生物质发电可行性研究报告Word下载.docx
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淮安市历史悠久，人文荟萃。
秦时置县，至今已有2200多年的历史。
曾是漕运枢纽、盐运要冲，鼎盛时与扬州、苏州、杭州并称为京杭大运河沿线的“四大都市”。
淮安市地处苏北腹地，南距江苏省省会南京市188公里，东北距亚欧大陆桥桥头堡连云港市135公里。
东靠盐城市，南连扬州市，西与西南接安徽省，北邻连云港市与徐州市以及刚刚成立的宿迁市。
其范围为东经118度12分～119度36分，北纬32度43分～34度06分。
交通便利，处于104、205国道和宁连一级公路的交汇点上。
全市境内河川交错，水网密布，内河航运的主干线京杭大运河流经于此，淮沭新河、苏北灌溉总渠、淮河入江水道、淮河干流、废黄河等9条河流在境内纵横交错。
全国“五大淡水湖”之一的洪泽湖位于淮安境内，另外与邻市共有的湖泊有白马湖、宝应湖、高邮湖。
洪泽县隶属淮安市，位于中国五大淡水湖之一的洪泽湖畔，全县总面积1393.72平方公里，辖12个乡镇、总人口36.85万。
境内平原广袤，土壤肥沃，物产丰富，气候温和，素有“鱼米之乡”的美称。
工业主导地位已确立，全县已形成化工、建材、机械电子、食品等四大支柱产业。
境内矿产资源丰富，拥有华东地区储量最大的高品位芒硝岩盐矿藏。
目前全县已形成年产40万吨元明粉生产能力，是全国第二大元明粉生产基地。
农业基础产业稳固发展，初步形成了水产、蔬菜、畜禽、蚕桑、意杨五大主导产业。
大闸蟹、银鱼、甲鱼、龙虾仁、洪泽湖大米、岔河大米等远销欧美、日本、韩国、南非、东南亚等国家。
旅游资源开发前景广阔，境内名胜丰富，古迹众多，汇集着被誉为“水上长城”的洪泽湖大堤、历尽沧桑的镇水铁牛、乾隆御碑、老子炼丹台、龟山巫支祁（水母娘娘）井等历史景观。
洪泽县地处苏北平原，位于淮安市西南部，西邻洪泽湖，是苏北灌溉总渠的起点，水产资源十分丰富，水陆交通便利。
洪泽县东与宝应县，南与盱眙县、金湖县交界，宁连高速公路南北穿越洪泽县，公路交通十分发达。
水路沿淮河可上溯河南、安徽等省，循南北灌溉总渠经大运河可南下长江，北上山东。
1.4项目建设的必要
洪泽县素有“淮上明珠”、“鱼米之乡”的美称，在农业上物产丰富，农作物主要有水稻、小麦、玉米和一些杂粮及油料，还种植大量蚕桑，以杨树为主、香椿、槐、柳等树种为辅的林木覆盖率达23%。
据统计，洪泽县每年自产的秸杆和枝丫条数量达77.78万吨，这些农作物秸杆除小部分还田或农民用作家用燃料外，大部分都在田野之中直接焚烧，既污染了环境，影响了交通，又造成了生物质能源的极大浪费。
当前，我国能源供应过分依赖煤炭等一次能源，煤电占全国电力的70%以上，但我国煤炭资源储备人均占有量低，煤炭资源人均相对匮缺，且我国产能、储能地域与主要用能地域之间距离过远，造成运力（输能）负担过重和损耗增加，煤炭供应紧缺，能源利用率较低。
另外，大量以终端直接燃烧方式消耗煤炭，是造成大气环境污染的主要原因，目前，全国约90%的二氧化硫和氮氧化物排放及70%的烟尘都是燃煤造成的，大气污染不仅造成土壤酸化、粮食减产和植被破坏，而且引发大量呼吸道等疾病。
因而，充分利用风能、太阳能、水能、生物质能等可再生能源，对改善我国能源结构、保护环境、实现经济社会的可持续发展和保障能源安全都有着重要意义。
综上所述，中电洪泽热电有限公司建设燃用生物质热电机组，不仅可以满足洪泽县城区及开发区集中供热的需求，为洪泽提供良好的招商引资环境，而且燃用生物质秸杆或枝丫条可节约能源，提高能源利用率，同时减少烟尘和二氧化硫的排放，减轻交通运输的压力，增加当地农民的收入，从根本上改善区域的环境状况，因而，中电洪泽热电有限公司建设燃用生物质热电机组是十分必要的。
1.5主要技术设计原则
①.根据国家计委、国家经贸委、建设部联合颁发的《热电联产项目可行性研究技术规定》中规定的内容和深度进行论证。
②.按照集中供热、热电联产、以热定电的原则，进行机、炉选型，在保证供汽、安全发电的基础上提高热电厂经济性和降低原材料的消耗。
③.为了合理控制工程造价，本期工程合理设计工艺流程，布置紧凑，采用成熟的先进技术。
④.认真执行国家“土地法”，贯彻基本建设中节约用地的有关指令。
⑤.贯彻执行国家颁布的“环保法”，尽可能采用先进设备和技术，使热电厂各项指标达到国家有关标准；
本期工程选用中温中压流化床锅炉配具有较高除尘效率的静电除尘器或布袋除尘器，既改善了环境，又提高了热电厂的经济性。
⑥.进行多方案比较，做到技术上可行，经济上合理。
1.6简要工作过程
我院于2005年6月初就开始与中电洪泽热电有限公司的领导进行了接触，并多次和科研单位的专家、中电洪泽热电有限公司的领导及工程技术人员就本期生物质热电工程建设的有关情况、想法和有关方案进行讨论，我院于2005年7月组成工程组到中电洪泽热电有限公司进行现场踏勘和收集资料，并与公司的领导和工程技术人员洽谈了中电洪泽热电有限公司生物质热电工程建设有关事宜，同时对现有及新增热用户作了进一步的调查，在此基础上，通过计算、分析、论证，2005年10月我院完成了项目申请报告，现提交领导部门及有关专家审查。
2.热负荷
2.1供热现状
中电洪泽热电有限公司一期工程建有四台35t/h中温中压燃煤链条炉，配二台7.5MW抽凝汽式汽轮发电机组,抽汽压力0.98MPa,抽汽温度300℃,额定抽汽量为30t/h；
二期工程建有一台75t/h中温中压循环流化床燃煤锅炉，配一台15MW抽凝式汽轮发电机组，供热参数为：
抽汽压力0.98MPa，抽汽温度300℃，额定抽汽量为50t/h。
该公司是洪泽县唯一供热企业，承担着洪泽县城区化工、轻工、电子、宾馆的集中供热。
距中电洪泽热电有限公司1.5公里处，建有洪泽县工业园区，园区内有大量的工业热负荷。
热电公司热力网已初具规模，对外供热参数有两种：
一种为0.98MPa，由汽轮机供热抽汽供给，另一种为1.57MPa，由锅炉新蒸汽和0.98MPa供热抽汽经压力匹配器（热泵）混合后供给。
厂内设有一台50t/h的减温减压器，二次蒸汽参数为P=0.98MPa，t=300℃，在汽轮机故障或检修时对外供热。
2.2热负荷
2.2.1现状热负荷
目前，洪泽热电有限公司现有热用户共有52户，基本上都是工业用汽、商业用汽，除了福斯特化工、轩扬印务、兰健制药等三家企业外，其余热用户用汽压力都在0.6MPa以下。
现有0.98MPa用汽最大热负荷120.45t/h，平均90.93t/h，最小68.52t/h，1.57MPa用汽最大热负荷16.42t/h，平均11.09t/h，最小6.72t/h，根据各热用户的用汽报表得现有工业热负荷见表2-1。
2.2.2近期新增工业热负荷
随着洪泽县城区及工业园区经济的发展，近期需要用汽的热用户有宏泰宠物有限公司、江苏南湖啤酒厂、舜天木业、洪泽纤维板厂、捷圣达鞋业、华宇纺织公司、杰诚制管公司、行健制衣、慈光服饰公司等九家企业，最大热负荷近25t/h，近期新增工业热负荷见表2-2。
2.3热负荷调查与核实
在进行热负荷调查时发现，各现有用汽单位计量仪表齐全，用汽点均装有流量计，这就为热负荷调查的准确性提供了保证。
各热用户的现有热负荷就是根据用汽报表，并结合各单位用热特点、工艺需要整理而得。
2.4设计热负荷
中电洪泽热电有限公司对外供汽参数仍为两种：
P=0.98MPat=300℃
P=1.57MPat=340℃
2.4.1工业热负荷汇总表
以核实后的近期热负荷作为设计热负荷，经调查核实后的工业热负荷经焓值折算至汽轮机抽汽口后见表2-3。
2.4.2凝结水回收
由于各热用户较为分散，且各热用户用汽性质不一，用热方式多为直接用热，回水质量无法保证，因而本期工程仍不考虑回收凝结水。
但有条件的热用户可自行利用回水，以利节能。
2.4.3设计热负荷
考虑到热用户用热的波动性与热负荷有折减问题，因而不考虑热网散热损失所造成的热负荷增加。
最大热负荷同时率取0.85，平均热负荷同时率取0.9，经整理得设计热负荷见表2-4。
表2-4设计热负荷表（t/h）
时间
参数
采暖期
非采暖期
最大
平均
最小
0.98MPa300℃
141.3
117.6
98.5
125.3
104.6
84.4
1.57MPa340℃
16.42
12.08
9.84
13.99
10.76
6.72
合计
157.72
129.68
108.34
139.29
115.36
91.12
2.5年持续热负荷曲线
根据各用热单位不同时期的用汽量，结合生产班制、生产天数进行绘制，形成工商业热负荷年持续曲线见图一，综合典型生产日负荷曲线见图二。
3.电力系统
3.1电力系统概况
原热电厂1#、2#、3#发电机出口电压均为10kv，其中1#、2#发电机连接为单母线分段，由10kv-Ⅰ、Ⅱ分别经主变压器升压至35kv，通过35kv电城线接入110kv洪泽变电所并入电网运行，35kv为单母线不分段。
3#发电机经主变压器升压至110kv，接入110kv新城变电所，与电网并列运行。
热电厂本期拟扩建规模为一台75t/h燃秸杆（和枝条）流化床锅炉配一台15MW出线为10kv电压等级的发电机组，仍以升压至110kv的方式上网。
3.2接入系统方案
联网方案有待供电部门作接入系统论证。
本可研提供附图三种联网方案供参考。
方案一:
接线最简单,基本上不改变热电厂原有110kv系统接线与设备,但需要架设新线路,被接入变电所还需要有间隔或扩建间隔;
方案二:
不需要架设新线路,也不增加被接入变电所的间隔数量,即基本上不改变接入变电所的接线与设备,但热电厂侧需在原110kv升压站预留断路器及隔离开关的位置上将断路器及隔离开关实施安装,而且与本期110kv母线连接较困难;
方案三:
接线较为合理,但投资最大,既需要架设新线路,也需要增加被接入变电所的间隔数量及一应配套设备,而且热电厂侧不但需在原110kv升压站预留断路器及隔离开关的位置上将断路器及隔离开关实施安装,同样存在与本期110kv母线连接较为困难的问题。
具体方案有待有关各方面作进一步的论证。
4．燃料供应
4.1燃料供应
4.1.1燃料来源及燃料特性
4.1.1.1燃料来源
本期生物质热电工程拟建设一台75t/h中温中压流化床锅炉，年需燃料11.57万吨，主要燃用本地区秸秆和枝条，秸杆和枝条的掺烧质量比为4：
1。
并留有一台相同炉型扩建余地。
热电厂本期工程燃用秸秆、枝条量见表4－1。
表4-1
燃料
一台炉
秸秆80％
枝条20％
小时燃料量（t）
15.424
3.856
日燃料量（t）
308.48
77.12
年燃料量（t）
92544
23136
注：
①日燃料量按20小时计算
②年燃料量按6000小时计算。
4.1.1.2燃料特性
根据洪泽地区各类生物质的分布现状，本期工程主要设计燃料种类有水稻秸秆、小麦秸秆、杨树修剪枝条和桑树修剪枝条。
这几种生物质原料典型的元素分析及工业分析见表4－2。
表4－2生物质原料分析
成分
单位
杨树枝
桑树枝
稻秸
麦秸
设计燃料
Car
%
39.06
37.43
35.17
35.49
35.91
Har
4.91
5.17
4.24
4.52
4.51
Oar
30.86
33.44
30.61
32.82
31.80
Nar
0.91
0.84
0.78
0.63
0.74
Sar
0.27
0.12
0.14
0.22
0.18
Mar
20.00
Aar
3.98
3.01
9.06
6.32
6.85
Var
62.01
65.42
58.21
60.71
60.31
FCar
14.01
11.58
12.73
12.97
12.84
Qnetar
kJ/kg
14317.15
13518.15
12684.24
13368.91
13204.79
*生物质水分含量受采集贮存条件影响极大，为便于比较和计算，取表中所有生物质的名义水分为20%。
4.1.2燃料厂外运输
洪泽县地处苏北平原，位于淮安市西南部，西邻洪泽湖，是苏北灌溉总渠的起点，水陆交通便利。
中电洪泽热电有限公司位于洪泽县县城城北，东面紧邻人民北路，西距苏北灌溉总渠约160米。
本期生物质热电工程所需燃料（秸秆和枝条）由洪泽县各乡镇分点集中储存运输，目前拟定设置五个分堆场，集中收集储存秸秆、枝条，收集的秸杆在分堆场内进行压缩、打捆，每捆的规格约为800*420*320mm，枝条在分堆场内进行切割，成品枝条的长度在70mm左右。
经处理后的燃料用汽车由各分堆场运至厂区内燃料棚，交通极为便利。
4.1.3点火、助燃系统
锅炉启动点火及助燃投入#0轻柴油，在锅炉启动和固态燃料未投入之前带负荷，有一个燃油床下点火风道燃烧器系统，风道燃烧器也可用于在低负荷运行中维持床温在800℃之上。
1）启动燃烧器
启动燃烧器位于延伸至布风板下水冷风箱的耐火内衬风道内，是一个安全、易控的气/汽雾化油枪系统。
点火油枪的主要目的是加热床料，使其达到固体燃料的着火温度，以便开始加入固体燃料。
2）油管系统
燃油进入启动燃烧器，每根管道进口装有独立的流量测量计和压力计。
燃油枪喷嘴的设计满足出口油压达到20bar。
目前热电厂已设有＃0柴油油库V＝10m3，能满足本期工程点火油量，＃0柴油数据见表4－3。
表4－3
闪点（闭口）
≮70℃
凝固点
0℃
密度
0.8073×
103㎏/m3
粘度
4.818CST
热值
10284kcal/㎏
4.2系统启动用床料（石英砂）
石英砂成分见表4－4。
表4－4
SiO2
75～85％
Al2O3
5～15％
Fe2O3
1～5％
CaO
0．5～2％
Na2O
1～2％
K2O
2～3％
H2O
0～1％
5.机组选型及供热方案
5.1机组选型
5.1.1选型原则
中电洪泽热电有限公司生物质热电工程是扩建工程，为了与原有机组的初参数保持一致，以便于运行及管理，本期工程锅炉和汽轮机的初参数仍选择中温中压参数。
根据前述设计热负荷，锅炉和汽轮机的选型按照“以热定电、热电结合、节约能源、降低造价”的原则进行
5.1.2锅炉选型
本期生物质工程锅炉以80%质量份额的软质稻麦秸秆和20%质量份额的硬质生物质（枝条）为设计燃料，需充分考虑锅炉在异种生物质掺混比例发生变化条件下的燃料适应性。
作为生物质原料，无论是软质秸秆还是硬质枝条，在燃烧利用的过程中都会表现出一些共有的性质，例如高挥发份、高氧含量、低灰分、低能量密度等，在燃烧装置的设计中需要充分考虑这些性质；
除此之外，特定品种的生物质燃料还有自身的特点，特别是以稻秸、麦秆为主体的软质秸秆由于碱金属钾含量很高，且富含氯，往往会在燃烧利用中引发各种问题，突出体现在碱金属和氯引发的高温腐蚀方面。
由于秸秆锅炉中钾浓度很高，秸秆燃烧后产生的灰渣熔点很低，在燃烧中容易在受热面上生成难以去除的融渣，增加传热阻力并可能造成烟气流通截面堵塞。
同时含氯的秸秆燃烧产生的烟气对金属是一种腐蚀性气体，特别是在高温环境下（高于450℃），温度越高腐蚀速度越快。
基于上述几方面因素，本期生物质热电工程锅炉选用由浙江大学热能工程研究所开发和设计的100%燃用生物质燃料的75t/h中温中压锅炉的流化床锅炉。
该锅炉采用流态化燃烧技术，流态化燃烧技术是目前在燃烧异种燃料中灵活性最高的一种，为燃用多种燃料设计的流化床锅炉可以不经任何改动顺利改用新的燃料，这种独特的优点是在同时需要燃用两种或多种燃料场合中最关键的能力。
根据流态化燃烧理论设计的流化床锅炉可以顺利燃用各种固体、半固体乃至液体燃料，唯一的要求是燃料的热值能够加热燃料本身和空气并蒸发出燃料中的水分。
这种特性在燃用通常具有较高水分，较低热值且物理特性多变的生物质燃料时显得尤为可贵。
另外，流化床燃烧是一种低温燃烧方式，燃烧温度可以稳定可靠地控制在比煤粉炉或炉排炉低得多的水平上，这种特性不但有利于减少常规烟气中的气体污染物排放水平，对于缓解生物质燃烧过程中碱金属造成的结渣和烟气对受热面的高温腐蚀也有一定的作用。
不但如此，流态化燃烧可以提供一个非常独特且优良的气-固或固-固反应场所和条件，这对于利用化学方法控制和缓解有害元素的特定转化迁徙途径有非常积极的意义。
考虑到生物质原料的燃烧特性和燃料中高钾软质秸秆引起的碱金属相关问题，该流化床锅炉采用了变截面炉膛结构的低循环倍率循环流化床方案。
该锅炉设计方案继承了常规循环流化床锅炉清洁高效和燃料品种适应性广等特点，在生物质燃料的燃烧利用过程中还具有下述优点：
（1）燃烧效率高：
在循环流化床锅炉中，气、固混合良好，燃烧速率高，床料和未燃尽的生物质半焦之间存在强烈的相对运动，有利于生物质半焦颗粒的破碎和燃尽，配合锅炉设计中低流速、高燃烧室的特点，可以有效提高半焦的一次燃净率，解决常规设计方案中飞灰含碳量高的问题，达到较高的燃烧效率；
（2）燃料适应性广，燃料制备和给料系统简单。
循环流化床锅炉而且可以燃用煤粉炉、层燃炉难以燃用和各种劣质燃料，入炉燃料几何物理特性特殊和各种燃料的混合物均能适应，正是由于这一点，本设计中结合生物质的收集贮存要求，采用捆状软秸秆直接入炉，并采用了软秸秆捆与枝条类硬质生物质共用给料口的方案，不但能大大降低入炉燃料预处理费用，还简化了锅炉设计，提高了燃料供喂系统的冗余可靠性。
（3）由于燃料及床料在循环流化床系统回路中多次循环、反复地燃烧和反应，且炉内气、固紊流运动混合强烈，因而提供了一个理想的气-固、气-气反应环境，有利于采取措施控制和缓解炉膛、受热面中可能存在的碱金属问题。
根据统计的热负荷以及热电厂建设的实际情况，为了优化装机方案，本院提出二个装机方案进行比较。
方案一：
一台C15-3.43/0.981抽汽凝汽式汽轮发电机组配一台75t/h中温中压流化床锅炉。
方案二：
一台B6-3.43/0.981抽汽凝汽式汽轮发电机组配一台75t/h中温中压流化床锅炉。
5.2装机方案汽水平衡及热经济指标计算
由于本期工程为生物质热电工程，是生物质资源综合利用项目，燃料特性及年利用小时数等参数与热电厂前二期工程均不一致，因而热经济指标的计算是以本期工程一台生物质锅炉的额定蒸发量为基准，计算两种方案在锅炉蒸发量同为75t/h时的各项经济指标，装机方案一和方案二的热经济指标和汽水平衡计算结果见表5-1、表5-2。
表5-1中的发电年均标准煤耗、供热年均标准煤耗等指标暂按燃用标煤进行计算，在第15章再根据生物质燃料的热值进行折算。
5.3装机方案比较
根据表5-1、表5-2计算结果的比较，可看出方案二虽然在供电燃料消耗等方面优于方案一，但因南风元明粉集团等几家用热量大的企业热负荷波动较大，如南风元明粉集团因生产工艺要求，用热量会在1小时内从50t/h减少至0t/h，又在1小时内从0t/h增加到50t/h，每天这种现象可重复三次，因而方案二所选的背压机无法正常运行；
因此，推荐方案一作为本期生物质热电工程的装机方案。
5.4推荐装机方案的机、炉设备规范
①.汽轮机
型号:
C15-3.43/0.981一台
额定功率:
15000kW
额定转速:
3000r/min
额定进汽流量:
95.7t/h
额定进汽压力:
3.43MPa
额定进汽温度:
435℃
额定抽汽压力:
0.98MPa
额定抽汽温度:
302℃
额定抽汽流量:
50t/h
最大抽汽流量:
80t/h
排汽压力:
0.0055MPa
给水温度:
150℃
②.发电机
QF-15-2一台
额定功率:
功率因素:
0.85
出线电压:
10.5kv
③.锅炉
生物质流化床锅炉 一台
主要设计参数为：
名称
数值
额定蒸发量
t/h
75
主蒸汽温度
℃
450
主蒸汽压力
MPa
3.82
给水温度
150
冷风温度
20
排烟温度
～154
锅炉排污率
1
汽包额定工作压力
4.37
锅炉额定给水压力
4.61
锅炉计算效率
79
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