稻壳气化发电工程可行性研究报告汇总Word格式.docx
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中部以县城为中心的经济区，是全县政治、经济、科教、文化中心。
颍上县城依托皖北煤炭基地和南部生态旅游基地，2020年前有能力集聚到全县30%的人口，即50余万人（颍上县现有人口151万人，按年人口自然增长率8%计，2020年左右可达到170万）。
改革开发的二十多年来，颍上县的经济有了长足的发展，特别是在阜阳地改市、“大京九”开通后，作为阜阳下辖的一个重要的能源大县，在颍上这片经济振兴的热土上，经济建设取得了日新月异的成就。
地理位置优越，交通发达，地属淮北平原，属暖温带半湿润季风气候，年平均降雨量为900mm，自然资源丰富。
首先是农副产品资源丰富。
农业基础设施条件较好，农田水利网纵横交错，机械化水平较高。
粮食作物以小麦、玉米、大豆、红薯为主，经济作物有棉花、油菜、大棚蔬菜、果品等，是黄淮海外资开发区，是国家重要的商品粮基地之一，2006全县生产总值57.7836亿元，其中第一产业增加值17.2846亿元，第二产业增加值22.7287亿元；
目前，颍上县经济建设和各项工作均取得了显著的成就，人民生活水平日益提高，2006年全县农村居民全年总收入3307.7元，人均纯收入2233.3元，每人每年总支出2965.96元。
当年全县小麦总产量达42.88万吨，稻谷产量为25.79万吨，居全市之首。
当地盛产大米，为大米加工及资源综合利用提供了资源优势。
本公司自创建以来，大力宏扬"
诚实创新，与时俱进"
的企业精神。
坚持"
以农为本，以粮为主，多业并举"
的发展思路，本着'
'
让每一粒粮食更有价值'
为经营理念，以为耕者得利，为食者造福，为企业富强，让员工富裕为使命，锐意进取，努力做大做强，并且积极开展定单农业，与周边乡镇签定20万亩优质稻谷种植、收购协议，使农民既能得到实惠，又能保证公司的原料供应，实现公司与农户双赢。
通过科学化和人性化相结合的管理模式，走稳健，高效的可持续发展道路。
1.4项目建设的必要性
1.4.1建设生物质电站，可以开发新能源，节约煤炭，改善能源结构
当前，我国能源供应过份依赖于煤炭等化石燃料，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，造成运力负担过重和损耗增加，煤炭供应紧缺，能源利用率低。
生物质能是由植物的光合作用固定于地球上的太阳能，每年经光合作用产生的生物质约1700亿吨，其能量相当于世界主要燃料消耗量的10倍，而作为能源的利用量还不到其总量的1%。
这些未被利用的生物质，为完成自然碳循环，其绝大部分由自然腐解将能量和碳素释放，回到自然界中。
通过生物质能转换技术可以高效地利用生物质能源，生产各种清洁燃料，替代煤炭、石油和天燃气等燃料，产生电力，从而减少对化石燃料的依赖，保护国家能源资源。
目前，世界各国，尤其是发达国家，都在致力于开发高效、无污染的生物质能利用技术，以达到保护矿产资源，保障国家能源安全，实现二氧化碳减排、保持国家经济可持续发展的目的。
专家们认为，生物质能源将成为未来持续能源的重要部分。
到2015年，全球总能耗将有40%来自生物质能源，主要通过生物质能发电和生物质液体燃料的产业化发展来实现。
我国农村人口占全国总人口的70%以上，生物质一直是农村的主要能源之一，在国家能源结构中也占重要地位。
在我国，1979年以前农村能源消费量的70%以上来自生物质能源，1998年，仍有30%的农村能源来自生物质能源。
但大多数生物质能源以直接燃烧的方式利用，燃烧效率低，造成了巨大的资源浪费和环境污染。
生物质能源技术发展的原始动力在于能源市场的需求和环境保护的压力。
我国政府及有关部门对生物质能源利用极为重视，七十年代初，我国为解决农村能源短缺问题，大力开发和推广户用沼气池技术，节柴炕灶和薪炭林，为农村能源建设和农村经济发展做出了重大贡献。
上世纪九十年代，我国政府一直将生物质能源利用技术的研究与开发列为重点科技攻关项目。
研究开发了生物质气化集中供气、气化发电、沼气发电、甜高梁茎杆制取乙醇燃料、纤维素废弃物制取乙醇燃料、生物质裂解油、生物柴油和能源植物等现代生物质能技术。
在国家“十五”863计划中，多项生物质能利用新技术研究课题被列为重点课题，这些技术研究与开发将为今后我国生物质能产业化发展提供技术支撑，生物质能发电技术已被我国列为21世纪发展可再生能源战略的重点工程。
根据《中国新能源和可再生能源发展纲要》提出的目标，至2010年，我国生物质发电装机容量要超过3000MW。
根据《安徽省清洁能源发展规划》，2005年~2007年，我省要建立生物质发电示范电站一座，2008年~2010年，每年建设生物质热电厂1座；
2011年~2020年，每年建设生物质热电厂3座，至2020年，全省累计生物质电站装机容量达500MW以上。
本工程完成后，年利用稻壳约13435t/a，每年可代替标煤5950t/a。
在新的世纪里，我国将面临能源和环境问题的严峻挑战，开发和利用拥有巨大资源保障，环保又好的替代能源是事关我国国民经济可持续发展，国家能源安全和社会进步的重大课题。
1.4.2建设生物质电站，可改善环境
人类正面临着巨大的能源与环境压力。
当前的能源工业主要是矿物燃料工业，包括煤炭、石油和天然气。
一方面，矿物能源的应用推动了社会的发展，其资源却在日益耗尽，世界石油探明可采储量约1771亿吨（2006年），世界煤炭探明可采储量约9400亿吨（2006年），按目前技术水平和开采量计算，石油可开采40年，煤炭可开采200年，天然气可开采60年；
在我国，近二十年来，随着人口和经济的持续增长，能源消费也在不断增长；
1980年我国一次能源消费量为6.02亿吨标煤，其中煤炭占72.2%，天然气占3.1%，水电占4%；
到2005年，我国一次能源消费量达22.5亿吨标煤，其中煤炭占67.10%，石油占23.4%，天然气占2.8%，水电占6.7%。
矿物能源的无节制使用，引起日益严重的环境问题，产生的大量污染物如CO、SO2、CO2和NOx，是大气污染的主要污染源之一。
据估计，我国由矿物燃料消耗每年排放的总量可达22.7亿吨，相当于6.2亿吨碳排量，是全球GHG总排量的11.8%左右。
这些污染物导致气温变暖，损害臭氧层，破坏生态圈碳平衡，释放有害物质，引起酸雨等自然灾害，造成土壤酸化，粮食减产和植被破坏，而且还能引发大量呼吸道疾病。
建设生物质电厂烟尘和SO2的排放量比燃煤电厂大量降低，使周围大气环境质量得到明显改善。
1.4.3能提高供电的安全性
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电网相结合，是未来电力系统的发展方向。
1.4.4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：
（1）气化炉的燃烧特性，燃料的适应性；
（2）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。
（3）优化原料的收集、运输、贮存、预处理技术方案和管理模式；
（4）生物质气化炉灰渣的处理方式。
综上所述，利用生物质能发电，不仅可以开发新能源，节约煤炭，改善我国能源结构，减少CO2、SO2和烟尘的排放量，保护环境，而且可以充分利用当地资源，增加当地收入，增强企业经济效益和生存能力，具有重要作用。
因此，我国十分重视可再生能源（包括生物质能源）的研究、开发和利用，颁布《中华人民共和国可再生能源法》、《可再生能源发展专项资金管理暂行办法》、《可再生能源发电有关管理规定》等一系列法规和文件，积极鼓励利用可再生能源。
因此，本项目的建设，完全符合我国的产业政策，对提高企业的的经济效益和持续发展，将起重要作用。
1.5主要设计原则
本工程总的设计原则为：
技术先进、方案合理，节能环保。
（1）本项目采用稻壳气化发电流程，建设规模为1.2MW，即2×
0.6MW气化炉+2×
0.6MW燃气内燃发电机组。
燃料为本厂大米加工车间所产稻壳。
（2）电厂水源为自来水，由颍上县自来水公司供应。
（3）本项目所发电力，均为公司自用，不上网。
（4）灰渣采用干式排放，运至本厂复合肥车间制造复合肥。
（5）冷却水采用二次循环供水，机械通风冷却塔系统。
（6）主厂房采用钢筋混凝土结构，抗震设防烈度为6度。
（7）本项目的设计，应符合国家有关环保、消防、劳动安全和工业卫生等有关规定。
1.6工作简要过程
2009年6月，我院组成工作组对现场进行踏勘，并与业主及有关部门领导进行洽谈，对本公司生物质燃料（稻壳）的资源及公司用电情况进行了详细的调查。
在此基础上，通过计算分析、论证，现已完成了可行性研究报告，提交领导部门及有关专家审查。
2、公司用电概况
根据一一米业有限公司提供的资料及现场调查取得的材料，本公司用电概况如下：
（1）公司10万吨仓库需要配电100kW；
（2）公司立筒库需配电100kW；
（3）公司大米车间及其辅助车间需配电600kW；
（4）公司稻米油生产车间、精炼、膨化车间需配电400kW；
综上所述，有限公司的用电负荷为1400kW。
本项目所发电量全部供本公司使用，不上网，不足部分由电网供应。
3、燃料供应
一一米业有限公司年产大米7.2万吨，产生稻壳量为2.3万吨。
本项目所需稻壳为13435吨。
因此公司所产稻壳量完全满足本项目发电的需要。
据华中科技大学的检测分析报告，本厂的稻壳成分如下表3-1
表3-1稻壳成分表
内容
项目
符号
单位
数值
元素分析
收到基碳
Car
%
37.6
收到基氢
Har
4.89
收到基氧
Oar
32.62
收到基氮
Nar
1.88
收到基硫
Sar
0.094
工业分析
收到基水分
Mar
6
收到基灰分
Aar
16.92
干燥无灰基挥发份
Var
81.23
收到基低位发热量
Qnet.ar
MJ/kg
13.4
Kcal/kg
3100
灰熔点
变形温度
DT
℃
＞1500
软化温度
ST
流动温度
FT
灰成分
氧化钠
Na2O
0.18018
氧化镁
MgO
0.80986
三氧化二铝
Al2O3
1.3884
二氧化硅
SiO2
83.016
五氧化二磷
P2O5
2.251
三氧化硫
SO3
0.505
氧化钾
K2O
3.402
氧化钙
CaO
2.039
氧化钛
TiO2
0.252
氧化锰
MnO
1.0706
三氧化二铁
Fe2O3
5.145
另据南京林业大学分析资料，在稻壳的化学成分中，粗纤维占35.5~45%，木质素占21~26%，粗蛋白占2.5~3.0%，脂类物占0.7~1.3%，多缩戊糖占16~22%。
稻壳从大米车间到气化炉的运输采用气力输送，属于大米生产车间，不包括在本项目内。
4、方案选择
4.1生物质能源利用状况
生物质是一种巨大的资源，其利用技术也陆续被研究开发出来，从目前来看，主要技术种类分为直接燃烧技术，物化转换技术和生化转换技术三类。
4.1.1直接燃烧技术
直接燃烧采用现代化锅炉技术，适用于大规模利用生物质燃料，它的优点是效率高，可实现工业化生产。
主要缺点是投资多高，不适合于分散的小规模利用，生物质必须相对比较集中才适合采用该技术。
4.1.2物化转换技术
物化转换技术包括二个方面，一是热解气化制生物质燃气，二是热解制生物质油。
生物质热解气化是生物质在气化炉中转化为可燃气体的技术。
根据技术路线的不同，可以是低热值燃气，也可以是中热值燃气。
它的主要优点是生物质转化为可燃气后，利用效率高，而且用途广泛。
既可作生活煤气，也可作为锅炉燃料。
还可利用燃气机发电。
主要缺点是系统较复杂，而且生成的燃气不便于储存和运输，必须有专门的用户或配套的利用设施。
热解制油是通过热化学方法把生物质转化为液体燃料的技术。
它的主要优点是可以把生物质制成油品燃料，作为石油产品的替代品，用途和附加值大大提高。
主要缺点是技术复杂，而且目前成本太高。
4.1.3生物转换技术
生物转换技术主要是以厌氧消化和特种酶技术为主。
它包括小型的农村沼气技术和大型的厌氧处理污水工程。
它的主要优点是提供的能源形式为CH4，非常洁净，具有显著的环保效益，主要缺点是能源产出低，投资大。
根据我国目前生物质利用技术的研究开发情况，结合本项目的实际，本项目拟利用生物质热解气化发电技术。
4.2生物质热解气化发电技术简介
生物质热解气化发电系统由于采用气化技术和燃气发电技术的不同，其系统构成和工艺过程有很大的差别。
从气化形式上看，生物质气化过程可以分为固定床和流化床两大类。
从燃气发电过程上看，气化发电可分为内燃机发电系统。
燃气轮机发电系统及燃气——蒸汽联合循环发电系统。
内燃发电系统以简单的燃气内燃机组为主，可单独燃用低热值燃气，也可燃气、油两用。
它的特点是设备紧凑，系统简单，技术成熟、可靠。
燃气轮机发电系统采用低热值燃气轮机，燃气需增压，否则发电效率较低。
由于燃气轮机对燃气质量的要求较高，并且需要较高的自动化控制水平和燃气轮机制造技术，所以一般单独采用燃气轮机的生物质气化发电系统较少。
燃气——蒸汽联合循环发电系统是在内燃机、燃气轮机发电的基础上增加余热蒸汽发电的联合循环，该技术可有效提高发电效率。
4.3本项目技术方案的选择
南京林业大学经多年研究，其成果“农作物秸秆高效利用新方法及关键技术研究与开发”已获国家专利。
根据该技术，稻壳经气化、净化后，不但可以产生燃气，还可产生醋液等产品。
燃气用来发电，而稻壳醋液是一种含有酸类、脂类、醛类、酚类等八大类，一百多种有机化学成分的酸性液体，可加工成消毒液、除臭剂、农药助剂或农药。
还可用于促进作物生长的叶面肥，其经济价值超过燃气。
业主单位为南京林业大学生物质资源发电与综合利用教学实验基地。
所以本项目的稻壳气化与净化拟采用南京林业大学研发的技术和设备。
本项目规模较小，为1.2MW，故拟采用燃气内燃机带动发电机的发电方式。
一方面采用燃气内燃机可以降低对燃气杂质的要求，可以大大减小技术难度；
另一方面，可避免控制相对复杂的燃气轮机装置，大大降低系统成本。
本技术方案流程如下：
采用本方案的优点：
（1）采用本方案稻壳可综合利用，产生的燃气可以发电。
其它产品稻壳灰和稻壳醋液可以加工成其它产品。
资源利用好，经济效益高。
（2）发电系统流程简单，设备紧凑，投资较少。
（3）具有较好的洁净性，生物质本身属于可再生能源，可有效减少CO2、SO2等有害气体的排放，气化过程一般温度较低，NOX的生产量少，能有效控制NOX的排放。
本方案的主要缺点是由于本项目规模较小，不适合采用燃气——蒸汽联合循环。
因此发电效率较低。
4.4主要参数确定
本方案采用2×
0.6MW燃气内燃发电机组
其主机参数如下：
4.4.1气化炉
型式：
下吸式固定床气化炉
热容量：
0.6MW
气化效率：
75%
数量：
2台
研制单位：
南京林业大学
4.4.2气体内燃发电机组
8300系列气体发电机组
600GF10直列、四冲程、火花塞点火、8汽缸
汽缸直径/汽缸数：
300mm/8汽缸
额定功率：
0.6MW（相当于环境大气压100kPa，相对湿度30%，环境温度25℃）
额定转速：
600r/min
启动方式：
压缩空气
气体效率：
≥28%
额定负荷热耗量：
11000kJ/kWh
发电机型号：
TF600-10/1180
电压：
400V
机组外形尺寸：
（长×
宽×
高）6400×
1820×
3000（mm）
机组重量：
1600kg
生产厂家：
青岛淄柴华源气体机有限公司
5、厂址条件
5.1厂址概述
颍上县位于安徽省西北部，地处黄淮海平原南端，南临淮河，中贯颍河，介于东经115°
56’~116°
30’，北纬32°
27’~32°
54’之间。
南与六安市相接，北与阜阳市颍东区为邻，西与阜南县接壤，东与淮南市相连，全县国土面积1859平方公里，至2005年，耕地面积10.3万公顷，人口158.0万人，辖30个乡镇，733个村（居）委会。
2007年全县生产总值70亿元，增长16.6%；
财政收入6.0149亿元，增长20.2%；
固定资产投资35.3亿元，增长32.8%；
社会消费品零售总额21.6亿元，增长17.4%；
居民储蓄存款余额61.4亿元，增长20%，主要经济指标继续保持全市领先地位。
本项目选址为颍上县工业园，位于园区的颍泰路与管鲍路西北角。
颍上县工业园一期规划面积3.35平方公里（至2010年）。
远期用地规模为7.48平方公里，定位于技术先进，外向型，多功能的工业开发区。
区内交通便捷，地形平坦，环境适宜，公共设施条件较好。
项目附近无古迹，文物保护对象，无风景名胜区和自然保护区。
5.2气象条件
颍上县属暖温带半湿润季风气候区，季风明显，雨量适中，四季分明，气候温和，阳光充足。
根据颍上县中心气象站1959年建站以来的记载，该地区气象特征值如下：
（1）气温
多年平均气温：
15.0度
最热月极端最高气温：
41.1度
最冷月极端最低气温：
-22.8度
（2）相对湿度
多年平均相对温度：
77%
（3）水汽压
多年平均水气压：
17.9百帕
历年月最大水气压：
40.7百帕
（4）风速
多年平均风速：
2.4米/秒
历年自记最大风速：
20.0米/秒
（5）降雨量：
多年平均降雨量：
940.0毫米
累年最大降雨量：
1538.1毫米
历年最大一日降雨量：
102.5毫米
累年最小降雨量：
388.1毫米
（6）多年平均蒸发量：
1757.1毫米
（7）历年平均日照时数:
2100小时
（8）历年最多雾天数:
22天
（9）历年最大冻土深度:
22厘米
（10）历年最大积雪厚度：
22厘米
5.3水文地质条件
5.3.1工程地质
（1）地质与岩性
根据勘探资料，本区域为第四系所覆盖，第四系地层总厚度约为130~147米，以下为深厚的第三系沉积物，其厚度约600~700米，下伏基岩主要为白垩纪第三系地层。
第三系的上部主要组成的细砂、中细砂、粘土和亚砂土，中下部主要为棕色、灰色牢固结粘土与泥质细砂、中细砂二层。
地质构成为第四纪近代冲击岩层，土质为粉砂土为主，部分粘土，地基承载力为8~20吨/平方米，大部分地区为12~15吨/平方米。
（2）地形地貌
地势西北高，东南低，海拔高度17.5~29米，平均坡降比为万分之一。
西、北、东部地区地势较平坦，南部地区多坡、洼地和湖泊。
（3）土壤与植被
该地区土壤类型主要为砂礓黑土、潮土、水稻土。
其中砂礓黑土有机质含量1.35克/千克，含氮1.02克/千克，速效磷11毫克/千克，速效钾150毫克/千克。
颍上县植被类型为落叶、阔叶树种所组成的下绿林。
无原生自然植被、无人工营造大片森林，植被主要为农作物、道路、河堤两旁树林和各地段绿化带林木，森林覆盖率14.9%。
5.3.2水文条件
颍上县境内河流主要有淮河、颍河、济河、西淝河、小润河等。
地表水年径流量为5.1亿立方米。
（1）地下水
颍上县自上第三纪以来的沉积了己河、湖相为主的巨厚松散地层、岩性主要为粘土、亚粘土、亚砂土、粉细砂。
该区地下水属冲积松散岩类孔隙水，属中等富水区，具有分层结构，根据埋藏浓度及补给方式分为浅层地下水和深层地下水。
1）浅层水：
该层水埋深浅，静水位为几米到几十米不等，单井涌水量70~80m3/h，目前农灌主要取用这层水。
水平径流向由西北向东南；
垂直向径流以水面交替上升运动为主，向地下径流缓慢。
2）深层水：
根据深度可划分为三个含水层，分别为150米以下，300米以下和400米左右，出水量90m3/h。
水化学类型单一稳定，适于生活用水和工业用水。
5.3.3地震
依据现行的国家地震部门颁发的《中国地震烈度区划图》，颍上县位于地震烈度的六度区，在设计时应按六度进行抗震设防。
5.4电厂水源
本项目用水量较少，拟采用县自来水公司供应的自来水。
5.5交通运输
颍上县交通畅达，地处腹地开阔的黄淮大平原，占有呼南应北、承东接西的地理优势。
阜（阳）淮（南）铁路横贯全境，
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