沼气发电项目可研.docx
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沼气发电项目可研
卷册检索号
YG-F1211K
山东省博兴县洁源环保有限公司沼气发电工程
项目可研报告
山东省阳光工程设计院有限公司
二○一二年三月
山东省博兴县洁源环保有限公司沼气发电项目
项目可研报告
院长：
朱国栋
总工：
李武生
项目负责人：
付华辉
山东省阳光工程设计院有限公司
二○一二年三月
编制人员
付华辉注册咨询工程师
陈建萍注册咨询工程师
李武生注册咨询工程师
张传勇王明华宋洪珠
韩培利修凯华郭彩娥
刘强顾黎明孟树弘
杜鹏高健张彬
审核：
付华辉
审定：
李武生
附表：
1、沼气发电工程总估算表
2、财务评价指标汇总表
3、资产负债表
4、项目还本付息计划表
5、项目总投资使用计划与资金筹措表
6、固定资产折旧费估算表
7、无形资产和其他资产摊销费估算表
8、总成本费用估算表
9、营业收入、营业税金及附加和增值税估算表
10、利润和利润分配表
11、项目投资现金流量表
12、单因素敏感性分析
附件：
附图：
1、YG-F1211K-Z01厂区地理位置图
2、YG-F1211K-Z02厂区总平面布置图
3、YG-F1211K-J01工艺流程方框图
4、YG-F1211K-J02发电机进气系统图
5、YG-F1211K-J03余热回收系统图
6、YG-F1211K-J04脱硫系统图
7、YG-F1211K-J05发电机房平面布置图
8、YG-F1211K-J06发电机房立面图
9、YG-F1211K-S-01水量平衡图
10、YG-F1211K-D01电气主接线图
第一章申报单位及项目概况
1.1项目名称、项目承担单位概况
1.1.1项目名称
山东省博兴县洁源环保有限公司沼气发电项目。
1.1.2承担单位
山东省博兴县洁源环保有限公司。
1.1.3项目申请报告编制单位
编制单位：
山东省阳光工程设计院有限公司。
工程咨询等级：
火电甲级
1.1.4项目性质
清洁、高效可再生资源-沼气发电项目。
1.1.5承担单位地址
山东省博兴县。
1.1.6企业法人概况
山东省博兴县洁源环保有限公司成立于2011年，由山东香驰集团投资承建。
山东香驰集团成立于1989年，现有员工2500人，占地面积177.6万平方米，总资产80亿元，下设香驰粮油、龙口粮油、香驰生物、御馨蛋白、御馨生物、天下五谷营销、健源生物、热能动力、洁源环保、香驰物流十个子公司，年加工大豆250万吨、玉米50万吨，年产大豆分离蛋白2.6万吨、组织蛋白1.8万吨、豆油23万吨、精炼油9万吨、各种粕类94万吨、玉米淀粉30万吨、果葡糖浆25万吨、汽200万吨、电1.9亿度，是中国食品工业百强企业、中国食品工业食用油行业十强企业、全国农产品加工业示范企业、农业产业化国家重点龙头企业、全国（第二批）循环经济试点单位、国家环境友好企业、全国粮油行业AAA级信用等级企业、全国诚信粮油企业、全国食用植物油加工50强企业、中国百佳粮食企业、省高新技术企业、省食品工业突出贡献企业、省劳动关系和谐企业。
香驰集团以科学发展观为指导，秉承“自然予我，健康予你”的发展使命，坚持“求实创新，团结奋进”的企业精神和“诚信开拓市场，质量创造品牌”的经营理念，按照“一二三四五六”的战略思路，投资100亿元，以大豆和玉米两大产业为主，着力构建五大功能区，完善六大支撑体系，打造成为产业丰富、功能完善、布局合理、配套齐全的资源节约型、环境友好型农产品加工产业园。
到2016年，实现销售收入600亿元，利税50亿元，进入中国企业500强，有两个板块上市，实现企业的快速裂变。
本项目由山东省博兴县洁源环保有限公司全资建设。
1.2项目概况
1.2.1项目概况
本项目拟建两台2MW及一台1MW发电机组，利用集团内各子公司的生产生活废水产生的沼气进行发电。
主要建设内容：
储气柜至沼气发电机组的全部主辅生产工程和附属生产工程。
1.2.2装机方案、机组选型
1、装机方案：
按沼气产量50000m3/d，本工程沼气中的甲烷浓度按63％计算，1标准立方米CH4低位热值为35.9MJ，国外沼气发电机组热耗率不大于9.8MJ/kW·h（即每标准立方米CH4可发电不少于3.66kW·h）。
本项目所产沼气发电总功率为：
50000÷24×63%×3.66≈4800kW。
本项目拟建设两台2MW及一台1MW沼气发电机组。
2、主机选型
（1）国内外沼气发电机组的性能比较
国内机组与国外机组在运行、控制以及维护方面差异主要表现在以下几点：
①国外机组运行稳定，年运行可以达到8300小时，无震动、噪声小；国内机组可燃气体浓度瞬时变化造成电压波动大，经常出现停机现象，故障率高，经常需要停机维护；
②国外机组对沼气中甲烷含量要求比较宽松，机组能适应沼气中甲烷含量范围为38%～65%。
机组采用稀燃技术，根据沼气中甲烷含量自动调节空气与沼气的比例，达到最佳燃烧状态；
③能量利用方面：
国外机组发电效率近38%，国内机组的发电效率为33%左右；
④国外机组运行可以达到无人值守的状态，机组自动实现市网与独立供电之间的切换。
⑤国外机组6万小时进行大修，2万小时进行更换配件，机组的运行费用为0.041元/KWh，国内机组的运行费用大约为0.064元/KWh。
⑥国内机组的容量偏小。
目前，国内主流的沼气发电机组容量普遍小于1MW，最成熟的发电机组的容量为500KW。
因此，提升沼气发电机组的容量、发电机的性能、发电效率以及总体利用热效率是国内沼气发电机厂商需要重点解决的问题。
由于国产单台机组容量1MW（含）以上的沼气发电机组目前还有没有应用，“济柴”目前完成了该容量机组的样机生产，还没有工业应用。
因此，本报告中只对国内较成熟的500KW容量的机组与卡特彼勒进行了比较，见表1-1。
沼气燃气发电机组比较表1-1
序号
项目
型号
国内
国外
1
机组型号
10×500KW
（济柴、10用1备）
2MW
（卡特彼勒）
1MW
（卡特彼勒）
2
燃气发动机型号
G12V190ZLDZ-2
G3520C
G3516LE
3
额定功率（KW）
500
1966
1100
4
实际输出功率（KW）
450
1966
1100
5
额定转速（r/min）
1000
1500
1500
6
额定电压（V）
400
10000
10000
7
额定频率（Hz）
50
50
50
8
工作原理
4冲程
4冲程
4冲程
9
缸数（个）
12
20
16
10
缸径（mm）
190
170
170
11
冲程（mm）
210
190
190
12
发电效率（%）
33
38.4
36.5
13
排气温度（℃）
≈550
≈500
≈500
14
启动方式
直流24V电启动
直流24V电启动
直流24V电启动
15
操纵方式
远距离电控
远距离电控
远距离电控
16
冷却方式
开式双温强制水冷
开式强制水冷
开式强制水冷
17
机组大修期（h）
≥30000
≥60000
≥60000
18
外形尺寸（mm）
5120×2040×2780
6316×1828×2565
4841×1948×2438
19
机组质量（kg）单台
12500
18350
12837
20
价格（万元RMB）
1050（10台价格）
1756
21
机油耗量（g/KWh）
1.0
0.3
22
单位运行成本（含配件、机油、中修集维修费用）（RMB）
0.064
0.041
23
年运行小时数
6700
8000
24
沼气产量（Nm3/a）
16664000
16664000
25
装机容量（台数）
10
2
1
26
年发电量（KWh）
30150000
38400000
27
年供电量（KWh）
28039500
35712000
28
年运行成本（万元RMB）
207.36
157.44
从表中的分析数据可知，国内机组的造价大约为卡特彼勒机组的一半，但是国内机组的运行成本费用稍高于国外机组，主要是机油的消耗高于国外机组，年停机维修次数较多；国外机组的发电效率比国内机组高4.7%，同样的沼气产气量，国外机组的发电量较高于国内机组。
综合考虑，选用国外的沼气发电机组。
1.2.3厂址条件
1.2.3.1建设地点及自然条件
根据山东省博兴县洁源环保有限公司的规划安排，拟建厂址位于博兴县光大水务有限公司以北，博城六路以南，工业五路以西。
该地方交通便利，水、电、通讯等基础设施完备，适于建厂。
（1）气象
本项目建设地点滨州市博兴县位于东经118º4’∽118º22’、北纬36º58’∽37º27’之间，属温带大陆性季风气候，四季分明，气候宜人，光照充足，水源丰盈，年平均气温12.5度，全年日照时数2595小时，年降水量601毫米，无霜期180天。
冬季大气压力1022.6mmHg
夏季大气压力1001mmHg
冬季室外平均风速2.6m/s
夏季室外平均风速3.3m/s
夏季通风室外设计温度31℃
冬季通风室外设计温度-3℃
冬季空调室外计算干球温度-12℃
夏季空调室外计算干球温度34.7℃
夏季空调计算日平均温度30.3℃
冬季采暖室外设计温度-9℃
最大冻土深度49mm
（2）地形
拟建厂址的场区地形高差不大，地势平坦；场地标高采用任意高程，假定博城六路中心线与工业五路中心线交叉点为10.00m，测得标高最大值9.71m，最小值9.42m，相对高差0.29m，标高平均值为9.53m。
（3）地貌
拟建厂址地貌成因类型为河湖相沉积平原，在勘探深度范围内揭露土层均为第四纪全新世沉积的土层，建筑场地微地貌不发育。
（4）地勘结论
①建筑场区稳定性较好，适宜该建筑物的兴建。
②该工程根据建筑荷载要求选用桩基或天然地基。
③场地土类型为中软场地土，建筑场地类别属Ⅲ类。
④最大冻土深度为0.49m。
⑤根据GB50011-2001《建筑抗震设计规范》，该区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，为设计第二组，场地特征周期值为0.55s，场地地基不液化。
⑥地下水的类型为第四系孔隙潜水，地下水对混凝土结构具弱腐蚀性；长期浸水条件下对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性，干湿交替条件下对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性。
1.2.3.2交通运输
项目所在地距博兴县火车站2公里，距淄博市张店区30公里。
厂区附近主要交通干道，有规划中的城区东外环路，西有205国道公路及滨博高速公路博兴段，交通运输十分便利，项目的大件运输便利。
1.2.3.3供水水源
本期工程由山东博兴县华韵水业有限公司供水（处理后黄河水）。
业主提供的水质分析资料见下表：
水质分析表表1-2
物理
性质
水温
18℃
气味
无
颜色
无
室温
20℃
外状
透明
沉淀
pH
7.46
电导率
815.0μs/cm
分析项目BZ±
C（1/zBZ±）mmol/L
分析项目
ρ（B）mg/L
总碱度
5.00
总固体
507.8
总硬度
4.43
可溶性固体
499.2
COD
6.67
悬浮固体
8.6
游离CO2
13.2mg/L
全硅
36.84
活性硅
36.47
非活性硅
0.37
阳离子
分析项目BZ±
ρ（BZ±）mg/L
C（1/zBZ±）
mmol/L
阴离子
分析项目BZ±
ρ（BZ±）mg/L
C（1/zBZ±）
mmol/L
Ca2+
57.0
2.85
SO42-
110
2.29
Mg2+
19.20
1.58
CI-
38.5
1.08
Fe2+
0.427
0.023
CO32-
0
0
Na+
96.0
4.17
OH-
0
0
K+
3.04
0.078
HCO3-
305.0
5.0
Sr2+
0.29
0.0066
NO3-
4.06
0.065
Ba2+
0.72
0.010
F-
0.34
0.018
合计
176.68
8.72
合计
457.9
8.44
1.2.3.4燃料供应
随着山东香驰集团企业规模的日益扩大，为实现各子公司污水的集中处理，实现安全稳定达标排放，山东香驰集团子公司山东省博兴县洁源环保有限公司决定（拟）建设一个处理能力为20000m3/d废水处理厂,建成后沼气产量可达到50000m3/d。
该废水处理厂2013年可实现沼气产量26000m3/d，到2014年以后沼气产量达到50000m3/d。
1.2.3.5电力接入系统
本项目为新建工程，建设规模为两台2MW及一台1MW的燃气发电机组，发电机出口电压均为10.5kV，10kV母线采用单母线分段的接线方式。
发电厂开始运行前，由10kV系统通过变压器向发电厂送电，为发电机辅助系统供电，待辅助系统工作正常时，启动发电机组，安装在发电机组控制屏上的同期装置检测同期信号，达到并网条件后，实现发电机组与电网的并网运行。
发电机组通过铜母排连接后输出到总出线柜,经一条联络线与辛安变电所的10kV配电系统并网。
10kV为中性点不接地系统；380/220V为中性点直接接地系统。
1.2.4主要技术方案
1.2.4.1总平面布置
（1）总平面规划原则
①根据工艺专业设备选择不同确定电厂规模，不堵死扩建方向；
②功能分区合理、工艺流程合理，减少运行管理费用、技术先进、生产安全；
③紧凑布置、节约用地、降低工程造价；
④创造有利于扩建、加快建设速度的条件；
⑤与污水厂规划相协调，交通方便；
⑥保护环境，节能减排；
（2）总平面规划方案
气柜布置在污水处理厂厂区的东南角；沼气脱硫区域布置在气柜的北侧；沼气预处理区域布置在脱硫区域的北侧；燃气发电机房和配电室为联体建筑布置在厂区的东北角；余热锅炉布置在燃气发电机房的北侧；综合水泵房、综合水池、冷却塔布置在燃气发电机房的西侧；火炬布置在综合水泵房的北侧。
厂区布置环行道路，道路宽4m，水泥混凝土路面，最小转弯半径6m，纵坡控制在3%以内，满足运输和消防要求。
污水处理厂厂区布置2个出入口：
西围墙中部为主入口，为人流出入口；次入口布置在厂区的东北角，为物流出入口。
人货分开，互不干扰。
厂区地形较平坦，竖向布置顺应地形变化，采用平坡式布置，满足防洪要求，减少土石方工程量。
厂区管线采用直埋、地下沟道、架空相结合的敷设方式。
厂区绿化规划采用平面与垂直相结合的方式。
选择适合当地的树种，绿化系数为15%。
主要技术经济指标见下表。
厂区总平面布置主要技术经济指标表表1-3
序号
项目
单位
数量
备注
1
沼气发电项目用地面积
m2
1938.00
2
单位容量用地面积
m2/kw
0.65
3
厂区内建筑物及构筑物用地面积
m2
696.11
4
建筑系数
%
35.92
5
厂区场地利用面积
m2
1192.41
6
利用系数
%
61.53
7
厂区道路路面及广场地坪用地面积
m2
205.60
8
道路广场系数
%
10.61
9
绿化用地面积
m2
290.70
10
绿化系数
%
15
1.2.4.2制沼原料分析
1、山东省博兴县洁源环保有限公司概况
山东香驰集团成立于1989年，现有员工2500人，占地面积177.6万平方米，总资产80亿元，下设十个子公司，随着香驰集团企业规模的日益扩大，为实现各子公司污水的集中处理，实现安全稳定达标排放，香驰集团子公司山东省博兴县洁源环保有限公司决定（拟）建设一个处理能力为20000m3/d废水处理厂,建成后沼气产量可达到50000m3/d。
该废水处理厂2013年可实现沼气产量26000m3/d，到2014年以后沼气产量达到50000m3/d。
2、山东省博兴县洁源环保有限公司日产沼气量产量分析
2011年香驰集团各子公司实际水质情况表表1-4
各来水公司
总水量
（t）
COD总量/日
（kg）
COD含量（mg/L）
日水量
（m3）
蛋白公司
706944
32130
15000
2142
淀粉公司
538032
8715
7000
1245
果糖公司
410893
4400
2000
2200
2012年1-7月份各子公司日进水量及计算产沼气量表1-5
各来水公司
日水量
（m3）
COD含量
（mg/L）
COD总量
（kg）
公斤COD
产气量
（m3/kg）
计算日产气量
（m3）
蛋白公司
2142
15000
32130
0.35
9559
淀粉公司
1245
7000
8715
0.35
2593
果糖公司
2200
2000
4400
0.35
1309
合计
13461
说明：
厌氧去除率为85%，每公斤COD产气量为0.35m3。
2012年预计7-12月份各子公司日进水量及计算产沼气量表1-6
各来水公司
日水量
（m3）
COD含量
（mg/L）
COD总量
（kg）
公斤COD
产气量
（m3/kg）
计算日产气量
（m3）
蛋白公司
2142
15000
32130
0.35
9559
蛋白扩建
2760
15000
41400
0.35
12317
淀粉公司
1245
7000
8715
0.35
2593
果糖公司
2200
2000
4400
0.35
1309
合计
25778
说明：
厌氧去除率为85%，每公斤COD产气量为0.35m3。
注：
蛋白扩建计划5月10日出水，总投产后水量大约115m3/小时；日产水量2760m3。
2013年预计各子公司日进水量及计算产沼气量表1-7
各来水公司
日水量（m3）
COD含量
（mg/L）
COD总量
（kg）
公斤COD产气量（m3/kg）
计算日产气量（m3）
蛋白公司
2142
15000
32130
0.35
9559
蛋白扩建
2760
15000
41400
0.35
12317
淀粉公司
1245
7000
8715
0.35
2593
果糖公司
2600
2000
5200
0.35
1547
合计
26016
说明：
厌氧去除率为85%，每公斤COD产气量为0.35m3。
2014年预计各子公司日进水量及计算产沼气量表1-8
各来水公司
日水量（m3）
COD含量
（mg/L）
COD总量
（kg）
公斤COD产气量（m3/kg）
计算日产气量（m3）
蛋白公司
6242
15000
93630
0.35
32770
蛋白扩建
7813
15000
117200
0.35
41020
淀粉公司
2545
7000
17815
0.35
6235.25
果糖公司
3400
2000
6800
0.35
2380
合计
76170
说明：
厌氧去除率为85%，每公斤COD产气量为0.35m3。
由上述各表可看出2013日可产沼气量为26000m3，2014年废水处理能力达到最大，日可产沼气量为76170m3。
沼气主要成分见下表：
沼气主要成分表1-9
特性
沼气主要成分
特性
沼气主要成分
CH4
CO2
H2S
CH4
CO2
H2S
体积百分比%
55～75
24～44
0.2～0.6
临界压力（bar）
47
75
90
净热值（kWh/Nm3）
10
-
6.3
临界温度（℃）
-82.5
31.0
100
总热值（kWhNm3）
11.1
-
-
正常比重（kg/m3）
0.72
1.98
1.54
空气沼气混合热值（kWh/Nm3）
095
-
0.8
相对比重（比空气）
0.55
1.5
1.2
火焰速度（cm/s）
（30）～43
-
-
水蒸气倒数值实际气体指标1/Z
1.2
2.8
点火爆炸极限（%）
5～15
-
4～45
点火温度（℃）
700
-
270
3、原料的风险分析
本发电项目以沼气作为燃料，制沼原料为香驰集团各子公司排出的污水；其污水排放量及成分稳定；污水处理时厌氧处理单元产生大量的沼气，且产气比较稳定，沼气中甲烷平均浓度约为63%。
综上所述，本沼气发电项目制沼原料不会存在风险。
1.2.4.3主要技术经济指标
主要技术经济指标 表1-10
序号
项目
单位
装机方案5×2MW
1
发电机实际输出功率
kW
10000
2
综合厂用电率
%
7
3
发电年均热耗
MJ/kWh
9.8
4
年发电量
kWh/a
80000000
5
年供电量
kWh/a
74400000
6
年运行小时
h
8000
7
全年节约标煤量
t/a
21187.704
1.2.4.4沼气发电
本工程设2000m3沼气柜一座。
沼气由气柜输出后，经水封罐、脱水器、进入到化学脱硫塔中，经过化学脱硫沼后的沼气由干式阻火器、湿式阻火器、气水分离器、过滤器进入沼气发电机组发电，本工程选用2MW沼气发电机组两台和1MW的沼气发电机组一台。
当沼气发电系统不能完全利用所生产的沼气时，沼气火炬自动点燃，防止沼气直接排放。
沼气火炬最大流量2300Nm3/h。
沼气发电系统配套设备清单表1-11
序号
设备名称
规格及型号
单位
数量
备注
1
沼气发电机组
G3520C1966MW
台
2
2
沼气发电机组
G3516LE1100MW
台
1
3
火炬
处理气量：
2300m3/h
套
1
4
湿法脱硫系统
处理气量：
2300m3/h
套
1
5
冷水机组
处理气量：
2300m3/h
套
1
含循环水泵
6
汽液分离器
处理气量：
2300m3/h
台
1
7
过滤器
处理气量：
2300m3/h
台
1
8
过滤器
处理气量：
2300m3/h
台
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