锅炉掺烧生物质燃料改造工程项目可行性研究报告.docx
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锅炉掺烧生物质燃料改造工程项目可行性研究报告
锅炉掺烧生物质燃料改造工程项目
可行性研究报告
1概述
1.1项目概况及编制依据
1.1.1项目概况
项目名称：
锅炉掺烧生物质燃料改造工程
建设单位：
建设地点：
项目负责人：
可行性研究编制单位：
XX省冶金设计规划院
单位资质：
工程咨询甲级
项目负责人：
生产规模：
节约标准煤
1.1.1.1项目法人概况
XX是中港合资企业，于1994年由XX集团有限公司合资设立。
公司注册资本为8500万人民币，始建于1988年，现已建设成为一个拥有固定资产五个多亿，集发电、供热为主体，灰渣综合利用、多种经营共同发展的现代化地方热电联产企业。
公司主营范围：
发电、供热、水泥、水泥制品、复合肥料、增钙高效灰、增钙复合灰、增钙渣粉和复混肥料及煤炭生产、房地产等。
现有员工1329人，占地面积25万平方米。
总装机容量72兆瓦。
年发电量3.6亿千瓦时，供工业蒸汽25万吨，供暖面积410万平方米。
XX包括XX热电厂和XX公司两部分。
本工程系XX公司的2×75t/h循环流化床锅炉+2×35t/h链条炉的燃料供应系统及相关工艺系统，包括生物质造粒车间，储存中转运输系统，稻壳储存运输系统及相关的电气，土建施工设计改造项目。
1.1.2编制依据
1）XX公司与我院签订的可行性研究设计合同;
2）关于XX公司锅炉掺烧生物质燃料改造项目建议书；
3）《小型火力发电厂设计规范》；
4）国家发展改革委员会关于印发《可再生能源发电有关管理规定》的通知，发改能源〔2006〕13号；
5）XX热电厂设计资料。
1.2研究范围
按照可行性研究报告内容深度的规定，本阶段可行性研究工作的范围：
1）燃料供应系统；
2）厂址总平面布置；
3）项目投资估算及经济分析；
不属于本可研范围的有关的项目
1）锅炉燃烧系统改造；
2）燃料收集站设计；
3）燃料改变后环境影响评价；
1.3XX区概况
1.3.1地理位置
XX区位于XX省南部，处在XX市区东南28.4公里处。
地址坐标为东经126°24′00″~127°39′00″北纬45°12′00″东北以蜚克图河、舍利河为界，与宾县相邻，东南与尚志市接壤，西南与五常市比邻，西与双城市为邻，西北与XX市区连接，北至松花江南沿，与呼兰区隔江相望。
阿什河由南而北纵贯XX区中部，某铁路从西北向东南方向斜穿境内，301国道、哈同（同江）、哈五（五常）等数条国道和省级干道穿境而过。
XX区人民政府位于XX区中部、阿什河西岸的XX市区。
XX区基本地貌为“六山一水三分田”，东部山区峰峦叠嶂，西部平原坦荡如砥。
全区幅员面积2814平方公里，其中市区面积56.54平方公里。
下辖5乡11镇，5个街道办事处，总人口65.2万，其中非农业人口是24.6万。
XX区，是一座有着悠久历史和丰富文化底蕴的名城。
公元1115年，女真人杰出首领完颜阿骨打在这里建立了声威显赫的大金帝国，历经4帝38年，史称金上京会宁府。
XX区交通发达。
301国道、哈同、哈五等数条国道和省级干道穿
境而过。
某铁路横贯东西，构成了XX经济发展的动脉。
XX区是国家500个商品粮大县之一。
XX地处张广才岭与松花江平原的缓冲地带，土质肥沃，物产富饶。
近年来，XX相继荣获“中国大米之乡”、“中国大蒜之乡”等称号。
农业步入了小农户、大基地、小品种、大产业、小商品、大市场、小投入、大产出的特色效益型良性发展的轨道。
XX区工业基础雄厚，是XX省的工业重镇。
市内有亚洲最大的自动继电保护装置生产企业，被誉为“中国继电保护发祥地和摇篮”；有国家大型化纤联合生产企业，有国内啤酒行业的龙头企业青岛啤酒集团（XX）有限公司；有东北地区白酒行业排头兵企业玉泉酒业集团、龙江龙股份有限公司；有XX省最大的冶金生产联合企业西林钢铁集团XX钢铁有限公司；有全国优秀外商投资企业、XX创人均利税最高的工业企业中英合资马利酵母有限公司。
建材工业是XX的又一支柱产业，现已探明金属、非金属、稀有元素矿产共25个矿种，地质储量达25亿立方米以上，建筑石、石灰石、大理石、水泥产量在全省名列前茅，是XX的建材工业基地。
能源工业是XX的新兴产业，以XX为龙头，企业自备电厂为依托，实现了热电联供，产生了巨大的经济效益和社会效益。
目前XX已有4户上市企业，在XX中小城市中绝无仅有。
XX区气候属寒温带大陆性气候，有关气象资料如下：
年平均温度
3.4℃
极端最低气温
-40℃
极端最高气温
36.5℃
采暖日平均温度
-9.5℃
采暖天数
179天
全年主导风向
西北风
年平均降水量
518.5mm
最大年降水量
754.8mm
最小年降水量
383.5mm
无霜期
135～140天
最大冻结深度
1.85m
地震烈度
6度
XX区是全国粮食生产主产区之一，全区生物质燃料总量为86.03万吨，主要包括秸秆、枝条、稻壳等生物质燃料。
在拟建发电厂为中心的30公里半径内，生物质产量为40万吨。
随着农民经济收入的增加，生活质量的提高，居民生活用生物质燃料量明显下降。
XX区政府高度重视粮食产业，并会在“十一五”期间，引进大型水稻、大豆等农副产品加工企业，围绕畜牧用粮和工业用粮，规划建设优质粮食生产基地，进一步扩大粮食生产规模，引导农民增加优质水稻等粮食作物面积，从而带动全市稻草、稻壳产量的快速增长。
综上所述XX区燃料总量在今后不断的发展过程中会有一定量的增长幅度，可以供应热电厂使用。
1.4技术改造的目的和必要性
XX公司是XX市XX区的第二热源。
主要负责城区东部的供热及附近各企业的工业用汽。
现有2台75t/h循环流化床锅炉和2台35t/h链条锅炉，对其进行燃烧生物质改造，其必要性有如下几方面
1）我国不可再生资源主要以石化燃料为主，随着国民经济快速发展，能源消耗迅速增长，资源日益耗尽。
利用可再生资源已是国民经济可持续发展的重大课题。
2）农作物秸秆、稻壳、枝条等生物质都是可再生资源，其发热量相当于标煤的1/3，我省是农业大省，XX是农业区，生物质资源量丰富，可收集量可满足金京热电公司四台锅炉掺燃生物质的需要量。
3）掺烧生物质燃料可减少污染物排放量，根据有关资料介绍各种能源燃料燃烧污染物排放量见下表：
能源种类
CO2（mg/m3）
SO2（mg/m3）
NOX（mg/m3）
农作物
17～27
0.07～0.16
1.1～2.5
煤炭
955
11.8
4.3
石油
8.8
14.4
40
天然气
430
0.5
本工程掺烧生物质可减少SO2、排放量629吨/年可减轻电厂排放物对环境的污染，改善居民的生活环境。
4）农业秸秆除一部分还田做饭取暖用途外，剩余部分就是焚烧，造成严重空气污染，降低空气能见度，影响航空及高速公路通行。
充
分利用秸秆稻壳，还可以增加农民收入。
稻壳到厂价按160元/t计算，生物质散料按240元/t计算，每年可增加当地农民收入2560.55万元。
5）电力工业是国民经济发展的重要基础，电力项目建设对自然燃料资源开发与生态环境的影响重大，抓好节约资源，保护环境，是社会经济持续发展的必要条件。
综上所述，充分利用XX区丰富的生物质资源，实现生物质资源化、无害化，是对现有能源结构的有益调整和补充，XX金京分公司锅炉掺烧生物质燃料改造项目是集环保、节能、经济效益和社会效益为一体的节能减排工程。
对促进当地循环经济建设，创建资源节约、环境改善，增加广大农民收入，推动XX地方经济发展，都具有十分重要的意义。
因此，该项改造工程是可行的也是必要的。
1.5主要设计原则
1.5.1本工程对2台35t/h链条锅炉、2台75t/h循环流化床锅炉燃料供应系统掺燃生物质进行改造。
1.5.2电厂利用生物质能发电、供热，机组带基本负荷。
机组年利用小时数5143小时。
1.5.3按原厂区总平面布置增设封闭式生物质散料储料场、稻壳储存仓及造粒车间设计。
1.5.4生物质燃料采用公路运输，燃料系统按2台35t/h锅炉和2台75t/h锅炉最大消耗量45t/h设计。
1.5.5物料输送系统控制接原有燃煤输送控制系统。
1.6节能效果及主要技术经济指标
本工程对2台35t/h链条锅炉、2台75t/h循环流化床锅炉燃料供应系统掺燃生物质进行改造。
并配备一整套制造生物质颗粒的生产线、料仓和输送系统，保证锅炉的燃料供应。
项目总投资为2293万元，其中建设投资2206万元，流动资金87万元。
年均节约标准煤为93800t。
项目年均销售税金及附加26.42万元，年均增值税264.18万元，年均息税前利润（EBIT）1350.32万元，年均利润总额1350.32万元，年均所得税337.58万元，年均净利润1012.74万元，投资回收期2.94年。
2供热热负荷
2.1供热现状
XX区现有热电厂两座，一座为XX，安装五台75t/h旋风炉，配三台15MW及一台6MW汽轮发电机组。
另一座为XX公司，XX公司原为XX糖厂自备电站，原XX糖厂自备电站于1997年改建为XX区的第二热源，1999年由XX兼并，更名为“XX公司”。
目前XX公司对外供暖面积为123.8万平方米。
XX公司运行的主设备现状为2台35t/h中温中压参数（正转炉排）链条锅炉，2台75t/h中温中压循环流化床锅炉；1台6MW中压参数背压式汽轮发电机组和1台15MW中压参数双抽式汽轮发电机组。
目前，XX公司在采暖期2台机组全部运行，非采暖期只运行1台15MW机组，另一台6MW机组停运。
2.2规划热负荷
根据现在的热负荷调查材料表明，原由XX公司提供生产用汽的两家热用户：
XX马利酵母有限公司、XX酿酒总厂XX粮食深加工厂，
其中XX酿酒总厂XX粮食深加工厂已停供。
XX公司只负责向XX马利酵母有限公司供汽。
2.3设计热负荷
此次锅炉上料系统改造，保持锅炉的热工性能参数不变，由此，并不影响汽机的性能、参数，因此XX公司供热范围及规模仍维持原规划，XX公司原规划集中供热负荷见表2-1。
XX公司原规划集中供热负荷表表2-1
年份
热用户
2008
2009
2010
2011～2020
供暖面积（万平方米）
123.8
144.9
166
190
庆云站用汽量（t/h）
30
30
30
30
XX马利酵母有限公司（t/h）
70
70
132
132
2.3.1综合采暖热指标
根据XX公司已有集中供热区域供暖的实际情况，依据生物质热电厂供热范围内的各类建筑物面积所占比例和《城市热力网设计规范》（CJJ34－2002）中推荐的采暖热指标，选择其采暖热指标，详见表2-2。
采暖综合热指标选择表表2-2
建筑物性质
所占比例（%）
热指标选择（W/m2）
住宅
69.82
56
办公、学校
18.3
70
商服
9.45
68
医院及幼托
1.2
70
工厂及影院
1.23
90
依据上述原则，将表2-2加权平均后，确定采暖的综合热指标为60.28W/㎡。
根据国家“十一五”对节能建筑的要求，在建、拟建节能建筑物综合热指标为53W/㎡。
但规划的供热建筑大部分为现有建筑，而且新增建筑中节能型建筑比例较少，故采暖热指标按60W/㎡选取。
2.3.2设计采暖热负荷
XX区冬季采暖期180天，4320小时；室外计算温度-26℃；室内计算温度18℃；采暖期室外平均温度：
-9.5℃。
由此可计算出XX公司在规划各时期内的设计采暖热负荷。
2.3.3.1近期规划采暖热负荷
XX公司近期（2008年～2010年）规划采暖总建筑面积为166万平方米，采暖热指标60W/㎡，其设计热负荷为：
最大采暖热负荷：
99.6MW
平均采暖热负荷：
62.3MW
最小采暖热负荷：
29.4MW
全年采暖热负荷为：
1500000GJ/a
2.3.3.2远期规划采暖热负荷
XX公司远期（2011年～2020年）规划采暖总建筑面积为190万平方米，采暖热指标60W/㎡，其设计热负荷为：
最大采暖热负荷：
114.0MW
平均采暖热负荷：
71.25MW
最小采暖热负荷：
33.63MW
全年采暖热负荷为：
1950000GJ/a
2.4采暖热负荷延续曲线
2.4.1热负荷延续时间按《热电联产项目可行性研究技术规定》推荐的近似公式计算，计算结果见表2-3。
不同室外气温下的延续时间表表2-3
室外温度℃
-26
-22
-19
-16
-13
-10
-7
-4
-1
2
+5
延续时间h
120
560
934
1331
1727
2139
2559
2985
3417
3854
4296
2.4.2在近期、远期规划采暖供热中，XX公司在不同室外气温下所需提供的采暖热负荷见表2-4、2-5
近期规划采暖热负荷延续表表2-4
室外温度℃
-26
-22
-19
-16
-13
-10
-7
-4
-1
2
+5
热负荷MW
99.6
90.6
83.8
77.0
70.2
63.4
56.6
49.8
43.0
36.2
29.4
延续时间h
120
560
934
1331
1727
2139
2559
2985
3417
3854
4296
远期规划采暖热负荷延续表表2-5
室外温度℃
-26
-22
-19
-16
-13
-10
-7
-4
-1
2
+5
热负荷MW
114.0
103.6
95.9
88.1
80.3
72.6
64.8
57.0
49.2
41.5
33.6
延续时间h
120
560
934
1331
1727
2139
2559
2985
3417
3854
4296
2.5生产用蒸汽热负荷
原规划期生产用汽热负荷表2-6
用汽单位
用汽参数
小时最大用汽量（吨/小时）
小时最小用汽量（吨/小时）
小时平均用汽量（吨/小时）
绝对压力（兆帕）
温度
（摄氏度）
马利酵母公司
0.8～1.0
180
132
70
101
根据用汽参数和用汽量，考虑7％的管道热损失与泄漏损失，则供汽量为：
1）原规划期年供汽量60.5万吨/年～114.05万吨/年
2）原规划期蒸汽年供热量170.97万吉焦/年～323.58万吉焦/年
3电力系统
3.1电力系统现状
3.1.1XX电网
XX电网是XX电网的组成部分之一。
现运行220kV变电所二座，即阿南变电所及XX一次变。
XX一次变主变容量153（63+90）MVA，其220KV出线两回，由阿南变电所两回LGJ-400/12千米供电，66kV出线6回，分别为阿钢线（两回），阿铜线，阿涤线及阿前线（两回）。
阿南变主变容量，由220kV哈东变供电，阿南变电所“II“入五哈线运行。
五哈线全长120.6kM，导线型号ACSR-200。
阿南变电所66kV出线9回，分别为阿背线，阿尚线，阿小线，阿南-城南线（两回），阿南-城西线（两回），阿南-岁宝线及阿南-阿钢线。
3.1.2XX公司
XX公司隶属XX，XX公司现有装机一台6MW和一台15MW发电机组，发电机出口电压均为6KV，两台机通过一台20000kVA6.3/66kV升压变压器升压为66kV后，电厂通过66kVLGJ-240/3.5千米一回线接入岁宝热电厂66kV新设间隔，接入阿南一次变。
XX与国家电力系统接入系统方式有两种，一种是电站双回10kV电缆接入220kVXX一次变（其中电站甲线YJLV22-3X240，电站乙线YJLV22-2X240，线路长约700米），另一种是电站一回66kVLGJ-400/8千米接入220kV阿南变电所。
3.2电力负荷预测
XX公司在做两台35t/h锅炉和两台75t/h锅炉的改造过程中，对电力负荷已经进行了预测，此处从略。
3.3电力平衡
根据电力负荷预测，有关单位已经进行了电力平衡统计，此处从略。
3.4XX公司接入系统
3.4.1XX公司现有规模
由于XX区城市集中供热的需要，XX公司已完成6MW机组一台和15MW机组一台的改建任务，同时预留再扩建一台15MW机组的条件，XX公司现有6MW机组一台和15MW机组一台为总装机容量21MW。
冬季XX公司直配最大负荷约6.2MW，最小负荷约4.5MW（含换热首站1.0MW及电厂厂用电2MW）左右，剩余电力电量需要上网。
3.4.2XX公司接入系统方案
3.4.2.1并网方案
6MW和15MW发电机出口电压均选用6kV，电厂两台发电机上网电量均经一台新建20000kVA6.3/66kV升压变压器升压为66kV后，经一回66kV线路至岁宝热电厂66kV配电段。
66kV导线截面选用LGJ-240，线路送入阿南一次变。
3.4.3接入系统二次部分
3.4.3.1系统继电保护及自动装置
1）概况
XX公司#1机组6MW，#2机组15MW均经升压以66kV线路接入XX岁宝热电股份公司与系统联网。
66kV联网线路导线型号LGJ-240，亘长3.5km。
2）继电保护及自动装置的配置
继电保护及自动装置根据国家和部颁“规程”，“规范”，“导则”的有关规定，结合XX公司接入系统具体情况，继电保护及自动装置配置如下：
66kV联网线
66kV联网线配置全线速动的光纤保护（包括三段距离，四段过电流保护后备，三相一次重合闸，操作回路及交流电压切换回路），作为线路的主保护及后备保护。
采用检查同期或线路无压方式的三相一次重合闸方式。
发电机组
#1和#2机组配置一套低周低压解列装置。
3）主设备材料
光纤保护屏2套
解列装置1套
光缆3.5千米
3.4.3.2调度自动化
1）调度关系
XX公司由哈地调统一调度。
2）调度自动化现状
哈地调主站运行南京电力自动化研究所生产PEN-2000系统。
XX公司运行由沈阳长白计算机集团生产交流采样及远传装置，功能满足调度自动化要求。
3）远动信息配置
遥测：
（1）发电机组的有功功率，无功功率、电流，有功电度；
（2）主变高压侧有功功率，无功功率、电流，有功电度；
（3）66kV线路有功功率，无功功率、电流，有功电度；
（4）66kV母线电压。
遥信：
断路器位置信号
计费关口点：
发电机出口
4）远动设备配置
（1）远动机；
（2）设置二块关口表及一套数据采集装置；
（3）哈地调软件。
3.4.3.3系统通信
1）调度关系
XX公司接受地调的指挥。
2）通信现状
目前，XX公司至XX一次变电所有音频电缆（20对）。
3）通道组织
XX公司对地调的通道原有的音频电缆经阿一变转接至哈地调。
现有通道满足调度要求。
3.4.3.4其它
通信设备均放在主控制室，不设专用通信机房。
4生物质燃料资源
4.1燃料来源
针对我国当前能源较紧缺的现状，小火力电厂推行能源多样化。
积极开发可再生能源，符合我国能源开发利用政策，是一件利国利民的大好事。
计划改造的岁宝热电金京分公司地处XX市XX区，该区及周边各县，是XX省农作物高产区之一，是水稻、玉米主产区。
有丰富的生物质资源。
因此，本工程拟改变电厂单一燃煤的燃烧方式，实现以燃烧生物质颗粒、稻壳为主，燃煤为辅的综合利用型生物质发电厂。
本改造工程完工后，可减少能源消耗，减少煤烟对周边环境的污染，对增强企业的活力，促进XX区的经济发展具有十分重要的意义。
4.2电厂燃料消耗量
本工程改造项目为2台35t/h链条炉和2台75t/h循环流化床锅炉。
改造前，4台锅炉每年耗煤达16.5万吨。
经改造后，每年可消耗生物质燃料18.98万吨。
本改造工程完工后，燃料供应系统最大供应量可满足4台锅炉满负荷正常运行。
即每小时应输送稻壳6.7吨，生物质颗粒16.7吨，原煤3.3吨。
日供应量约为稻壳160吨，生物质颗粒400吨。
4.3生物质燃料的来源
经考察，XX区及附近的双城、宾县、五常等市县为我省主要粮食产区之一，每年可产生大量的生物质燃料。
随着城区产业结构的不断优化以及农民生活水平的不断提高，秸杆、稻壳、枝条等农村居民生活所需燃料，逐渐被其它较先进的能源所替代。
因此，秋收后稻草和稻壳、枝条露天堆放，占地面积大，污染周边环境，且极易发生火灾。
现将生物质用于发电，变废为宝，这是一件一举多得的好事。
在以电厂为中心的30公里半径内，每年可产生生物质40余万吨，若其中的40%供应电厂，即可满足锅炉的燃料需求。
4.4生物质燃料的收集与储存
4.4.1建立厂外储料场
生物质燃料密度小，占地面积大且又易燃，电厂内不宜储存大量的生物质。
因此，拟将储料场按规划分散设在厂外。
厂外设9座生物质收购储存场。
设计每个储料场每年储存生物质燃料2万吨左右，则可满足电厂厂外储料的要求。
4.4.2厂外储料场的燃料收集
厂外储料场均按计划合理布设收购点，根据运营经验建立合理的规章制度，定时定量输送到电厂以保证发电厂对燃料的需求。
4.4.3燃料收购价格的确定
考虑到生物质收集、运输，仓储的特点，特别是区域化定向集中的特点，电厂稻壳收购价暂定为160元/吨，生物质颗粒收购价暂定为286元/吨。
其中要特别强调的是要加强生物质收购中的质量管理，以质论价，对燃料的质量（主要是水分、掺杂、腐烂等）应有严格的要求。
5机组选型及供热方案
5.1装机方案概况
电厂装机方案为：
275t/h循环流化床锅炉+235t/h链条式锅炉配115MW双抽式汽轮发电机组+16MW背压式汽轮发电机组。
该电厂主要负责向XX糖厂小区、庆云小区、通城小区、绿波小区等123.8万m2的供热及向XX马利酵母有限公司供工业蒸汽。
5.2主机参数
5.2.1锅炉2台
型式：
循环流化床锅炉
额定出力：
75t/h
过热蒸汽压力：
3.82MPa
过热蒸汽温度：
450℃
给水温度：
150℃
排烟温度：
144℃
锅炉效率：
83%
锅炉2台
型式：
链条锅炉
额定出力：
35t/h
过热蒸汽压力：
3.82MPa
过热蒸汽温度：
450℃
给水温度：
104℃
排烟温度：
164℃
锅炉效率：
80%
5.2.2汽轮发电机组
5.2.2.11#汽轮发电机组
1.主要技术数据
产品型号
B6-3.43/0.49
产品型式
背压式
额定功率
kW
6000
额定转速
r/min
3000
主汽压力
Mpa
3.43（绝对）
主汽温度
℃
435
最大进汽量
t/h
57.96
5.2.2.22#汽轮发电机组
1.主要技术数据
产品代号
D855
产品型号
CC12—3.43/0.98/0.490
额定功率
MW
12
最大功率
MW
15
额定转速
r/min
3000
额定进汽压力及变化范围
MPa
3.43+0.2-0.3（绝对）
额定进汽温度及变化范围
℃
435
额定进汽量/最大进汽量
t/h
56.5（113.5）/127
5.3主要
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