生物质发电和配套能源林基地建设项目建议书.doc

XX县生物质发电和配套能源林基地建设项目建议书XX县发展和改革局二O一二年十一月目录第1章总论3第2章项目建设的必要性和条件5第3章技术方案和设备方案8第4章投资估算及资金筹措18第5章效益分析18第6章市场分析19第7章生物质与煤的两种燃料特性对比分析20第8章结论与建议21第1章总论1.1项目名称XX县生物质能热电厂和配套能源林基地建设1.2项目背景近年来，由于农业机械化及农村生活水平提高，农村能源结构迅速改变，电、油、煤、液化气等化石能源使用比例不断上升，秸秆作为生活燃料和饲料的比例大量减少。随着化肥的大量使用，秸秆堆沤还田量也在大量减少。中国每年的秸秆生产量约6.5亿吨,2010年达到7.26亿吨，相当于约34亿吨标煤。薪柴和林业废弃物数量也很大。目前每年约有1亿吨以上的剩余农作物秸秆无法处理，不得不在田间直接焚烧，造成严重的大气污染。利用农作物秸秆发电，成本较低，具有很强的市场竞争力，而且具有产业规模。1.3项目简介生物质是传统的可再生资源，在工业革命以前，一直是支撑人类社会发展的主要能源。由于化石的出现，目前生物质能利用量已经很小。随着资源和环境问题的日益突出，生物质能利用又重新成为人类的选择，但利用技术将更加先进，生成的产品将可替代目前的电力、石油、天然气等所有现代能源。事实上，我国生物质资源主要集中在农村，开发利用农村丰富的生物质资源，可以缓解农村及边远地区的用能问题，显著改进农村的用能方式，改善农村生活条件，提高农民收入，增加农民就业，发展生物质发电，是构筑稳定、经济、清洁、安全能源供应体系，突破经济社会发展资源环境制约的重要途径。我国生物质能资源非常丰富，全国生物质能的理论资源总量接近15亿吨标煤。如果到2020年，生物质能开发利用量达到5亿吨标煤，就相当于增加15%以上的供应。并且生物质能含硫量极低，仅为3%，不到煤炭含硫量的1/4。发展生物质发电，实施煤炭替代，可显著减少二氧化碳和二氧化硫排放，产生巨大的环境效益。增加就业机会，开辟农业经济和县域经济新的领域。近年来国家大力提倡再生能源综合利用，并先后出台一系列政策，鼓励开发生物能源。我国作为秸秆生产大国，每年约有农作物秸秆10亿吨，由于种种原因没能得到很好的开发利用。开发利用农村丰富的生物质资源，可以缓解农村及边远地区的用能问题。1.4项目拟建用地规划占地300亩。1.5项目建设内容与规模XX县生物质发电项目总投资人民币约5亿元。主要建设内容为：投资人民币2.5亿元新建一座以农作物秸秆和薪炭林为燃料的25MW的生物质能热电厂，占地面积约300亩，以农作物秸秆和薪炭林为燃料，建成后年发电约1.68亿度；投资人民币2.5亿元，新建1015万亩能源林基地，为生物质电厂提供可靠原料供应。1.6项目建设年限建设周期：3年第2章项目建设的必要性和条件2.1项目建设的必要性分析近年，中国一次能源消费总量已跃居全球超级用户的行列。据国际权威机构按折算油当量最新统计，美国一次能源消费总量占全球的25%，名列第一；我国一次能源消费总量占全球的10%，名列第二；独联体占7%，名列第三；以下依次排序分别是日本、德国、印度、法国、英国、加拿大和韩国。堪称能源消费巨头的中国，在全球能源市场中的位置日趋显赫。 中国经济的高速发展，必须构筑在能源安全和有效供给的基础之上。目前，中国能源的基本状况是：资源短缺，消费结构单一，石油的进口依存度高，形势十分严峻。2009年，中国一次能源消费结构中，煤炭占72.9%，石油占22.5%，天然气占2.06%，水电等占2.5%；一次能源生产总量中，煤炭占75.6%，石油占13.5%，天然气占3.O%，水电等占7.9%。这种能源结构导致对环境的严重污染和不可持续性。中国石油储量仅占世界总量的2%，消费量却是世界第二，且需求持续高速增长，1990年的消费量刚突破1亿吨，2000年达到2.3亿吨，2004年达到3.2亿吨。中国自1993年成为石油净进口国后，2005年进口原油及成品油约1.3亿吨， 2010年进口石油2.5亿吨，进口依存度超过50%。进口依存度越高，能源安全度就越低。中国进口石油的80%来自中东，且需经马六甲海峡，受国际形势影响很大。因此，今后在厉行能源节约和加强常规能源开发的同时，改变目前的能源消费结构，向能源多元化和可再生清洁能源时代过渡，已是大势所趋，而在众多的可再生能源和新能源中，生物质能源的规模化开发无疑是一项现实可行的选择。随着西部地区经济迅猛发展，对能源的需求越来越大，在使用化石能源时产生的废气废料对环境的污染日趋严重，且化石能源日渐枯竭，生物质能源是清洁的可再生能源，生物质发电在欧美许多国家所占的比重达25%以上。发展可再生、环保的生物质能源是未来的发展趋势，是解决日趋紧张的能源需求的重要途径。2.2项目建设的条件分析生物质产业是以农林产品及其加工生产的有机废弃物，以及利用边际土地种植的能源植物为原料进行生物能源和生物基产品生产的产业。生物基产品和生物能源产品不仅附加值高，而且市场容量几近无限，生物质能源生产不仅可以使有机废弃物和污染源无害化和资源化，从而有利于环保和资源的循环利用，可以显著改善农村能源的消费水平和质量，净化农村的生产和生活环境，而且为农民增收提供了一条重要的途径；生物质产业的这种多功能性使它在众多的可再生能源和新能源中脱颖而出和不可替代。生物质能源又是国家鼓励发展项目，中华人民共和国可再生能源法提出，“国家鼓励清洁、高效地开发利用生物质燃料、鼓励发展能源作物，将符合国家标准的生物液体燃料纳入其燃料销售体系”。国家“十一五”规划纲要也提出，“加快开发生物质能源，支持发展秸秆、垃圾焚烧和垃圾填埋发电，建设一批秸秆发电站和林木质发电站，扩大生物质固体成型燃料、燃料乙醇和生物柴油生产能力。发展生物质能源前景广阔，有良好的经济和社会效益”。XX县是一个林业大县，拥有2886平方公里的国土面积，拥有86%的植被覆盖，树木在生长的过程中所产生的枝桠材就能达到数亿吨之多。农作物秸秆原材料来源也十分广泛，XX县常年玉米面积约12万亩，各种农作物每年产生秸秆20多万吨。林木总生物量非常丰富，可为建设运行提供可靠的原料保障。同时，XX还是水电大县，完善的电力网络也可为该项目的实施提供可靠的基础。第3章技术方案和设备方案3.1技术方案3.1.1生物质发电系统目前，我国多采用直燃式发电系统，其工艺流程为：原料收购一原料加工（粉碎或粉碎压缩呈粒状）-原料运输卸料料仓上料炉前料仓锅炉（化学能转化为热能）汽轮机（热能转化为机械能）发电机（机械能转化为电能）变压器电力输出。采用生物质气化发电系统。有两种技术路线，一种是整体气化联合循环技术（IGCC），其流程为：物料予处理气化（循环流化床或加压流化床）净化（陶瓷滤芯过滤器、焦油裂解及焦油水洗塔）换热（余热锅炉等）燃气轮机蒸汔轮发电等组成。该系统的特点是原料处理量大、自动化程度高、系统效率高，功率范围在7-30MW。热空气气轮机发电系统：系统包括原料入料、空气流化床或移动床气化炉、净化、燃烧器、热交换器及燃气轮机发电系统。系统功率范围在0.5-3MW之间。生物质直接燃烧发电原理及生产过程：生物质原料预处理存贮仓库上料生物质锅炉烟气处理系统汽轮发电机组烟囱供电供热大气灰渣处理3.1.2生物质直接燃烧发电生产过程将生物质原料从附近各个收集点运送至电站，经预处理（破碎、分选）后存放到原料存储仓库，仓库容积要保证可以存放五天的发电燃料；然后由燃料输送系统将预处理后的生物质送入锅炉燃烧，通过锅炉换热将生物质燃烧后的热能转化为蒸汽，为汽轮机发电机组提供汽源进行发电和供热。生物质燃烧后的灰渣落入除灰装置，由输灰机送到灰坑，进行灰渣处置烟气经过烟气处理系统后由烟囱排放入大气中。3.2 生物质直接燃烧发电主要生产系统生物质直接燃烧发电主要生产系统包括燃烧系统、汽水系统和电气系统。3.2.1 燃烧系统生物质直燃发电燃烧系统由锅炉的燃烧部分、生物质加工及传输系统和除灰、除尘、除渣等部分组成，见下图12热空气输送系统秸秆粉4753冲灰水6冷空气烟气炉渣细灰灰场98大气1.生物质现场储存区 2.生物质粉碎系统 3.排粉风机 4.锅炉5.空气预热器 6.送风机 7.除尘器 8.引风机 9.烟囱。3.2.2 汽水系统生物质直燃发电汽水系统由锅炉、汽轮机、凝汽器、给水泵以及化学水处理和冷却水系统组成，见下图：给水泵省煤器炉膛过热器给水过热蒸汽发电机汽轮机冷却水凝结水凝汽器循环水泵低加热器补给水除氧器水化学处理系统高压加热器锅炉3.2.3 电气系统生物质直接燃烧发电电气系统由发电机、变压器、高低压配电装置等组成，见下图：厂用低压电气设备励磁系统发电机主变压器输电线高压电气设备厂用变压器3.3原料收购加工体系生物质发电需要收购大量的生物质原料，每万千瓦需8万吨左右的原料。由于农林废异物具有分布广泛性，产出季节性，质地泡松软、易发烧自燃、霉变、易燃、脱水干燥不一致、燃烧值不一致等特点。因此，建立生物质发电厂、科学构建原料收购加工体系是企业取得经济效益的关键。3.3.1收购的组织体系目前我国生物质发电的原料收购的组织体系有三种：3.3.1.1项目自主经营形式由项目单位自主投资、自主经营。3.3.1.2项目经济人形式由项目单位投入部分设备或收购资金，组织农民经纪人进行经营。3.3.1.3委托经营由项目单位委托其它独立企业进行经营。3.3.2原料收购加工的运作体系原料收购加工的运作体系主要也有3种：3.3.2.1固体成型燃料加工体系在原料主产地，建立原料加工专业户，由专业户购置4万/台的小型生物质燃料压缩成型机（产量为0.5-1吨/小时），将干燥后的原料加工成固体成型燃料。采用这种形式可有效地解决生物质原料的收购难、储存难、运输难、防火防潮难、燃料入炉难等五大难题，是生物质电厂原料组织的最佳方式。尽管加工成本会有所增加，但可明显减少原料的贮存场地，减少原料的运输、称量、打捆、码垛、防火、防雨、防潮、防自燃以及消防设施，还可减少收购人员及其费用。3.2.2.2产地收购粉碎加工后再集中的形式在原料收购网点建立中间小料场，收购干燥原料加工粉碎后，再集中到中心大料场。3.3.2.3散装收购中心场地加工形式在发电厂建立中心大料场，将农民或中间人送来的散装原料堆垛贮存，折垛加工后直接输送入炉。整个卸车、抓运、堆垛折垛、粉碎、输送全部实行机械化，并建立严格的防火防潮措施。这种形式一次性投入较大，但运转成本较低。3.4技术方案生物质直接燃烧发电燃烧系统由锅炉的燃烧部分、生物质加工及传输系统和除灰、除尘、除渣等部份组成。生物质直燃锅炉主要有炉排锅炉及循环流化床锅炉两种。3.4.1 振动炉排锅炉锅炉采用自然循环汽包锅炉，以小麦秸秆、棉花秸秆、玉米秸秆等生物质为燃料，采用振动炉排的燃烧方式，燃料在炉排上方呈悬浮燃烧状态。锅炉主要包括以下几个系统：空气预热系统、蒸汽系统、给料系统、炉膛和风烟系统、给水及蒸发系统，以及启动燃烧器、吹灰器、除尘器、捞渣机、疏水和消防水系统。锅炉正常运行时，燃料经过预处理和输送系统（独立系统）进入到锅炉给料系统，给料系统根据炉膛负荷的要求自动将一定量的燃料投入到炉膛内部。空气由送风机送入空气预热系统加热，经过分配以一次炉排风、二次风各播料风的形式进入炉膛。燃料正是由播料风携带均匀分布到炉排之上，炉排周期性的振动，将炉排上的燃料翻滚助其燃烧，同时将燃烬的灰渣送到湿式捞渣机上，捞渣机将渣送入渣池处理。燃烧后的高温烟气依次通过过热器、省煤器和烟气冷却器逐渐降温，再由旋风除尘器和布袋除尘器净化，最后由引风机送入烟囱排出。由除氧器和高压加热器（机侧）来的锅炉给水，经给水母管调节阀进入高压空预器、省煤器，进入汽包。汽包、下降管和水冷壁构成自然循环系统，汽包内汽水分离，饱和蒸汽进入过热器，经过四级过热器的加热成为满足要求的主蒸汽，被送入汽轮机系统。为了防止炉膛和尾部烟道积灰，炉膛和尾部烟道都设置了吹灰器。其中炉膛为十一个短吹灰器，尾部烟道为十个长吹灰器。锅炉起动时由启动燃烧器点火帮助燃料燃烧，当炉膛温度达到指定温度时认为炉膛燃烧已经稳定，才可以撤出燃烧器。燃烧器系统由油枪、油泵和油箱组成。消防水主要为了保证给料系统安全运行。在炉前筒仓内由于有较多燃料，为避免局部高温引发火灾配置了消防水。在给料机出口和给料机出口挡板下方，由于比较靠近炉膛，可能温度较高，为了避免燃料被点燃发生危险配置了消防水。3.4.2 循环流化床锅炉循环流化床锅炉技术是上世纪八十年代发展起来的一种新型高效洁净煤燃烧技术。循环流化床锅炉是有大量物料循环的流化床锅炉，其主要特点上有大量的物料被流化并循环燃烧。与常规燃烧方式相比，循环流化床锅炉燃烧技术具有以下优点。  燃料适应性广。  燃烧效率高。  高效脱硫、低NOX排放。  燃烧强度高，炉膛截面积小。  燃烧稳定，负荷调节范围大，负荷调节快。  节约水资源，易于实现资源综合利用。  投资与运行成本较低。循环流化床燃烧技术是一种先进的燃烧技术，十分适用手秸秆等生物质发电锅炉。目前秸秆的流化床燃烧技术已经工业化，美国爱达荷能源产品公司已生产出燃秸秆的生物质流化床锅炉，蒸汽出力为4.5-50t/h。芬兰的Forum工程有限公司对流化床燃烧生物质进行了长期的研究，专门针对高碱生物质燃料设计了多台鼓泡流化床锅炉。在国内，哈尔滨工业大学研制开发的流化床锅炉先后安装在泰国、马来西亚等地；浙江大学针对秸秆燃烧灰熔点低、易结渣等特点进行研究。不断发行循环流化床燃烧技术，通过采用特殊风分配及组织方式保证秸秆的流化燃烧和顺畅排渣，并优化受热面布置，降低碱金属的腐蚀，解决了一系列的难题，目前已处于工业化推广阶段。浙江大学和中节能（宿迁）生物质能发电有限公司在江苏宿迁联合实施了秸秆燃烧的工程示范项目。这是我国自主开发，完全拥有自主核心技术的示范项目，是我国同时也是世界上第一台以稻、麦秸秆为单一燃料的75t/h循环流化床锅炉。本项目设计燃料为麦秆和稻草，但实际运行中可能掺烧棉花秆、玉米秆、杨树技条等，通过精心的设计，该燃烧技术利用流态化低温动力燃烧的特点，最大程度抑制了高碱的秸秆在燃烧中的各种碱金属问题，同时利用高效的物料循环实现了高效的燃烬。得益于流态化燃烧的特性，锅炉对于入炉燃料的品种、水分含量、预处理程度的变化有很强的适应能力，可以最大程度在适应我国生物质燃料供应的实际情况。3.5燃料的制备和输送系统从国内外的经验来看，燃料的收集、存储和运输是生物质发电产业发展的瓶颈。我国的小农耕作模式、地理环境、道路交通现状使得秸秆在收、储、运等环节费用高，影响发电厂运行成本和经济效益。建立一个适合我国国情的高效、简洁的燃料收储运模式，打通秸秆从农村田间地头到生物质电厂的锅炉的通道，保证生物质电厂安全经济稳定运行。大型生物质直燃发电厂发电在电厂附近地区应设置若干（一般为4-10个）个秸秆收购网点，每个收购网点占地40亩，配备30多位工作人员，大概能储存秸秆5万吨左右。每个收购网点辐射周围地区半径50公里，每天收购秸秆等生物质能燃料300吨左右。收购站对收购的生物质燃料进行称重，并利用水分测试仪器测定燃料水分，水分超过40%则为不合格燃料。收购站利用秸秆粉碎机对收购来的燃料进行粉碎处理，将燃料粉碎为3-5厘米的小段，之后将其堆积成垛，并压实贮藏待用。制备处理好的燃料被运输进入厂区的燃料存储和运输系统。系统主要由以下部分构成：料仓、料斗、斗式提升机、螺旋取料机、移动配仓带、电子汽车衡、双列刮板机、皮带机、带式除铁器和炉前筒仓（锅炉给料系统）。其中工艺流程包括：卸料方式：双列刮板输送机输送带料仓前斗式提升机储料仓。上料方式：储料仓进主厂房：储料仓甲直线螺旋输送机甲输送带甲主厂房前斗式提升机甲炉前料仓螺旋给料机炉前料仓。储料仓乙直线螺旋输送机乙输送带乙主厂房前斗式提升机乙炉前料仓螺旋给料机炉前料仓。3.6热力系统燃煤小热电厂改造生物质热电厂，应充分利用老厂的供热网络（包括厂区围墙内外的热力网），可省去热力系统投资。如果由单一发电的小火电厂改造为热电联产生物质电厂，除了汽轮机应由凝气机组改成背压机组或抽气背压机组外，还要根据供热负荷、供热范围、供热参数、供热方式进行热力网设计，建设热力网工程。3.7设备方案本项目主要设备为以农作物秸秆和炭薪林为主要燃料的25mw抽凝式汽轮发电机组。第4章投资估算及资金筹措4.1投资估算项目总投资约5亿元人民币。拟投资人民币2.5亿元，建设占地面积约300亩的25MW生物质能热电厂；投资人民币2.5亿元，建设1015万亩能源林基地，为生物质电厂提供可靠原料供应。4.2资金筹措项目拟通过招商引资建设，建设资金由引进业主自筹。第5章效益分析5.1经济效益 项目建成投产后，发电量及产值年发电量按7000小时计算，可发电16800万kWh，扣除大约10%的厂用电，年售电量为15120kWh。根据有关政策规定，如果上网电价0.60元/kWh，则年产值为9000万元。5.2社会效益生物质能属于清洁能源，平均含硫量仅3.8%，不到煤炭的四分之一，其二氧化硫的排放属于自然界正常的碳循环，不形成污染。利用生物质燃料取代煤炭发电，可显著减少二氧化碳和二氧化硫的排放，产生巨大的环境效益。随着新农村建设的深入开展，农民生活水平提高和能源利用方式的转变、农作物秸杆等农村废异物给农村带来的环境问题也越来越突出。废弃的秸杆严重影响村容村貌，造成环境污染。直接焚烧带来的大气污染和消防隐患危害更大。该项目的建成不仅能增加我县清洁能源比重，大大改善城乡环境，实现资源综合利用和循环经济的发展战略，实现城乡经济社会的协调发展，进而形成循环经济，保护环境及可持续性发展的经济产业结构，促进农民就业，增加农民收入。第6章市场分析自从2006年1月1日可再生能源法颁布以来，生物质发电项目建设发展迅速。根据市场调查，全国2000多个市县中，有30%以上的市县有建厂需求。该项目不仅符合国家产业政策，符合国家“三农”政策，而且资源充足，市场稳定，技术成熟，投资风险不大，所产生的经济效益和社会效益巨大，因此建设生物质发电厂项目，市场前景广阔。第7章生物质与煤的两种燃料特性对比分析7.1生物质与煤两种燃料成分对比分析生物质成分与燃煤成分比较项目燃料生物质（小麦秸秆）煤1.工业分析空气干燥基水分2.36%0.95%收到基灰分6.71%31.2%干燥无灰基挥发份78.57%12.66%收到基低位发热量14490kj/kg22310kj/kg2.元素分析收到基碳39.43%64.55%收到基氢4.92%2.28%收到基氧36.88%2.33%收到基氮0.47%1.50%收到基硫0.19%0.58%工业分析可见生物质燃料的灰分比煤低，挥发份比煤高，发热量比煤低；由元素分析可见生物质含碳量和含硫量比煤低。7.2发电厂对比分析25MW生物质直燃发电厂与25MW燃煤小火电厂排污量对比分析排污量比较项目燃生物质燃煤SO2(t/a)354864烟尘（t/a）15504NO2(t/a)444798从上表看出，25MW生物质电厂与同规模燃煤电厂排污量大量减少，具有非常好的环境效益。第8章结论与建议8.1结论8.1.1经济效益好25MW生物质电厂年产值9000万元，年售电利税3200万元，增加当地农民收入和就业机会。25MW生物质电厂年消耗16万吨秸秆，农民出售秸秆，增加收入约2400万元。秸秆收、储、运等环节用工，可为当地农民提供数百个工作岗位。8.1.2社会、生态效益显著该项目整个生产过程不仅没有三废排放，而且可以清洁环境，是典型的环保项目，适应国家发展循环经济的要求，符合国家产业政策，是国家鼓励发展产业。因该项目的实施必将大大改善城乡环境，增加农民收入，增加就业，而这些都是政府急需加强的主要工作之一，必然会得到县委政府的大力支持；该项目在林业资源、农业秸秆及劳动力资源十分丰富的XX县建设，项目所需主要原料无需外购，且县内交通网络通达，这将大大降低企业运行成本，提高项目经济效益。通过以上分析阐述表明，该项目符合国家产业政策，具有充足的原料供给，可获得政府的大力支持，具有良好的社会、经济和生态效益，具有可行性和必要性。8.2建议建议在“十二五”时期，通过招商建设此项目，并作为XX生态能源试点县建设的重要举措。