 种植面积 万亩 平均亩产 公斤 总产量 万吨 秸秆亩产 公斤 秸秆总产 万吨 小麦 90 1 449 5 40 5 360 32 44 玉米 31 63 490 04 15 5 640 20 24 豆类 21 56 151 45 3 84 450 9 7 油料作物 25 5 99 61 2 54 370 9 44 棉花 14 3 71 33 1 02 580 8 29 合计 183 09 63 4 80 11 河源市主要农作物面积 产物及秸秆产量表 欠年 表 3 1 2 作物名称 种植面积 万亩 平均亩产 公斤 总产量 万吨 秸秆亩产 公斤 秸秆总产 万吨 小麦 90 1 376 5 33 92 300 27 03 玉米 31 63 420 13 29 550 17 4 豆类 21 56 140 5 3 03 416 8 97 油料作物 25 5 85 4 2 18 320 8 16 棉花 14 3 58 6 0 84 480 6 86 合计 183 09 53 26 68 42 3 1 2 生物质燃料种类 可利用性 河源市生物质燃料可利用种类表 表 3 1 3 作物种类 小麦 玉米 豆类 油料 棉花 生长期 10 6 月 5 9 月 5 9 月 6 10 月 7 10 月 收获期 6 月 9 月 9 月 10 月 10 月 小麦收割后 麦秸基本干燥 不用晾晒 玉米 豆类 油料 棉花秸秆收获后需要经过一段时间晒干 3 1 3 距电厂半径 50 公里区域秸秆资源 距电厂半径 50 公里共有小麦面积 122 25 万亩 亩产秸秆 380 公 斤 总产为 44 01 万吨 玉米面积 42 92 万亩 亩产秸秆 690 公斤 总产为 27 47 万吨 豆类面积 29 11 万亩 亩产秸秆 590 公斤 总产 为 13 1 万吨 油料作物面积 34 43 万亩 亩产秸秆 470 公斤 总产为 12 74 万吨 棉花面积 19 31 万亩 亩产秸秆 650 公斤 总产为 11 2 万吨 距电厂半径 50 公里内总计每年可产黄色秸杆 108 52 万吨 详 见下表 3 1 4 3 1 5 距电厂 50 公里半径范围内秸秆资源分布表 丰年 表 3 1 4 作物名称 种植面积 万亩 平均亩产 公斤 总产量 万吨 秸秆亩产 公斤 秸秆总产 万吨 小麦 122 5 449 5 54 95 360 44 01 玉米 42 92 490 04 21 03 640 27 47 豆类 29 11 151 45 4 41 450 13 1 油料作物 34 43 99 60 3 43 370 12 74 棉花 19 31 71 33 1 38 580 11 2 合计 248 02 85 2 108 52 距电厂 50 公里半径范围内秸秆资源分布表 欠年 表 3 1 5 作物名称 种植面积 万亩 平均亩产 公斤 总产量 万吨 秸秆亩产 公斤 秸秆总产 万吨 小麦 122 5 376 5 46 03 300 36 68 玉米 42 92 420 18 03 550 23 61 豆类 29 11 140 5 4 09 416 12 11 油料作物 34 43 85 4 2 94 320 11 02 棉花 19 31 58 6 1 14 480 9 27 合计 248 02 72 23 92 69 3 1 4 距电厂半径 30 公里区域内秸秆资源 距电厂半径 30 公里内共有小麦面积 73 35 万亩 亩产秸秆 380 公斤 总产为 26 41 万吨 玉米面积 25 75 万亩 亩产秸秆 690 公斤 总产为 16 48 万吨 豆类面积 17 47 万亩 亩产秸秆 590 公斤 总产 为 7 86 万吨 油料作物面积 20 67 万亩 亩产秸秆 470 公斤 总产为 7 65 万吨 棉花面积 11 59 万亩 亩产秸秆 650 公斤 总产为 6 72 万 吨 距电厂半径 30 公里内每年总计可产黄色秸杆 65 12 万吨 详见 下表 3 1 6 3 1 7 距电厂 30 公里半径范围内秸秆资源分布表 丰年 表 3 1 6 作物名称 种植面积 万亩 平均亩产 公斤 总产量 万吨 秸秆亩产 公斤 秸秆总产 万吨 小麦 73 35 449 5 32 97 360 26 41 玉米 25 75 490 04 11 62 640 16 48 豆类 17 47 151 45 2 65 450 7 86 油料作物 20 67 99 60 2 06 370 7 65 棉花 11 59 71 33 0 83 580 6 72 合计 148 83 51 13 65 12 距电厂 30 公里半径范围内秸秆资源分布表 欠年 表 3 1 7 作物名称 种植面积 万亩 平均亩产 公斤 总产量 万吨 秸秆亩产 公斤 秸秆总产 万吨 小麦 122 5 376 5 27 62 300 22 玉米 42 92 420 10 82 550 14 16 豆类 29 11 140 5 2 45 416 7 27 油料作物 34 43 85 4 1 77 320 6 61 棉花 19 31 58 6 0 68 480 5 56 合计 248 02 43 34 55 6 3 1 5 农作物秸秆资源消耗情况 通过对河源市乡村的走访和随机抽样调查 由于近年来国家对 农业的重视和大力支持 农用机械普及较快 减少了牲畜对秸秆饲 料的消耗 加上农村对煤炭和液化气的广泛使用 也进一步减少了 做饭对秸秆的依赖 目前 当地各种农作物秸秆利用率很低 真正 能够商业化利用的基本为零 通过实地走访 基本掌握清楚了河源市农村居民对各种农作物 秸秆的利用情况 主要消耗方式如下 小麦秸秆 由于河源市及周边县区等没有利用秸秆作原料的工 业企业 所以麦秸的利用率极低 仅有 30 用于返田沤肥或牲畜饲 料外 其它均丢弃或直接焚烧掉 玉米秸秆 5 用于返田或沤肥 25 用于焚烧或作部分牲畜饲 料 其余丢弃或闲置 豆秆 30 用于饲料外 其余闲置 油料作物秸秆 30 用于饲料 其余焚烧或丢弃 棉花秸秆 30 用于焚烧 其余全部丢弃或闲置 3 1 6 秸秆资源富余量情况 河源市区域范围秸秆资源富余量情况表 表 3 1 8 秸秆总产 吨 年 富余量 万吨 名称 丰年 欠年 被利用量 万吨 丰年 欠年 小麦秸秆 32 44 27 03 9 73 8 11 22 71 18 92 玉米秸秆 20 24 17 4 6 07 5 22 14 17 12 18 豆秆 9 7 8 97 2 91 2 7 6 79 6 27 油料作物 9 44 8 16 2 83 2 45 6 61 5 71 棉花 8 29 6 86 2 49 2 06 5 8 4 8 合计 80 11 68 42 24 03 20 54 56 08 47 88 距电厂 50 公里区域范围秸秆资源富余量情况表 表 3 1 9 秸秆总产 吨 年 富余量 万吨 名称 丰年 欠年 被利用量 万吨 丰年 欠年 小麦秸秆 44 01 36 68 13 2 11 30 81 25 68 玉米秸秆 27 47 23 61 8 24 7 08 19 23 16 53 豆秆 13 1 12 11 3 93 3 63 9 17 8 48 油料作物 12 74 11 02 3 82 3 31 8 92 7 71 棉花 11 2 9 27 3 36 2 78 7 84 6 49 合计 108 52 92 69 32 55 27 8 75 97 64 89 距电厂 30 公里区域范围秸秆资源富余量情况表 表 3 1 10 秸秆总产 吨 年 富余量 万吨 名称 丰年 欠年 被利用量 万吨 丰年 欠年 小麦秸秆 26 41 22 7 92 6 6 18 49 15 4 玉米秸秆 16 48 14 16 4 94 4 25 11 54 9 91 豆秆 7 86 7 27 2 36 2 18 5 5 5 09 油料作物 7 65 6 61 2 3 1 98 5 35 4 63 棉花 6 72 5 56 2 02 1 67 4 7 3 89 合计 65 12 55 6 19 54 16 68 45 58 38 92 河源市黑色秸秆资源可利用情况表 表 3 1 11 名 称 规 模 单位干枝产 量 干枝总量 万吨 被利用量 万吨 富余量 万吨 年采伐 2 5 万立方米 杨树 0 4 吨 立方米 1 68 0 72 1 48枝薪材 年采伐 1 7 万立方米 刺槐 0 3 吨 立方米 1 26 0 1 26 紫穗槐 3 万亩 1 5 吨 亩 4 5 0 3 4 2 椿树 2 万亩 1 吨 亩 2 0 1 1 9 白蜡条 2 万亩 1 5 吨 亩 3 0 3 林果枝条 4 2 万亩 0 31 吨 亩 1 3 0 2 1 1 合计 13 74 0 8 12 94 河源市是典型的农业大市 区域范围的农作物秸秆资源丰年富 余量为 56 08 万吨 欠年富余量为 47 88 万吨 距电厂 50 公里区域范 围的农作物秸秆资源丰年富余量为 75 97 万吨 欠年富余量为 64 89 万吨 距电厂 30 公里区域范围内的农作物秸秆丰年富余量为 45 58 万吨 欠年富余量为 38 92 万吨 同时 年产黑色秸秆 13 755 万吨 年富余量 12 94 万吨 从以上情况看 以电厂 30 公里区域范围内 黄色秸秆欠年富余 量为 38 92 万吨 完全可以满足秸秆电厂每年约 8 万吨的消耗量 燃 料资源十分充足 通过对资源情况分析 河源市林业生物质资源量 比较大 该项目以黄色秸秆为设计燃料 综合分析 河源市生物热电项目对于农业作物资源的循环再利 用 变废为宝 节约能源 符合国家当前产业及环保政策 具有积 极意义 3 2 秸秆收 储 运输管理 3 2 1 秸秆的收储模式大致有如下三种 第一种 A 模式 合同契约下的联办模式 秸秆电厂根据区域情 况 确定具体收购点的位置范围 由电厂与相关的经营实体共同建 立秸秆收购点 电厂负责购买主要设备 如 秸秆打包机和装卸车 等 按照一定合同约定租赁给经营实体 经营实体根据收购点建设 的各项要求 负责投资建设和独自运营管理各自的收购点 电厂与 收购点经营实体间是一定纽带下的买卖关系 这种模式的好处在于 可以相互利用各自的优势 比如资金投入的优势 利用当地人力 场地资源和管理方便的优势 收购点可以利用农村废旧的工矿地来 建设等 充分调动各方面的积极性 最快最好的建立起秸秆收购点 第二种 B 模式 电厂独自经营模式 这种形式是电厂独自 投资建设和运营管理收购点 这种模式的相对优势是便于掌握秸秆 市场情况 但是最大的弊端是对于分散的 5 个收购点的整个投入建 设和运营管理将会是电厂本身牵涉巨大的精力 存在着潜在的管理 和运营风险 第三种 C 模式 全权委托的模式 电厂把秸杆收购和市场 运作完全委托给相关物流公司 电厂与物流公司间单单是秸秆成品 的买卖关系 对于整个秸秆收购点的投资建设 市场收购和运营管 理则完全由物流公司自已操作 这种形式只有对于具有较强经济实 力的公司才有可能 这种模式可以前期节省电厂对于收购点建设的 投入 减小电厂对秸秆市场运作管理的精力和风险 但是 其不利 因素是难以掌握秸秆市场 在秸秆燃料的供应方面有可能存在着被 动风险 3 2 2 秸秆收储点的设置方案 综合分析电厂的实际秸秆燃料市场的运作模式 认为可以多种 模式并存在的方式 建议在电厂厂区范围内建设 1 个 B 模式的收购 点 主要把厂区 8 公里范围内的秸杆田农户直接送到电厂收购点 避免了农民舍近求远的把秸秆送到距电厂的收购点 该部分秸秆可 以节省运输费用等 对于厂外的各个秸秆收购点 建议利用 A 模式 来进行投资建设和运营管理 厂外收购点数量按 5 个设置 河源市秸秆收储点拟设地点 表 3 2 1 序号 拟设区域 距电厂距离 公里 1 河源市李寨镇 30 2 河源市付集镇 30 3 河源市范集乡 15 4 河源市高寺镇 15 5 河源市郑郭镇 10 6 厂址点 8 公里范围内 3 2 3 收购点的基本配置 每个收购点占地约 20 25 亩 区域分为厂前区 原料区和成品 区 厂前区主要建筑物有办公室 计量室 结算室 餐厅 消防泵 房及消防水池 车库等 原料区主要是原料堆放 各个区域有路分 隔 并形成环行消防通道 厂区排水排于围墙边的排水沟 集中排 至场外 基本配置见下表 秸秆收购点主要设备配备情况 表 3 2 2 序号 设备名称 型号 数量 单价 万元 总投资 万元 1 秸秆打包机械 YDW 80 1 40 40 2 装卸叉车 CPCD 30 1 8 8 3 电子衡器 SCS 50 1 5 5 4 干式变压器 箱式变电站 200KVA 1 15 15 5 粉碎机 2 3 6 合 计 74 秸秆收储点主要工作人员情况 表 3 2 3 序号 岗 位 人 数 1 经理 1 2 计量员 1 3 财务结算人员 1 4 工作人员 包括打包工 装卸工及后勤人员等 4 合 计 7 为保证电厂燃用秸秆的供应 由河源市政府首先制订全市范围 内的秸秆收集 储存 运输管理办法 即采用政府支持 协调 企 业运作的办法进行 秸秆储运公司在资源较为集中 交通道路枢纽的乡镇设立收储 站 5 个 每个站设有能收购秸秆 5000 8000 吨规模的储存库 储存 库可用雨布遮盖也可建成防雨棚 四周设排水沟 并设防火灾设施 与居民居住设有百米左右的安全距离 秸秆打捆与收购 由秸秆储运公司统一购置打捆设备 采用流 动秸秆打捆机在田间打捆 打捆后可放在田边或运至乡镇收储站 打捆后称量即可向农民支付秸秆费 农民也可自动运至收储站自行 销售 秸秆运输 从农田至乡镇收储站由板车运输 板车可由拖拉机 拖运 也可由汽车改装而成 秸秆调运 由乡镇收储站运至热电厂的秸秆 按公司统一调度 调度预先编制时间运输计划 计划按照乡镇轮流供应 近远结合 道路运输平衡 夏 秋两季储存适当等原则编制 秸秆价格的确定 小麦秸秆收购 120 元 吨 打包 30 元 吨 运 输 0 5 元 吨 公里 玉米秸秆收购价 85 元 吨 运输费 0 5 元 吨 公里 打包 30 元 吨 黑色秸秆收购价 160 170 元 吨 加工费用 35 元 吨 运输费 0 5 元 吨 公里 粉碎包装运输 各种作物秸秆收获后一月内 最低 其它季节变化在 10 以内 年季间变化随市场行情变化 综上所述 河源市及周边地区县市农林业发达 交通便利 自 然灾害较少 有足够的能力满足秸秆燃料的供应 对于充分利用起 农村富余的秸秆资源为燃料发电 既能够节约对燃煤的消耗 减轻 大气污染 同时又使农民增加收入 具有良好的经济效益和社会效 益 是具有资源节约综合利用和绿色环保功能的循环经济模式 第四章 装机方案 4 1 主要流程 该项目采用的系统流程如图 5 1 1 所示 本技术方案包括生物质 气化及气体净化 气体内燃机发电系统 余热利用系统和蒸汽轮机 发电系统四部分 4 2 装机方案 4 2 1 气化炉的选择 生物质气化发电的核心设备是气化炉 目前国内在市场上应用 的气化炉的型式主要有两种 一种是固定床式 一种是循环流化床 式 前者较适合小型气化发电站 一般容量在 200kW 以内 且生产 强度较低 气化效率低 而后者克服了前者的许多缺点 适用于大 中型的生物质气化发电站使用 其生产强度高 是固定床气化炉的 8 12 倍 气体发热量达到 5800kJ m3 比固定床气化炉的气体热值提 高 20 生物质废弃物处理量大 以 1MW 的气化电站为例 每天可 处理生物质达 30 吨 而 5000kW 的气化发电厂则达到日处理量 150 吨的水平 因此 用生产强度大 气化效率高的循环流化床气化装 置代替固定床气化炉 可以达到减少气化设备 提高发电效率的目 的 图 5 1 1 系统流程图 林业废料 玉米秸秆 油菜秸秆 其他废料 稻草秸秆 粉碎 成型技术 高效气化技术 燃气重整 组分调整 催化装置 蒸馏分离 焦油处理 燃气净化 燃气发电 余热锅炉 灰分收集 灰分处理 造粒成型 烘干成型 电力 蒸汽 蒸汽 电力 1万吨有机 肥原料 输出电力 7MW 1 5MW 5000吨二甲 醚 余气 本生物质气化发电厂拟采用以国家 863 计划研究成果为基础 开发应用于江苏兴化中科生物质能发电有限公司的气化炉 该气化 炉适用于不同生物质原料 容量达到 20MWt 以上 气化效率达 78 4 2 2 余热锅炉的选择 联合循环余热锅炉的炉型有两种 分别介绍如下 1 自然循环余热锅炉 自然循环余热锅炉多为卧式布置 锅炉烟气流程为 烟气从燃 气内燃面排出 经进口烟道或转弯烟道进入三通烟道 当机组单循 环时 烟气经上部调节门由旁通烟囱排空 当需要联合循环时 烟 气从三通烟道经调节门和过渡烟道进入锅炉本体 依次水平横向冲 刷两级高压过热器 高压蒸发器 高压省煤器和低压蒸发器 最后 经出口烟道及主烟囱排空 烟气流向和流量由与三通相联的调节门 控制 过程可在主控室遥控 也可在调节门就地手动调节 锅炉汽 水流程为 给水由高压省煤器入口集箱进入省煤器管屏 加热后流 入高压锅筒 通过锅筒下部的集中下降管进入高压蒸发器管屏 吸 热后上升进入锅筒进行汽水分离 分离后饱和水再进入集中下降管 而饱和蒸汽从锅筒上部引至高压过热器 经过热管屏吸热后由出口 集箱引出锅炉 在两级过热器之间布置喷水减温装置 从而可有效 地保证出口过热蒸汽温度 双压余热锅炉的另一路给水直接进入低 压锅筒 由下降管引入低压蒸发器管屏 蒸发吸热后上升进入低压 锅筒进行汽水分离 分离后饱和水回下降管 低压蒸汽由低压锅筒 上部引出 经减压后进入除氧器用于除氧 自然循环余热锅炉采用标准单元模块结构 由垂直布置的错列 螺旋鳍片管和上下两集箱组成管屏 各级受热面管屏尺寸基本相似 该结构适应能力强 便于布置受热面 检修方便 烟气压降小 能 彻底疏排水 2 强制循环余热锅炉 强制循环余热锅炉多为立式布置 锅炉的烟气流程 烟气经入 口烟道 三通烟道和过渡烟道进入受热面管箱后自下而上 先后依 次冲刷高低温过热器 高压蒸发器 高压省煤器和低压蒸发器 最 后经主烟囱直接排空 锅炉的汽水流程也类似于自然循环 但高 低压下降管均设有 两套强制循环泵 一用一备 高低压蒸发器内本循环动力由强制循 环泵提供 确保水循环安全可靠 这类炉型的低压锅筒也可兼作除 氧水箱 并安置于锅炉钢架上 可简化管路系统 减少占地面积 强制循环余热锅炉受热面按部件制成管箱形式出厂 管箱由穿 过数块管板的水平错列布置的螺旋鳍片管及进出口集箱组成 在厂 内组装成大型箱体 现场整体安装 卧式自然循环与立式强制循环余热锅炉对比如下 项目 立式 卧式 水循环 强制 自然 启动时间 短 较长 占地面积 小 较大 结构 较复杂 简单 操作运行 较复杂 简单 厂用电 较多 少 燃料适应性 强 较弱 初投资 较高 低 综上所述 本工程选择自然循环余热锅炉 4 2 3 气体机的选择 本生物质能发电厂采用气体内燃机可降低对燃气杂质的要求 大大减少实施难度 大大降低系统的成本 从技术性能上看 这种 气化及联合循环发电在常压气化下 整体发电效率可达 28 左右 适合于我国目前的工业水平 设备全部国产化 我国目前在用的生物质气化的气体内燃机单机容量有 200KW 400kW 600kW 后 2 种机型在江苏兴化中科生物质发电有 限公司取得了长周期运行经验 因此本生物质