20MW生物质气化燃气蒸汽联合循环发电工程项目申请报告.docx
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20MW生物质气化燃气蒸汽联合循环发电工程项目申请报告
20MW生物质气化燃气-蒸汽联合循环
发电工程
项目申请报告
1项目概况1
1.1项目概况1
1.2城市概况1
1.3建设必要性2
1.4主要技术设计原则2
2农林废弃物资源概况3
2.1农林生物质资源调查及其评估3
2.2农林生物质资源规划4
2.3生物质燃料用量及运输5
3电力系统5
3.1电力系统概况5
3.2电源建设及电力电量平衡6
3.3电厂在地区电网中的地位和作用7
3.4接入系统方案7
4主机方案选择9
4.1技术方案选择9
4.2主机技术参数确定9
5厂址条件11
5.1厂址概况11
5.2交通运输13
5.3电厂水源13
6工程设想14
6.1全厂总体规划及厂区总平面布置方案14
6.2生物质燃料输送系统15
6.3气化系统16
6.4净化水处理系统17
6.5燃气发电及余热利用系统18
6.6除灰渣系统19
6.7软化水系统20
6.8供、排水系统20
6.9生活、消防给水系统21
6.10主厂房及主要建（构）筑物土建结构22
7电气部分23
7.1电气主接线23
7.2厂用电系统及直流系统23
8热力控制24
8.1控制方式24
8.2控制水平24
9环境保护24
9.1环境概况24
9.2污染防治措施25
9.3运行期环境预测结果26
9.4风险评价27
9.5总量控制27
9.6绿化27
9.7环境管理及监测28
9.8结论和建议28
10劳动安全和工业卫生28
10.1电厂在生产过程中主要的安全和卫生问题29
10.2设计原则及拟采取的措施29
10.3劳动安全部分结论29
11劳动定员及组织30
11.1劳动组织及管理30
11.2劳动定员30
12项目实施条件和轮廓进度31
12.1项目实施条件31
12.2轮廓进度31
13投资估算及经济评价31
13.1投资估算成果31
13.2经济评价32
13.3主要评价指标32
14结论与建议33
14.1主要结论33
14.2建议34
1项目概况
1.1项目概况
项目名称：
某秸秆发电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：
某秸秆发电
项目负责人：
xx（董事长）
项目建设地址：
某县草堰口镇
项目建设性质：
新建
项目建设规模：
20MW
本项目装机为：
4×4MW流化床气化炉+36×500kW燃气燃机组及4×9.5t/h饱和蒸汽余热锅炉＋4×500kW蒸汽动力发电机组。
总装机容量为20MW。
本工程采取一次规划设计，分期实施。
项目总投资：
18624万元
1.2城市概况
本项目位于某市所属的某县境，厂址距某县草堰口镇约1.0km。
厂址所属地区为草堰口镇工业集中区。
某县属北平原腹部，地处淮河下游，是里下河地区的腹部洼地。
该县自然条件优越，水上资源丰富，是国家级生态示区。
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%。
全县人口80余万人，其中农业人口53万人。
草堰口镇位于某县东北部，据县城25.4km，南接某市盐都区，北临阜宁县城，东临射阳县城，204国道、通榆河横穿境。
盐靖、宁盐、盐淮、沿海等高速公路临境而过。
国家级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。
周边方圆50km皆为水稻、三麦、棉花种植示基地，有着丰富的农业资源。
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。
1.3建设必要性
1.3.1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。
1.3.2保护生态环境的需要
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。
并且，燃烧后的灰可作为复料的原料还田。
电厂所在的某县城周边地区拥有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。
1.3.3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装置，为以后的产业化推广提供可靠的依据。
1.4主要技术设计原则
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燃气燃机组配4台余热锅炉+4台500kW蒸汽动力发电机组，分两步建设；
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110kV出线接入冈西变电所；
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，厂设备用设施；
7.生物质燃料的厂输送采用机械输送方式；
8.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2005年某县乡镇农业主要产品情况调查统计，全县各乡镇农作物总播种面积为106051公顷，其中粮食作物播种面积86768公顷，单产6834公斤，总产量592964吨。
粮食作物中的夏收粮食播种面积37299公顷，单产5205公斤，总产量194147吨，夏收谷物中以小麦、大麦、豆类（蚕豌豆）为主，其播种面积36425公顷，单产5225公斤，总产量190325吨。
秋收粮食播种面积49428公顷，单产8062公斤，总产量398817吨，秋收谷物中以稻谷、玉米、豆类、薯类为主。
其中稻谷播种面积45490公顷，单产8164公斤，总产量371397吨；玉米播种面积为545公顷，单产8323公斤，总产量4536吨；秋收豆类播种面积2856公顷，单产6342公斤，总产量18113吨，秋收豆类包括大豆、绿豆、红豆等。
此外，全县油科作物播种面积6438公顷，单产2717公斤，总产量17489吨，油科作物中包括花生、油菜籽、芝麻等。
全县棉花播种面积5133公顷，单产1049公斤，总产量5387吨。
某县主要农作物资源调查汇总表见表2.1-1：
表2.11某县主要农作物资源调查汇总表
类别
农作物名称
种植面积
（万亩）
单产
（公斤/亩）
谷草比
废弃物量
（×104t）
收割时间
备注
小麦
50.5
350.93
1：
1.2
46.8
6月上旬
水稻
69.0
600
1：
1.06
41.34
10月中、下旬
油菜
9.66
181
1：
1.5
0.24
5月底、6月初
棉花
7.70
70
1：
1.7
2.55
9～10月
玉米
0.82
555
1：
1.34
0.61
9月下旬
大豆
4.03
400
1：
1.6
2.58
9月下旬
甘薯
0.87
550
1：
1.05
0.50
10月中旬
合计
142.58
94.62
2.1.2林木资源情况调查
全县现在树成片林32万亩，林木覆盖率23.6%，年产木材20万m3，修枝时间为4月底至5月初，加之成材砍伐，年产树丫材10.5万吨，价格为200～240元/吨。
全县现有林木蓄积量丰富，森林覆盖率高于全省平均水平。
规划2010年全县林地面积达到60万亩，森林覆盖率达到35%。
2.1.3农林生物质资源应用评估
电厂可用的农林生物质资源包括麦秸、稻草、稻谷壳、花生壳、玉米秸、油菜秸、大豆秸、棉花秸、甘薯藤、树丫材等。
目前，某县各种农林生物质的处理方式及可投入本项目的用量见表2.1-2。
表2.1-2电厂可用农林生物质资源表
类别
秸秆名称
总产量
（104t）
现有用途
投入本项目所占比例
（%）
投入本项目用量
（104t）
麦秸
46.80
造纸、就地焚烧、农柴等
43
20.00
稻草
41.34
种植蘑菇、就地焚烧、农柴等
19.4
8.0
稻谷壳
10.35
酿酒、饲料
90
9.30
花生壳
0.06
饲料
玉米秸
0.61
炊火农柴
油菜秸
2.52
炊火农柴
大豆秸
2.42
炊火农柴
棉花杆
0.92
炊火农柴
80
0.74
甘薯腾
0.50
粉碎做饲料等
树丫材
10.50
制作密度板等
2.2农林生物质资源规划
据此调查，某县各乡镇的生物资源十分丰富，可投入本项目的生物质燃料总量约为38.0万吨，其中稻壳9.3万吨，各种生物质约为28.7万吨，高于本项目所需的总用量。
如本工程分两步实施，则第一期的生物质燃料供应是绰绰有余的。
稻壳是生物质资源中加工、产量比较均衡的一种，不需进行预处理，装卸运输也较方便，可作为本项目的基本原料之一；在可用的生物质秸秆中，棉秆产量低，利用意义不大；麦秸作为造纸的主要原料，为避免出现资源争抢，在电厂并未落实的情况下暂不作为本项目原料；因此，选用稻草作为本项目的另一种基本原料。
投入本项目的生物质原料规划见表2.2-1。
表2.21电厂原料规划表
原料种类
类别
稻壳
稻草
合计
备注
用量比例（%）
53.6
46.4
100
用量（104吨）
9.3
8.0
17.3
资源总量（104吨）
10.35
41.34
51.69
电厂使用比列（%）
90
19.4
33.5
来源所在地
某县各乡镇
某县各乡镇
某县各乡镇
2.3生物质燃料用量及运输
考虑到生物质燃料全年供应的季节不一致性，生物质原料的水份不能严格控制等因素，计算生物质燃料用量时，低位发热量统一按14MJ/kg取值计算。
本项目装机规模为20MW，年运行时间按6000小时计，生物质燃料用量见表2.31。
表2.31电厂生物质燃料用量表
用量
类别
小时用量
（t/h）
日用量
（t/d）
年用量
（t/a）
备注
1×4MW气化炉
稻壳
6.914
152.108
41484
稻草
7.608
167.376
45648
混合燃料
7.217
158.774
43302
4×4MW气化炉
稻壳
27.656
608.432
165936
稻草
30.432
669.504
182592
混合燃料
28.068
617.506
173208
注：
⑴年运行小时按机组额定负荷下6000小时计；日耗量按22h计算。
⑵混合燃料中稻草比例为46.4%、稻壳比例为53.6%。
本项目位于某县草堰口镇西面，厂址附近公路交通十分方便，东有204国道，南有堰洪路，本项目所用生物质燃料拟全部采用汽车运输。
3电力系统
3.1电力系统概况
3.1.1某县电网现状
某市电网位于省电网的东北部，是省电网中的重要组成部分。
某县电网是某市电网的重要组成部分，主要为220/110/35/10kV四级电网。
作为受端网络，主要依托220kV堡变电所从网上获得电力。
电网最高电压等级为220kV，有三条220kV线路与堡变电所220kV母线联结，并与某市、市电网联结一起；110kV电网目前以220kV堡变为中心呈辐射状，35kV电网以220kV、110kV变电站为中心已初步形成南、北两个环网架构。
110kV变电所分布在县域北部、中部及南部，电力主要通过110kV和35kV网络来分配；县域的南部及北部电压等级为35kV，县城城区是110/35kV并存。
某县城共有10kV公用线路20条，其中形成联络的线路16条，单辐射线路4条，线路总长162km；配电变574台，容量155010kVA，其中公用配电变262台，公用配电变容量87040kVA。
截至2005年底，某县共有220kV变电站1座，主变2台，总容量为240MVA，无功总容量为14.4MVar；110kV变电站4座，主变5台，总容量为157.5MVA，无功总容量为20.9MVar；35kV变电站13座，主变23台，总容量为165.95MVA，无功总容量为15.12MVar。
某县高压配电网线路总长度为245.557km，其中110kV线路7条，总长度68.35km，35kV线路20条，总长度177.207km。
3.2电源建设及电力电量平衡
3.2.1电源建设
某县2004年底装机容量为30MW，县发、供电不能自我平衡。
现有110kV上网电厂一座，即森达热电厂，位于某县城北面堡变电所东面，装机容量为2×15MW，通过两回110kV线路接至堡变。
本项目总装机容量为20MW，在正常运行方式下，扣除厂用电，盈余电力将送至电网。
3.2.2电力电量平衡及分析
电力平衡是指为满足各规划年电力负荷的要求，对各规划年所需变电容量进行估计。
根据负荷预测结果，预计2010年10kV负荷总计265.9MW，按照35kV及110kV等级容载比1.8～2.2计算，需变电容量479～585MVA，与现状情况相比需新增变电容量279～385MVA；2020年10kV负荷总计600.6MW，按照35kV及110kV等级容载比1.8～2.2计算，需变电容量1081～1321MVA，与现状情况相比需新增变电容量881～1121MVA。
某县110（35）kV电网“十一五”规划所需主变容量见表3.2-1：
表3.2-1某县110（35）kV电网“十一五”规划所需主变容量
单位：
MW、MVA
项目
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2015
2020
地区最高供电负荷
125.7
149.8
178.4
204.6
237.3
265.9
428.2
600.6
需110（35）kV变电容量（容载比为1.8）
226
270
321
368
427
479
771
1081
需110（35）kV变电容量（容载比为2.2）
277
330
392
450
522
585
942
1321
接入220kV及以下电网装机容量
30
30
48.4
48.4
48.4
48.4
48.4
48.4
平衡结果表明某县用电负荷增长较快，从系统受进电力是该地区最主要来源。
3.3电厂在地区电网中的地位和作用
本项目位于某县东北部的草堰口镇工业集中区，建设规模为20MW。
电厂综合厂用电率为9%，扣除厂用电后，供电出力约为18.2MW。
该项目计划2009年2月建成投产。
该项目所在的某县2004年总负荷约103.0MW，2007年左右将达186.0MW，2010年将达约299.9MW。
110kV冈西变电所位于某县东北部，距离草堰口镇约7.0公里，位于本项目厂址西南方向约6.5公里处。
现有1台主变，容量为31.5MVA。
本项目电力如接入110kV冈西变，则电力全部在某县消纳，并可提高冈西变主变的可靠性。
3.4接入系统方案
根据盐供电发展[2007]322号《关于印发<某生物质发电项目接入系统设计审查意见>的通知》，本工程接入系统方案为：
即拟建的某生物质发电厂本工程安装36台500kW燃气发电机组和4台500kW汽轮发电机组，接入系统电压为110千伏，通过新建单回110千伏线路接入110千伏冈西变，冈西变需将110千伏桥接线改造成110千伏单母线接线及新增相应的一、二次设备等，新建上网线路长约8公里，导线采用LGJ-185，地线采用GJ-50。
由于其单线接入系统，为确保其安全运行，电厂必须增设紧急备用电源，具体接入方式在初步设计中论证确定。
接入系统图见附图3-4-1。
附图3-4-1电厂接入系统方案
4主机方案选择
4.1技术方案选择
本项目依托中科院能源研究所的生物质气化发电技术，在技术上具有三方面特点：
①技术有充分的灵活性。
由于生物质气化发电采用燃机并结合余热锅炉和蒸汽动力发电系统，所以生物质气化发电可以根据规模大小选用合适的发电设备，保证在任何规模下都有合理的发电效率。
这一技术的灵活性能很好地满足生物质分散利用的特点。
②具有较好的洁净性。
生物质本身属于可再生能源，可以有效地减少CO2、SO2等有害气体的排放。
而气化过程一般温度较低（大约在700～900℃），NOx的生成量很少，所以能有效控制NOx的排放。
③经济性。
生物质气化发电的灵活性可以保证该技术在小规模下有较好的经济性，同时燃气发电过程简单，设备紧凑，使生物质气化发电技术比其他可再生能源发电技术投资更小。
本项目采用循环流化床气化技术和燃气燃机发电系统，并增设余热锅炉和蒸汽动力发电机组的余热利用发电系统，气化发电的流程图见下图。
生物质
气化炉
净化系统
燃机
发电机
余热锅炉
蒸汽轮机
发电机
该方案的基本原理是把生物质转化为可燃气，再利用可燃气推动燃气发电设备进行发电。
它既能解决生物质难于燃用而又分布分散的缺点，又可以充分发挥燃气发电技术设备紧凑而污染小的优点，所以是生物质最有效最洁净的利用方法之一。
该气化发电过程包括四个方面：
①生物质气化。
把固体生物质转化为气体燃料；②燃气净化。
气化出来的燃气都带有一定的杂质，包括灰分、焦炭和焦油等，需经过净化系统把杂质除去，以保证燃气发电设备的正常运行；③燃气发电。
利用燃气燃机进行发电；④余热发电。
为提高发电效率，通过增加余热锅炉和蒸汽轮机，利用燃气燃机的高温排气进行发电。
4.2主机技术参数确定
4.2.1主机方案配置
本项目采用生物质气化发电技术，气化炉采用流化床气化炉，发电设备采用燃气燃机并配套余热利用系统。
主机配置方案拟为：
4×4MW流化床气化炉+36×500kW燃气燃机和4×9.5t/h余热锅炉+4×500kW蒸汽动力发电机组。
本工程一次规划设计分两次实施。
4.2.2主机技术条件
（一）气化炉
型式：
流化床气化炉QD40
生产厂家：
中科能源公司
台数：
4台
热容量：
4MW
效率：
78%
（二）气体燃机组
本项目选用的气体燃机型式：
8300系列气体发电机组500GF10直列、四冲程、火花塞点火、8气缸。
台数：
36台
气缸直径及气缸数：
300mm/8气缸
额定功率：
500kW（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
额定负荷燃气消耗量：
11000kJ/kW.h
发电机型号：
TF500-10/1180电压：
400V
生产厂家：
淄柴华源气体机
（三）蒸汽动力发电机组
型号：
KB100-2
生产厂家：
待定
额定转速：
3000r/min
进汽压力：
1.27MPa
进汽温度：
饱和蒸汽
发电机型号：
待定
额定电压：
400V
额定功率：
500kW
数量：
4台
（四）余热锅炉
型式：
QCF19/500-9.5-1.6
生产厂家：
待定
额定蒸发量：
9.5t/h
额定蒸汽压力：
1.6MPa
额定蒸汽温度：
饱和蒸汽
锅炉效率：
＞75%
数量：
4台
5厂址条件
5.1厂址概况
5.1.1厂址地理位置
拟定厂址位于某县东北部的草堰口镇工业集中区，东临204国道，南靠某金龙发纸业及堰洪路，距离草堰口镇约1.0km，距离某县城约25.4km。
厂址北侧为堰南九组村，紧靠草堰河，水路交通运输方便。
厂址东侧的204国道穿越某县境西南东北方向，厂址南侧的堰洪路横贯东西向与204国道相连，厂址附近公路交通十分方便。
厂址电力出线四周场地开阔，与当地冈西110kV变电所接入方便。
5.1.2厂址自然条件
拟定厂址方案的地形、地貌自然条件基本相同，厂址四周均为种植水稻等农作物的农田区域，场地开阔，无其它名胜古迹、文物保护区、自然保护区、军用设施及地下压矿等影响建厂的不利条件。
厂址区域除征地外其他拆迁项目为数不多。
草堰河侧的堰南九组村共有居民民房882.9m2（按1：
2000地形图电子版统计计算）。
厂址场地自然标高2.8米，位于草堰岸，该河堤岸顶标高+3.20m，历史最高水位2.61米（50年一遇）。
区域局部有鱼塘水田及部分光缆通讯设施，35kV电力架空线路穿越厂址的西侧。
5.1.3厂址工程地质条件
参考厂址区相关项目工程地质资料，该区域场地属于北里下河相沉积平原，地层属性上为第四纪覆盖层，场地地基土层主要为粘土、淤泥、淤泥质粘土、粉质粘土。
厂址区域地震基本烈度为6°，场地不考虑液化。
地下水埋深距地表面距离历年最大为1.18m，历年最小为0.21m，历年平均为0.65m。
地下水对混凝土无侵蚀性。
建筑场地类别为Ⅲ类。
地基土层属中软场地土。
厂址地震安全性评价和地质灾害危险性评估报告，业主已委托相关的有资质的单位进行评估论证，作为下一阶段的设计依据。
5.1.4厂址水文气象
5.1.4.1水文条件
某县紧靠某市，素有“水乡”之称，境沟渠纵横，水网密布。
县共有大、小河流600多条，其河37条。
某县地处北里下河地区的腹地，属淮河水系。
全县水系取射阳东流入黄海。
本项目周围水文水系见附图5-1-1。
附图5-1-1项目所在地周围水文水系图
厂址附近的草堰河水文情况如下（供参考）:
1）河面宽度40m；
2）河床底宽18m；
3）河床底标高-1.20m；
4）堤顶宽度2.0m；
5）最高水位2.61m（50年一遇）；
6）警戒水位1.80m；
7）正常水位1.10m；
8）最大流量43.1m3/s。
5.1.4.2气象条件：
某市处于亚热带向暖温带的过渡区，厂址区属于北亚热带北缘，季风气候较显著，四季分明，常年主导风向为东南风，冬季多吹偏北风，夏季多
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