华润雪花啤酒沼气利用可研报告.docx
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华润雪花啤酒沼气利用可研报告
Preparedon24November2020
华润雪花啤酒沼气利用可研报告
华润沈阳雪花啤酒有限公司沼气利用可行性研究报告
一、概述
1、项目名称
华润沈阳雪花啤酒有限公司沼气综合利用
2、项目地点
沈阳市苏家屯区雪莲街159号
3、公司简介
华润沈阳雪花啤酒有限公司新厂址位于苏家屯区雪莲街南端,2008年年初试车生产,2008年9月27日新厂正式投入生产,新厂区面积相当于近百个足球场,产能相当于10个普通啤酒厂,占地总面积46万平方米,年设计生产能力达到100万千升,员工1500人,工程分两期建成。
二、生产现状
华润沈阳雪花啤酒有限公司年生产能力70万千升,其中夏季生产能力2500千升/d,冬季生产能力1700千升/d,日产废水量5000-6000/d(按生产一吨啤酒产生吨废水进行计算,年产废水136万Nm3/a),CODCR=2000mg/L,BOD5=30mg/L,沼气热值5200大卡/m3,废水生产主要来源于麦芽车间、酿造车间和包装车间,这些生产废水中含有大量高强度的有机污染物,污水处理技术采用美国进口设备和技术,污水处理达标排放后,产生大量的沼气,沼气产生的工艺采用厌氧活性污泥处理技术,IC反应器为两座立式污水储罐,产生的沼气通过电子自动点火火炬燃烧,不进行回收处理。
三、现场调研情况分析
根据现场调研数据,每立方米废水能产生1标准立方米沼气进行换算,年产沼气量136万Nm3,夏季每天产生沼气5000-6000Nm3,冬季每天产生沼气2000-3000Nm3,按沼气中甲烷含量60%计算,使用燃气内燃机发电每立方米沼气可发电,根据沼气量大变化情况和燃气内燃机特性,选择1台350KW内燃机发电机组,年最大发电量可达260万千瓦时。
华润沈阳雪花啤酒有限公司每生产1千升啤酒耗电48千瓦时,年耗电3360万千瓦时,每度电元,每年用电费用1948万元,如果采用沼气发电,每年可节约%的用电费用。
华润沈阳雪花啤酒有限公司每生产1千升啤酒需要工业用汽量吨,冬季取暖每天用汽量200-300吨,蒸汽参数均为,160℃,年使用蒸汽量约23-24万吨,这些用汽全部由外部热源厂提供,苏家屯区蒸汽价格按178元/吨计算,年使用蒸汽费用4000万元。
如果产生的沼气不用来发电,而是经过燃气锅炉燃烧供汽,夏季每小时产气量210-250Nm3/h,冬季每小时产气量85-125Nm3/h,估计约每小时蒸发量3吨的燃气锅炉完全满足要求。
工业用汽量每年需要19万吨蒸汽,采暖用汽4万吨,按燃气锅炉夏季每小时产生蒸汽2吨,冬季每小时产生蒸汽1吨计算,每年可提供蒸汽万吨,回收的热量可以满足部分冬季供热要求。
四、投资分析
(一)发电设备及附属系统设备投资
1、本世纪以来,国内许多的设备制造厂家已经推出了一系列的内燃机,可以使用像污水沼气这样的低压低热值气体来发电,如果选择合适的沼气发电机组,每标准立方米沼气大约可以产生~2KWH的电能,发电装置热效率约为30%~35%,内燃机的高温尾气热量还可以进行回收,副产低压蒸汽、热水或用于空调机组。
如今,除区以外,我国内地其他所有省市区均建设了大中型沼气发电项目,仅2009年,获得批复的沼气发电CDM项目就有28个,其中大多数为垃圾填埋场的沼气发电项目,部分为养殖场发电及工业废料(酒精厂)发电项目。
除这些较大的项目申请了CDM项目外,国内还有众多小型沼气发电工程。
目前,国内很多废水厌氧处理的沼气,CH4含量在50-60%之间,如果选用合适的沼气发电机组,每方沼气可发电度,而如今很多企业为节省投资,上容量小的机组,每方沼气只能发度电。
以17000m3/天,热值为25MJ/m3沼气为例,每方沼气发度电的机组比每方沼气发度电的机组每年少发300多万度电。
沼气中杂质含量如Si、HS等应控制在一定的范围内,沼气的温度为10~60℃,压力为0~5kpa,具体见沼气的气质要求,一般禽畜粪厌氧处理的沼气都能满足发电的气质要求,污水处理沼气需要脱硫等处理,垃圾填埋沼气需要脱水等处理。
沼气用于发电的基本流程为:
厌氧反应器→沼气稳压罐→过滤→脱水→脱硫→计量→阻火器→发电机组
沼气工程工艺流程
该技术已成熟并工业化,在部分啤酒厂已经有安装投入使用的实例。
根据夏冬季沼气产气量的不同,并结合每标准立方米沼气大约可以产生~2KWH的电能,建设一套150KW和一套300KW的发电机组,在气量大时,开两台机组,气量小开其中一台机组。
其中净化系统投资(含压缩机)约240万元,发电机组投资约200万元,发电机输配电及安装投资约30万元,土建部分投资120万元,管道、保温及其它辅助系统投资100万元,净化系统设备及发电机组安装费用约100万元,设计费总30万元,税金(%)约28万元,年运行费用(元/千瓦时)约60万,预计总投资在870万元。
总投资估算表
序号
设备名称
数量
金额(万元)
备注
1
净化系统(含压缩机)
1套
240
2
发电机组
1套
200
3
发输配电设备及安装
1套
30
4
保温及其他辅助系统设备
2
100
5
净化系统设备及发电机组安装
1
100
6
土建
1
120
7
设计费
1
30
其他费用
20
8
税金
%
30
合计
870
年运行费用
60
采用本方案,预期总收益计算如下:
总沼气气量:
1,360,000Nm3/a
发电效能:
2KWh/Nm3
年最大发电量:
260万KWh
电单价:
元/KWh
年收益:
1,500,000元
投资回收期:
870/(150-60)=年
2、技术风险
该工艺以厌氧消化工艺技术为核心,厌氧发酵处理产生沼气用于电力生产,是一项已经成熟的工艺技术。
热电联产的沼气发电技术在欧洲已有1000多处示范工程在正常运行,在中国也有不少成功实例,发电设备与配套技术成熟,不存在技术障碍。
综上所述,该项目所采用的厌氧消化处理工艺技术是一项已经运用的成熟工艺,从技术角度而言无风险。
3、政策风险
由于国内环境污染的日趋严重,环境保护已日益成为各地政府急需解决的主要问题,政府和普通人群的环境保护意识也逐渐加强。
随着可再生能源法的颁布和实施,对于如啤酒废水厌氧处理这类既能消减污染物,又能产生沼气生产电力能源的项目,国家和各地政府必将给予大力支持。
根据目前的情况,国家已经在上网电价等方面给予优惠,并且在现在和将来都将一直大力支持和鼓励此类企业的投资与建设。
因此,该项目的建设并不存在国家政策调控的政策风险,而属于国家政策支持与鼓励建设的项目。
4、财务风险
项目的投资回收期为年,项目投资收益率在%【(150-60-150×%)/870】左右,稍高于行业基准收益率,项目的财务风险不可控,风险较大。
(二)燃气锅炉投资
1、沼气用作锅炉燃料产生蒸汽投资分析
上世纪90年代后期,因为沼气发电的技术还不十分成熟,也有一些公司采用了将沼气送入燃煤锅炉燃烧的方法来回收能源。
这种方法只需要在现有的锅炉炉膛中增加一套燃烧装置,再对锅炉进行一些调整就可以了。
投资很少,但经济效益依然十分可观,在采用新式燃气锅炉后,锅炉热效率明显提高,如果尾部再安装一台烟气余热回收装置,回收的余热用来给发酵罐或者锅炉给水加热,就会将部分随烟道排出的热量回收回来。
根据沼气锅炉厂家沼气蒸汽锅炉选型参数表,参照华润雪花啤酒有限公司IC反应器冬夏季节每天产生的沼气量,拟设计1台2t/h和1台1t/h的锅炉(或者2台h的燃气锅炉),冬季产气量小时,只运行一台锅炉,夏季产气量大时,运行2台锅炉,其中2台锅炉系统设备投资约70万元,土建投资约20万元,电缆及槽盒等辅助安装材料约15万元,设备安装费约30万元(含系统组态),工程管理费约10万元,设计费10万元,其他费用10万元,税金(%)约6万元,总投资约171万元。
总投资估算表
序号
设备名称
数量
金额(万元)
备注
1
2t/h锅炉系统设备
1台
45
2
1t/h锅炉系统设备
1台
25
3
电缆及槽盒等辅助材料
1套
15
4
土建投资
2
20
5
安装工程费
1
30
6
工程管理费
1
10
7
设计费
1
10
其他费用
10
8
税金
%
6
合计
171
年运行费用
50
含水电费人工维护维修费用
如果将沼气用于锅炉燃烧,相关计算如下:
沼气总燃烧值:
5200×1360000=×109kcal
沼气锅炉设计热效率:
89%
预计夏季7个月生产蒸汽量:
2×24×30×7=10080t
预计冬季5个月生产蒸汽量:
2×24×30×5=7200t
全年预计生产蒸汽量约:
17280t
年收益:
17280×90=1552000元(1吨蒸汽按90元计算)
投资回收期:
1710000÷(0)=年
2、技术风险
该工艺以厌氧消化工艺技术为核心,厌氧发酵处理产生沼气用于沼气锅炉燃烧产生蒸汽,是一项已经成熟的工艺技术。
IC反应器产生沼气经过净化脱硫后送去锅炉燃烧室燃烧,相关的环保锅炉燃烧配套技术成熟,不存在技术障碍。
综上所述,该项目所采用的厌氧消化处理工艺技术是一项已经运用的成熟工艺,从技术角度而言无风险。
3、政策风险
由于国内环境污染的日趋严重,环境保护已日益成为各地政府急需解决的主要问题,政府和普通人群的环境保护意识也逐渐加强。
随着可再生能源法的颁布和实施,对于如啤酒污水厌氧处理这类既能消减污染物,又能产生沼气生产蒸汽能源的项目,国家和各地政府必将给予大力支持。
因此,该项目的建设并不存在国家政策调控的政策风险,而属于国家政策支持与鼓励建设的项目。
4、财务风险
项目的投资回收期为年,项目投资收益率在50%【()/171】左右,远高于行业基准收益率,项目的财务风险可控,风险不大,项目可行。
(三)燃气锅炉加热管换热器方案
在方案二的基础上,去除锅炉尾部的烟囱,代替安装一台热管换热器,回收锅炉尾部烟气中的余热。
沼气蒸汽锅炉设计排烟温度约为200℃,设计烟气量约2000Nm3/h,热管换热器在1吨左右,即在方案二的基础上,造价提高万元左右。
投资回收期年左右,与方案二相比,变化不大。