某20mw生物质气化燃气蒸汽联合循环发电工程可行性研究报告.docx
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某20mw生物质气化燃气蒸汽联合循环发电工程可行性研究报告
检索号：
F200612K-A0001
江苏建湖20MW生物质气化
燃气-蒸汽联合循环发电工程
可行性研究报告
南京国联电力工程设计有限公司
2006年12月南京
工程号：
F200612K
江苏建湖20MW生物质气化燃气-蒸汽联合循环发电工程
可行性研究报告
批准：
审核：
校核：
编写：
南京国联电力工程设计有限公司
证书编号：
104255-sb
2006年12月
参加编制人员
专业
姓名
职务或职称
机务
彭海军
设总、高级工程师
机务
钱月萍
高级工程师
机务
李英晖
工程师
化水
丁苏建
工程师
除灰
张那
工程师
燃运
杨海燕
工程师
土建
李佩璇
高级工程师
总图
杨继洲
工程师
给排水
丁苏建
工程师
电气
崔凤婉
工程师
电气
张艳春
工程师
热控
卫明
高级工程师
技经
刘平
工程师
目录
1概述1
1.1项目概况1
1.2任务来源及简要工作过程1
1.3建设规模2
1.4研究范围2
1.5城市概况2
1.6农业发展及农业生物质利用概述4
1.7建设必要性4
1.8主要技术设计原则6
2农林废弃物资源概况7
2.1农林生物质资源调查及其评估7
2.2农林生物质资源规划16
2.3生物质燃料用量及运输17
2.4农林生物质燃料收集17
3电力系统18
3.1电力系统概况18
3.2电力负荷预测21
3.3电源建设及电力电量平衡23
3.4电厂在地区电网中的地位和作用24
3.5接入系统方案25
4主机方案选择29
4.1生物质能源的利用状况29
4.2生物质气化发电技术简介29
4.3技术方案选择30
4.4主机技术参数确定31
5厂址条件33
5.1厂址概况33
5.2交通运输36
5.3电厂水源37
5.4临时备用灰渣场37
5.5厂址选择意见37
6工程设想38
6.1全厂总体规划及厂区总平面布置方案38
6.2生物质燃料输送系统41
6.3气化系统41
6.4净化水处理系统43
6.5燃气发电及余热利用系统44
6.6除灰渣系统47
6.7软化水系统47
6.8供、排水系统49
6.9内燃发电机组厂房布置50
6.10主厂房及主要建（构）筑物土建结构51
7电气部分51
7.1电气主接线51
7.2厂用电及直流电系统52
8热力控制52
8.1控制方式52
8.2控制水平53
9环境保护53
9.1环境概况53
9.2烟气影响分析及治理措施55
9.3废水处理及其影响分析55
9.4灰渣治理及其影响分析55
9.5噪声治理及其影响分析56
9.6绿化56
9.7环境管理及监测56
9.8结论和建议57
10劳动安全和工业卫生57
10.1电厂在生产过程中主要的安全和卫生问题57
10.2设计原则及拟采取的措施58
10.3劳动安全部分结论58
11节约和合理利用能源58
11.1概述58
11.2节约和合理利用能源措施59
12劳动定员及组织59
12.1劳动组织及管理59
12.2人员配置59
13项目实施条件和轮廓进度60
13.1项目实施条件60
13.2轮廓进度61
14投资估算及经济评价61
14.1投资估算61
14.2经济评价74
14.3资金来源74
15结论与建议99
15.1主要结论99
15.2建议100
15.3主要技术经济指标100
附件：
1.建湖县建设局《村镇规划选址意见书》（20060816）；
2.建湖县国土资源局关于厂址土地利用《证明》（20060825）；
3.建湖县水利农机局文件建水政[2006]7号《关于江苏利森秸秆发电有限公司新上秸秆发电项目取水、排水、占用北草堰河堤防（建取水口、置设排污口、码头）请示批复》（20060815）；
4.江苏省电力公司建湖县供电公司文件建供电[2006]133号《关于建湖县草堰口镇生物质气化燃气工程接入电网的批复》（20060822）；
5.建湖县发展和改革委员会（报告）建发改工字[2005]6号《关于请求批准20MW生物质气化燃气联合循环发电示范工程项目建议书的请示》（20051114）；
6.盐城市发展和改革委员会文件盐发改投[2005]176号《关于请求同意建湖县20MW生物质气化燃气-蒸汽联合循环发电示范工程项目开展前期工作的请示》（20051222）；
7.江苏省发展和改革委员会文件苏发改交能发[2005]1290号《省发展改革委关于同意建湖县20MW生物质气化燃气-蒸汽联合循环发电示范项目开展前期工作的通知》（20051230）；
8.建湖县物价局文件建价发[2006]27号《关于江苏利森秸秆发电有限公司新上秸秆发电项目取水、上网电价请示的批复》（20060815）；
9.建湖县草堰口镇天泉自来水厂《生活用水供应证明》（20061214）；
10.建湖县消防大队关于本项目消防的意见；
11.建湖县环境保护局关于电厂环保的要求（待补）；
12.电厂综合利用意向性协议－江苏金苇子能源实业有限公司（20060810）；
13.环评批文意见（待补）；
14.设计委托书；
15.建湖县文化局《关于同意江苏利森秸秆发电有限公司选址的意见》（20061130）
16.建湖县交通局关于厂址水陆交通运输的函（20061130）
17.建湖县人民武装部关于厂址区无军事设施的函（20061130）
18.建湖县草堰口镇人民政府关于厂址田地拆迁的函（20061028）
19.建湖县草堰口镇人民政府关于厂址项目灰渣回收利用的函（20061028）
20.建湖县草堰口镇人民政府关于厂址项目确保秸秆年供应15万吨的函（20061205）
21.江苏省建湖县人民政府办公室《关于协助江苏利森秸秆发电有限公司生物质发电项目支持性文件的函》（2006年11月）
附图：
附图目录
序号
图纸目录
图纸名称
备注
1
F200612K-Z-01
厂区地理位置图
2
F200612K-Z-02
厂区总平面布置图（方案一）
3
F200612K-Z-03
厂区总平面布置图（方案二）
4
F200612K-J-01
内燃机厂房平面布置图
5
F200612K-J-02
内燃机厂房立面布置图
6
F200612K-J-03
气化炉平面布置图
7
F200612K-J-04
气化炉立面布置图
8
F200612K-J-05
气化系统图
9
F200612K-J-06
余热发电系统图
10
F200612K-M-01
燃料输送系统图
11
F200612K-C-01
除灰渣系统图
12
F200612K-S-01
供水系统图
13
F200612K-S-02
净化水处理系统图
14
F200612K-H-01
软化水工艺流程图
15
F200612K-D-01
电气主接线图
（一）
16
F200612K-D-02
电气主接线图
（二）
1概述
1.1项目概况
项目名称：
江苏建湖20MW生物质气化燃气蒸汽联合循环发电工程
项目行业：
电力
项目建设单位：
江苏利森秸秆发电有限公司
项目负责人：
戴元新（董事长）
项目建设地址：
江苏省建湖县草堰口镇
项目建设性质：
新建
项目建设规模：
20MW
项目总投资：
18351.12万元
1.2任务来源及简要工作过程
江苏建湖20MW生物质气化燃气-蒸汽联合循环发电工程是采用生物质气化发电技术为主的技术应用推广项目。
项目由建湖县发展和改革委员会于2005年11月14日以建发改工字[2005]6号文《关于请求批准20MW生物质气化燃气蒸汽联合循环发电示范工程项目建议书的请示》呈报盐城市发展和改革委员会，盐城市发展和改革委员会2005年12月22日以盐发改投[2005]176号文《关于请求同意建湖县20MW生物质气化燃气蒸汽联合循环发电示范项目开展前期工作的请示》呈报江苏省发改委，江苏省发展和改革委员会2005年12月30日以苏发改交能发[2005]1290号批复《关于同意建湖县20MW生物质气化燃气蒸汽联合循环发电示范项目开展前期工作的通知》给盐城市发展改革委员会。
江苏利森秸秆发电有限公司于2006年11月20日委托我公司正式开展项目可行性研究工作。
2006年11月25日，我公司会同江苏利森秸秆发电有限公司召开了第一次工作协调会，明确了项目基础资料的收资大纲及资料清单，并组织相关专业人员进行了项目现场实地踏勘、调查、收集专业资料等工作。
业主不定期地分批提供了可研设计基础资料，随后经过对本项目的研究、讨论，最终于2007年元月上旬编制完成本报告，供业主审查。
1.3建设规模
根据当地农林生物质可投入本项目的应用量，兼顾到项目所在地为改善地方能源结构，增加能源供应，保护环境，促进社会经济发展的需求，拟确定本项目的总装机规模为20MW，采用生物质气化发电技术，采取一次规划设计及施工。
本项目装机为：
4×4MW流化床气化炉+36×500kW燃气内燃机组及4×9.5t/h饱和汽余热锅炉＋4×500kW螺杆膨胀发电机组。
总装机容量为20MW。
1.4研究范围
1.4.1本《可行性研究报告》包括的范围：
1.项目建设的必要性；
2.项目装机规模及电力接入系统方式；
3.项目建设的外部条件；
4.项目机组选型、燃料预处理及输送系统、生物质气化系统、燃气净化系统、燃气发电系统、余热利用系统、灰渣处理系统、供排水系统及净化水处理系统的确定；
5.项目厂址条件、总平面布置方案；
6.根据环评报告本项目所采取的环保措施；
7.项目投资估算及其经济效益分析；
8.项目技术经济指标、研究结论及项目可行性。
1.4.2本《可行性研究报告》不包括的范围：
1.项目电力接入系统设计；
2.环评报告；
1.5城市概况
本项目位于江苏省盐城市所属的建湖县境内，厂址距建湖县草堰口镇约1.0km。
厂址所属地区为草堰口镇工业集中区。
建湖县属苏北平原腹部，地处淮河下游，是里下河地区的腹部洼地，境内沟河纵横，自然降水量大，县区东临黄海，西连湖荡，地理坐标为东经119°33′～120°05′，北纬33°16′～33°41′，属北亚热带湿润区。
该县自然条件优越，水上资源丰富，是国家级生态示范区。
全县总面积1154km2，陆地面积928km2，占总面积80.42％，水域面积226km2，占总面积19.58%。
全县境内土地有机含量高，土质肥沃，资源富饶，风光旖旎。
全县人口80余万人，其中农业人口53万人。
全县经2001年江苏省人民政府批准，境内管辖15个镇和1个开发区，200个村，47个居委会，1360个村民小组。
县内具有省级自然保护区，总面积23.3km2，中心面积16.67km2，区内有水面6.67km2，是区内重要的湿地自然生态系统。
保护区自然资源十分丰富，植物资源包括挺水植物7科17种，沉水及浮叶植物10科21种，滩地陆生植物13科25种，浮游植物34属种。
县内城镇化和交通建设发展迅猛，镇区形成“三横三纵”的道路框架。
2条盐淮公路贯穿东西全境，新长铁路横贯东西，到新长铁路客货运站15km，距盐城机场25km。
建湖县水资源十分丰富，水资源仅次于耕地面积的第二大资源，水质肥沃，天然饵料充足，属营养性水体，适宜多种水生植物和各种淡水鱼类的生长繁衍，淡水鱼养殖年生长期可达7个月以上，是江苏省水产养殖十强县之一，也是螃蟹养殖基地之一，境内通榆河为南水北调的清水通道。
建湖县传统物产丰富，素有“稻麦蒲柴藕、鱼蟹鳖蛋虾”、“饭稻羹鱼”之乡，是国内重点商品粮基地之一。
县境内地势平坦低洼，东北沿冈一线和西部走马沟两岸略高，地形坡面呈马鞍形。
境内土壤分为水稻土、盐土、潮土和沼泽土四大类。
水稻土102.44万亩，宜植水稻、三麦等；盐土6.03万亩，宜植棉花及特种经济作物；潮土0.14万亩，宜植棉花、水稻、三麦及杂粮；沼泽土5.29万亩，宜植水生藻类、芦苇、菱藕等，素有“鱼米之乡”之称。
2005年全县年产粮食47万吨，棉花0.6万吨，县内生产总值近70亿元，财政收入近4亿元。
草堰口镇位于建湖县东北部，据县城25.4km，南接盐城市盐都区，北临阜宁县城，东临射阳县城，204国道、通榆河横穿境内。
盐靖、宁盐、盐淮、沿海等高速公路临境而过。
国家级内河航道串场河沿境而过，草堰河、冈西河纵横其中，水陆交通十分便利。
镇域面积60.9km2，人口4.16万人，是传统的农业强镇。
现辖9个村，1个居委会，153个村民小组。
周边方圆50km内皆为水稻、三麦、棉花种植示范基地，有着丰富的农业资源。
草堰口镇区域为古泻湖堆积平原，土地肥沃，气候温和湿润，年平均气温14.5℃，属亚热带湿润季风气候。
草堰口镇乡村以农业为主，主要产品有稻谷、三麦、大豆、玉米、油菜籽、花生和蔬菜等，是主要产粮区。
本项目所在地三边为农田，一边为草堰河，远离城镇生活区，并处于城镇居民区的下风侧，是理想的环保办厂区域。
1.6农业发展及农业生物质利用概述
我国是一个人口大国，又是一个经济迅速发展的国家，到21世纪将面临着经济增长和环境保护的双重压力，因此改变能源生产和消费方式，开发利用生物质能等可再生的清洁能源对建立可持续的能源系统，促进国民经济和环境保护具有重大意义。
此外，生物质能高新技术不仅能够大大加快村镇居民实现能源现代化进程，满足农民富裕后对优质能源的迫切需求，同时也可在乡镇企业等生产领域中得到应用。
生物质能利用技术日益成熟，以进入推广应用阶段。
建湖县草堰口镇周边50km范围内，现有水稻种植面积90万亩，大豆种植面积8.7万亩，年产各种秸秆总量达40万吨；草堰口镇及周边地区有不少制米厂，周边50km范围内每年产生稻壳约10万吨。
可见，本项目所在地具有良好的资源优势，农业生物质利用前途光明。
1.7建设必要性
1.7.1缓解能源短缺和开发资源的需要
生物质能是能源资源的重要组成部分，它的开发利用能缓解我国能源短缺，提供清洁优质能源，可部分替代煤炭、石油和天然气。
开发新的能源资源，为促进我国经济发展和环境保护具有双重意义和迫切需要性。
20世纪90年代，我国农村能源消费总量从5.68亿吨标准煤发展到6.72亿吨标准煤，增加了18.3%，年均增长2.4%。
而同时农村实用液化石油气和电炊的农户由1578万户发展到4937万户，增加了2倍多，年增长达17.7%，增长率是总量增长率的6倍多。
可见随着农村经济发展和农民生活水平的提高，农村对于优质燃料的需求日益迫切。
传统能源的利用方式已经难以满足农村现代化需求，生物质能优质化转换利用势在必行。
生物质能高新转换技术不仅能够大大加快村镇居民实现能源现代化进程，满足农民富裕后对优质能源的迫切需求，同时也可在乡镇企业等生产领域中得到广泛应用。
1.7.2提高电力系统安全性的需要
随着我国经济的快速发展，电力需求不断增加，我国将逐步实现“西电东送、南北互补和全国联网”的格局，致力于在全国范围内实现更广泛的资源优化配置，满足电力需求。
但是，随着我国互联电网的发展，稳定破坏和大面积停电事故的危害性越来越大，大电网的安全稳定问题越来越突出，电力行业公用性和电力系统同时性的特点，决定电网事故影响大，速度快，后果严重，不仅会给电力企业造成重大的经济损失，更严重地是会带来巨大的政治和经济影响。
此外，对于边远的分散用户，如偏远的农村、贫困山区和海岛等，大机组和大电网的供电方式有技术风险高、投资大而收益小等弊端。
鉴于大电网供电存在的问题，在发电技术的进步、公共环境政策的调整和电力市场的扩大等因素的共同作用下，靠近用户、小规模（数千瓦至数兆级）配置并且与环境兼容的分布式发电系统成为新世纪重要的能源选择，一定数量的分布式电源与大机组和大电网相结合，是未来电力系统的发展方向。
1.7.3保护生态环境和清洁发展机制的需要
作为生物质能源，秸秆、林业废弃物具有无公共危害、可再生和有利于环境保护的优点。
秸秆等生物质燃料是低含碳量燃料，并且含硫量（约0.38%）和灰量（约15%）都远远低于现在火力发电厂使用的煤炭，因此是相对“清洁”的燃料。
不需要脱硫而仅需要采用廉价和简单的灰处理设备即可满足排放标准。
并且，燃烧后的灰可作为复合肥料的原料还田。
电厂所在的建湖县城周边地区拥有159万亩水稻、棉花、小麦、玉米、油菜等农作物生产田，而随着季节的转换，每亩田每年可以产生1吨农作物秸秆，这部分秸秆的利用，除了一部分用于农民炊事燃烧用能、造纸等用途外，其它约80%在田间直接燃烧或弃之在田间、路边，造成对环境的严重污染，更为严重的是每年的夏、秋两季由于焚烧而引起的烟雾不仅严重干扰了交通安全，而且阻碍了生产的发展和居民的生活，因此，合理解决生物质的综合利用而使双方受益，并且兼顾生态环境是当前发展的首要问题。
2005年2月16日生效的《联合国气候变化框架公约京都议定书》作为国际社会保护全球气候的法律约束型文件，不但规定了发达国家减排温室气体的量化指标，而且也规定了发达国家可以通过与发展中国家开展项目级合作，即清洁发展机制（简称“CDM”）项目合作，来降低发达国家国内减排的成本，实现其减排目标。
清洁发展机制是国际社会应对全球气候变化问题的一个创新性机制，对促进发展中国家实现可持续发展，帮助发达国家完成减排指标都具有积极作用。
利用可再生的生物质能发电是典型的CDM项目，对推动我国降低温室气体的排放具有积极作用。
1.7.4开发生物质能利用新技术的需要
鉴于开发利用生物质资源的必要性。
考虑到生物质燃料与常规能源相比有其自身的特点，大规模的转化利用目前还存在一些技术上的难题，发达国家对此有比较深入的研究，我国与发达国家相比还存在一定的差距。
为此不但要进行理论上研究，更重要的是要建立起适当容量的示范装置，为以后的产业化推广提供可靠的依据。
本项目将从以下几个方面进行验证：
气化炉的燃烧特性，燃料的适应性；
燃机发电系统的各项工艺参数，运行的稳定性，发电的原料单耗和运行成本，商业运营的可行性，为以后更大规模的产业化推广提供可靠的依据；
优化原料的收集、运输、贮存、预处理技术方案和管理模式；
生物质气化炉灰渣的处理方式。
1.8主要技术设计原则
本报告内容深度符合《小型节能热电项目可行性研究技术规定》的要求；
1.电厂规模从机组选型及贯彻环保、节能的原则出发，结合当地城镇开发工业区布局的特点和要求进行厂区生产、行政、生活区域的总体布置；
2.项目建设规模按20MW确定，即4台流化床气化炉+36台500kW燃气内燃机组配4台余热锅炉+4台500kW螺杆膨胀动力发电机组；
3.电厂水源取自草堰河，取水经预处理后作为电厂循环水、工业水补水；
4.电厂以一回35kV出线与电力系统连接；
5.灰渣采用干式排放，气力输送，集中处理即综合利用的方法；
6.生物质原料供应方式以厂外处理为主，厂内设备用设施；
7.生物质燃料的厂内输送采用机械输送方式；
8.内燃机组冷却水采用二次循环供水、机械通风冷却塔供水系统；
9.主厂房采用钢筋混凝土结构，地基处理采用复合地基加固处理，一般性建筑为条基基础。
2农林废弃物资源概况
2.1农林生物质资源调查及其评估
2.1.1农业资源调查情况
根据项目所在地区整体生物质资源情况，可用于本项目的生物质原料种类，主要为农林生物质资源，农林废弃物资源及农林规划资源等。
建湖县2005年农作物生产情况调查见表2.1-1～表2.1-5。
表2.11建湖县乡镇农业主要产品生产情况
（一）
单位：
公顷、公斤、吨
单位
名称
全年农作物总播种面积
一、粮食作物合计
（一）夏收粮食
1、夏收谷物
（1）小麦
（2）大麦
面积
单产
总产量
面积
单产
总产量
面积
单产
总产量
面积
单产
总产量
面积
单产
总产量
总计
106051
86768
6834
592964
37299
5205
194147
36425
5225
190325
33680
5264
177275
3197
4756
13050
近湖镇
6432.30
5676.70
6692
37991
2523.70
5062
12776
2478.10
5076
12579
2410.00
5086
12257
68.10
4728
322
建阳镇
8887.00
7264.00
6619
48081
2788.00
5289
14746
2709.00
5317
14403
2691.00
5320
14316
18.00
4833
87
蒋营镇
5368.20
4502.20
7153
32202
1698.20
5154
8753
1631.70
5188
8465
1581.10
5200
8222
506.00
4802
243
恒济镇
5239.20
4490.10
6689
30033
1633.00
5331
8705
1611.00
5344
8609
1611.00
5344
8609
颜单镇
4340.00
3836.00
7028
26959
1408.00
5187
7303
1394.00
5195
7242
1381.00
5200
7181
13.00
4692
61
沿河镇
6286.00
5465.00
7044
38497
2211.00
5285
11686
2178.00
5300
11543
2178.00
5300
11543
芦沟镇
7863.90
6926.10
6891
47728
2896.00
5290
15320
2882.00
5295
15260
2852.00
5300
15116
30.00
4800
144
庆丰镇
10164.10
9114.30
6872
62631
4329.50
5284
22876
4274.50
5296
22636
3836.50
5350
20525
438.00
4820
2111
上冈镇
9056.00
6166.00
7448
45924
2366.00
5077
12011
2218.00
5123
11363
1791.00
5200
9313
427.00
4801
2050
冈东镇
7134.00
3867.00
6811
26338
1983.00
5174
10260
1942.00
5192
10082
1158.00
5450
6311
784.00
4810
3771
草堰口镇
6021.60
5106.00
6710
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