生物质发电项目项目建议书完整版

生物质发电项目项目建

议书

HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】

安生物质燃气

联合循环发电（BIGCC）项目建议书

2014年6月

1. 总论

建设生物质燃气整体联合循环【BIGCC】发电示范项目的背景和必要性

生物质能一直是人类赖以生存的重要能源，它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源，在整个能源系统中占有重要地位。有关专家估计，生物质能极有可能成为未来可持续能源系统中，最重要的组成部分。当今世界，由于“黑金”价格的暴涨，“绿金”（生物质能源）的地位和身价日益突出。

国家能源可持续战略的需要

由于我国石油天然气资源有限，要降低煤炭消费比例，只有通过增加水电、核电和可再生能源的使用量来实现。而核废料的处理问题悬而未决，我国的核电只能保持适度规模发展。水电资源高度集中在西南地区，“西电东送”有一定制约。而可再生能源资源丰富，分布广，可满足发电、供气、供热、制取液体燃料等多种需要，是替代煤炭、弥补油气供应不足、优化能源结构的一种重要选择。

促进农村经济发展、增加农民收入的重要手段

“三农问题”是横亘在中国政府面前最重大的社会问题，解决之道无非是“减少农民数量，增加农民收入”。生物质能可能成为中国最大的支农项目、最大的节能、环保项目。发展生物质发电，可增加农民收入。一个装机容量为万千瓦的燃机联合循环机组，年耗生物质秸秆约12万吨，若按400元/吨成型原料计算，则当地农民年收入约4800万元，同时生物质秸秆的收、储、运工作可给农村造就成千个新的就业岗位。

充分开发当地的可再生生物质能资源，无疑会推动当地经济发展，带动相关产业（如机械制造业、建筑业、交通运输业和服务业）的发展，可以缓解人口增长带来的就业压力。

保护环境、减少温室气体排放的一个有效手段

生物质作为一种可再生能源，具有可再生性、低污染性和分布广泛等特点。利用生物质作为替代能源，生物质发电是国际上发达国家普遍推行的CDM（清洁发展机制）项目。

运营万千瓦的燃机联合循环机组，与同功率火电机组相比，每年可减少二氧化碳排放约10万吨。

我国每年因无法处理在田间直接焚烧的剩余农作物秸秆超过两亿吨，不仅浪费了秸秆资源，还造成严重的空气污染，充分利用废弃的秸秆资源，明显改善当地的大气环境，减少因燃煤产生的大量温室气体排放。

国家政策面鼓励

我国《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》明确提出要“重点发展风力发电、生物质发电、生物质成型燃料、太阳能利用等可再生能源”。《可再生能源中长期发展规划》提出了2010年和2020年可再生能源发展目标和任务，其中生物质能是重要的发展领域。根据国家规划，可再生能源在能源结构中的比例将从目前的8％提高到2020年的15％。目前国家已经出台了《中华人民共和国可再生能源法》、《可再生能源产业发展指导目录》、《可再生能源发展专项资金管理暂行办法》等政策法规。补贴政策、税收政策、价格政策、低息贷款政策。如

1997年国家计委签发的《新能源基本建设项目管理的暂行规定》明确了新能源涵盖了生物质能在内的多种可再生能源， 2006年国家财政部、发展改革委、农业部、税务局、林业局联合签发《关于发展生物能源和生物化工财税扶持政策的实施意见》中明确规定了财税扶持政策的原则。主是内容是：实施弹性亏损补贴；原料基地补助；示范补助；税收优惠。2005年2月28日十届全国人大常委会第十四次会议通过《中华人民共和国可再生能源法》，国家发展和改革委员会等相关部门以最快的速度相继出台了相关配套法规，如《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》和《中华人民共和国可再生能源发电有关管理规定》已于2006年1月1日公布执行。

建设生物质BIGCC发电示范项目的必要性

目前生物质能秸秆发电技术的开发和应用，许多国家都制定了相应的计划，如日本的“阳光计划”，美国的“能源农场”，印度的“绿色能源工厂”等，他们都将生物质能秸秆发电技术作为21世纪发展可再生能源战略的重点工程。根据我国新能源和可再生能源发展纲要提出的目标，至2010年，我国生物质能发电装机容量要超过300万千瓦。

由于燃气轮机发电（主要是联合循环发电）具有启动快（几分钟内达到运行状态，直燃锅炉启动需要数小时）、效率高、污染少、效益高等优点。采用生物质气化联合循环发电或热电联供是高效梯级利用生物质能的一种模式。生物质气化联合循环发电技术扣除自用电后供电效率达40％以上，远高于生物质直燃发电机组，生物质燃料耗量较低；采用生物质气化联合循环热电联供技术，可实现能源的梯级利用，提高总热

利用效率。此外，其气化过程的副产品的利用价值高，整体效益好，是当今生物质能产业化技术主要发展方向之一。

目前农作物秸秆等废弃物大部分就地焚烧，生物质能源被白白地浪费掉，对环境也产生污染，建立BIGCC示范项目使得原来被废弃的农作物秸秆得到有效利用，电厂及气化后产生的灰渣与养殖厂的家禽粪便经处理后可制成有机肥料，产生的焦油经回收后可做化工原料。整个运行、生产工艺过程无“三废”产生，符合发展循环经济的理念，有利于环境保护，不会造成二次污染。

生物质气化联合循环发电技术与其他生物质发电技术相比具有发电效率高、生产过程污染物排放少等特点，因此，被誉为生物质发电领域最前沿技术，在国际上处于示范和商业应用的早期。亳州市是“国家历史文化名城”、“全国首批优秀旅游城市”，又是一座充满生机和活力的“新兴能源城”、“现代中药城”，新能源及节能技术的开发必将是亳州市能源战略的主旋律，因此，在亳州示范、应用生物质气化联合循环发电技术，率先开展使用中热值生物燃气发电的先河，可使亳州在可再生能源利用上迈出领先的一步，此举，对改善亳州城市的能源结构、减少CO⒉排放、解决亳州市秸秆焚烧“顽症”有积极作用，是亳州建设资源节约型、环境友好型城市的重要举措。

研究范围

（1）在亳州市建立生物质气化发电示范项目，并根据亳州市行政辖区内秸秆资源分布状况，建立生物质原料成型加工点。原料供应半径80

公里。根据资源状况确定电厂建设规模并根据电网及供热范围选择厂址。

（2）为保证电厂原料供应的可靠性，在充分考虑各方利益的前提下，由政府部门牵头，组成以农村经济合作组织、电厂、个体投资、原料成型加工点承包者为参与的原料供应公司，

（3）项目所涉及的工程方案，项目投资及电厂运行的投资回报，为政府部门提供有关参数依据。

项目所在地概况

生物质气化联合循环发电示范设在涡阳县，位于安徽省亳州市，2013年，全县幅员面积2017平方千米，其中耕地面积公顷。根据亳州市政府提供资料，2013年涡阳县年产农作物秸秆145万吨，其中未经利用乱丢乱弃、或田间直接焚烧的占41%，也就是可供收集的秸秆至少共计：60万吨。确定在以下乡镇建立所属生物质原料公司的收集加工点。其主要功能为：常年收购所在乡镇区域内农户秸秆，包括称重、检测、粗处理、压缩成型、贮存等，同时负责与农户结算。

电厂厂址与乡镇的距离表

项目建设规模

本项目建设规模为1×15MW＋6MW燃气轮机联合循环发电机组，主要设计原则

（1）根据秸秆资源分布现状确定生物质原料成型加工点，根据加工点收集半经确定加工点的年收集量，本工程以亳州市涡阳县范围秸秆原料为主，预留工程以收集涡阳县周边地区秸秆。

（2）根据秸秆资源分布现状、周边发展需求及工程建设所必须的基本条件确定厂址，并对比其经济性。

（3）本项目总装机容量为1×15MW＋6MW燃气轮机联合循环发电机组，燃气轮机发电机组采用solar(索拉)公司“大力神”130机组，气化装置采用绵阳通美能源科技有限公司的固定床富氧气化机组。

（4）由于燃气轮机发电机组的独特性，固定床富氧气化机组采用3开1备的配置，机组年利用小时为>8000小时。

（5）4开1备气化炉装置，产气量：15000M3/h 热值：

（6）为满足环保要求，秸秆经气化后所产生的草木灰，与养殖场家禽粪便混合，按作物不同要求，制成各类有机肥料。该项目草木灰原料可满足一座年产5千吨有机肥料厂的需求

（7）为达到燃气轮机对生物质燃气净化的要求，气化工艺流程采用高压静电除焦、除尘。

（8）为达到燃气轮机对生物质燃气热值的要求，气化工艺流程采用富氧气化技术。

（9）采用DCS集散型控制系统架构,由集中管理系统、本地控制系统和通讯系统三部分构成

（10）电厂用水供水来自涡河。

（11）生物质燃气指标以满足燃气轮机用能要求为准

（12）贯彻示范生物质发电厂的设计理念，解放思想，开拓创新，采用先进技术，优化设计，优化工艺流程，提高自动化控制水平和科学管理功能，将该项目建设成为“中国领先、世界一流”的有中国特色的生物质燃气联合循环发电示范。

（13）减员增效，节水、节电、节地、节能降耗，减少成本支出，各工艺步骤能源及总能耗（电力）不得大于发电总量的15% 。

（14）主要技术经济指标有较大创新和突破，在工艺流程、设备制造、自动控制、环境保护及相关各方面与国际先进水平接轨。

（15）所有工艺设备的设计、制造安装均执行国家行业标准，所有设备的设计、制造、安装、运行均执行国家安全标准。

2. 生物质气化联合循环发电（BIGCC）示范项目方案

生物质气化发电示范项目的厂址选择

在亳州市建立生物质气化发电示范项目的选址为涡阳县境内，涡阳县地处亳州市的中部，可保证生物质燃料运输的便利。且有涡河流过，又与利辛县、蒙城县相邻，在原料不足时可由相邻地区提供。

生物质发电技术（BIGCC）主要关键技术

（1）生物燃料收集和加工成型

农业废弃物，即生物质能发电的原材料，通过收集、打包、冷态致密成型，加工成为颗粒状生物质燃料，其数量和质量要满足全年发电的需求。

（2）生物燃料的气化和净化

通过气化装置和净化装置，将颗粒生物质燃料变为符合燃气轮机使用的可燃气体（热值和组分），并安全储存在气罐内备用。

（3）联合循环机组的配置

联合循环发电或热电联供，达到提高总的热效率目的。

（4）生物质气化发电自动化控制

能够实现整个气化净化工艺和联合循环发电工艺的全自动控制。

生物质气化发电项目的机组容量选择按照以气定电，并留有一定裕量的原则确定。从涡阳县燃料供应情况来看，可利用的生物质秸秆原料（含水量25％）大约在60万吨/年，则电厂每年可保证取得万吨的干秸秆成型燃料，按本项目拟采用的气化技术每公斤秸秆的产气量为，则万吨干秸秆年产燃气～亿m3。另按本项目拟采用的气化技术，燃气轮机发

一度电热耗： MJ计，1公斤秸秆成型燃料（以玉米秸秆为例）所产燃气可供电度，当电厂年运行8000小时，燃气轮机的单机容量在15MW等级，余热发电装机6MW。

主设备选型原则

1)以秸秆资源定电的原则，尽量提高气化发电的比重，兼顾对外供热。

2)燃机应有良好的燃气适应性，充分利用秸秆资源，能适应燃烧中热值气体。

3)热电联供时应有良好的热、电负荷调节性能，以保证运行的灵活性。

4)应为技术成熟产品，并具有良好的经济性、可靠性。

3. 燃气轮机的机型选择

燃气轮机

目前生产中、小型燃机的有五家公司（Solar、西门子、GE、日立、川崎），按机组容量选择中的分析以及主设备选型原则，：Solar公司两种机型的单机发电效率均比西门子的SGT'200机型高。而且Solar公司两种机型的排烟温度也比西门子的SGT'200机型高，这样对于后面配置余热锅炉的余热利用有利。配置Solar机型的余热锅炉的产汽参数可做到，450℃；而西门子的SGT200机型配置的余热锅炉产汽参数一般做到，390℃；余热锅炉产汽参数越高，可利用来发电的高品位能越多，配置的蒸汽轮机的发电效率也高。为此，采用Solar大力神T130燃机。

装机方案

典型的联合循环发电机组配置方案为燃气轮机+余热锅炉+蒸汽轮机的方案，其特点是燃气轮机排烟温度较高，余热利用产生的蒸汽参数高，可被利用来生产更多高品位的电能。电厂燃气轮机联合循环发电的联合循环配置方案为：

“1×(1+1)”(1台燃机+l台余热锅炉+1台蒸汽轮机)

本项目工程配置：1×(1＋1)方案。

联合循环配置方案采用“1+1”形式，燃气轮机单循环发电15000KW ＋蒸汽轮机发电6000 KW ，额定装机21000 KW

1台T130燃机：耗生物质燃气：14740m3/h，热值NM3，日耗量为万m3；对应于40万m3／d的气化设备规模，故本项目采用“1+1”的机组配置方案。

4. 本项目采用的生物质气化工艺

工艺流程

本项目采用绵阳通美能源科技公司的两段式富氧气化技术及净化工艺系统和设备。

主要工艺流程：原料进库→上料→富氧气化→旋风除尘→显热回收→高压静电除焦→洗涤降温→储气罐→。本项目一期工程设计30万

m3/d生物质燃气工艺方案。

采用5台内径米固定床气化炉，4运行1备用，采用富氧气化技术，气化炉气化效率>76%，碳转换效率>90%。

气化工艺中设置制氧机房，为气化过程提供纯度为90%～93%的氧气，采用变压吸附制氧工艺，制氧机单位时间制氧能力：3000 m3／h。

净化工艺

燃气净化工艺中采用高压静电除焦、除尘，经处理后的燃气焦油含量≤10mg/Nm3，颗粒物含量≤20mg/Nm3。

不同秸杆颗粒的热值不同，造成产出的燃气热值和组分也会有波动，燃气轮机对入口的燃气要求：热值的波动范围在±5％之内的，并对杂质、焦油等含量都有一定限制。

本项目气化、净化工艺的关键是控制好燃气的热值波动值和焦油含量，并对整个工艺实现自动化控制。

5. 燃气系统

从储气罐出来的燃气在进入燃机前，需先通过燃气压缩机增压到～2MPa，经过滤后进入燃气轮机燃烧室燃烧，产生高温烟气，进入燃机做功。燃机排气进入余热锅炉放出热量后排向大气。

6. 生物质燃料供应

生物质原料的收获具有明显的季节性，采用“限时收集、分散成型、集中气化发电”的收集和前处理方案，同时整个收集和成型过程采用商业化的运营模式，由亳州市政府部门牵头成立生物质燃料公司，各乡镇成立生物质原料收集、加工、储存、运输一条龙站点。保证在短时间内快速、高效的实现生物质资源的收集与定置处理，并从根本上降低原料的成本。

.生物质秸秆的来源

涡阳县2013年粮食作物种植面积近405万亩，粮食产量125万吨，主要农作物：小麦、水稻、玉米、油菜、大豆等。根据亳州市政府提供

资料显示，涡阳县农作物秸秆可收集量60万吨。由如下乡镇提供农作物秸秆：

提供生物质秸秆的来源乡镇

从上表可以看出，可供电厂年收集原料万吨是有保障的。

生物质的物理特性十分重要。秸秆的分布、自然形状、尺寸、堆积密度及灰熔点等物理特性影响生物质的收集、运输、存储、预处理和相应的燃烧技术。生物质的堆积密度远远低于煤的堆积密度，已切碎的农作物秸秆的堆积密度为50～120kg/m3，较低的堆积密度，不利于秸秆的收集和运输，需要占用大量的堆放场地。

相邻地区秸秆资源情况

谯城区种植的农作物主要品种是小麦、玉米等，以及少量其他作物，全区每年产生约105万吨秸秆，每年未被利用的秸秆约43万吨；利辛县全县每年产生132万吨，每年未被利用的秸秆约54万吨；蒙城县全县每年产生140万吨，每年未被利用的秸秆约57万吨；

以上地区年可供秸秆总量约154万吨，运距最远在80公里左右，因此，该电厂的原料供应充足。在确保电厂原料安全的同时，逐步解决亳州市及各县的秸秆焚烧问题。

生物质秸秆的收集

根据亳州市农作物小麦、水稻、油菜、大豆占全年秸秆产量大部分的实际情况，生物质秸秆收集、收购主要以这几种秸秆为主。在农作物收割时节，秸秆可以使用机械打捆机进行收集和处理。秸秆在打捆前一般遗留在农田内在日光下晾晒一段时间以降低含水率。

由于农田都有农民承包及雨天等不可预测因素，各乡镇均设点收集加工生物质原料。农户秸秆垛至秸秆收购加工点的运输由农户自己负责，从秸秆收购加工点至电厂的秸秆运输由成立生物质燃料公司负责。

为保证电厂燃料供应，在秸秆原料供应区内各乡镇设置秸秆收购加工站，秸秆收购加工站是电厂正常运行的重要保证，须与本期工程同时完成建设，保证燃料供应。其主要功能为：常年收购所在乡镇区域内农户秸秆，包括称重、检测、粗处理、压缩成型、贮存等，同时负责与农户结算。本项目采用先进的压缩成型技术，可以使得原料供应不受原料地域的限制，大大降低原料供应的风险。

生物质燃料加工成型

秸秆燃料的加工、储存

秸秆颗粒燃料加工工艺流程：．压缩成型的工艺流程如下：生物质原料→干燥→粉碎→成型→冷却→入库

秸秆成型颗粒加工点使用生物质燃料冷态致密成型技术及成套设备，主要设备：输送系统、粉碎系统、压缩制粒系统、冷却干燥分离系统等一套完整的成套设备及生产工艺，适用于各类农作物秸秆的成型要求。

农户至收购加工站的秸秆运输由农户负责，采用农户自有的农用车或租用车辆。乡镇收购贮存站辐射半径大致为10公里，10公里半径内的秸秆农户负责运至站点。经调查，秸秆经人力打捆后，一般的农用车运输2-3t。目前，农村各村至乡镇已形成公路网，路面采用混凝土。可满足秸秆的运输要求。

收购加工站至电厂的颗粒燃料运输由生物质燃料公司负责，或委托承运商负责。站点选址在交通便利处，一般在公路边上，从站点至电厂间均有乡级以上公路，运输有保障。

生物质燃料到厂价格

生物质成型燃料到气化发电厂的燃料价格：400元/吨，其价格主要有四部分组成：(1)原料收购、补偿价；(2)处理和加工成型费用；(3)运输费用（4）成型加工点利润。

秸秆耗量

燃气轮机总装机21MW，年运行>8000小时，单位耗量：h 年耗秸秆：万吨。

7. 平面布置

平面布置原则

a、严格执行国家现行规范及规定。

b、结合场区现状按工艺流程、运输合理布置。

c、在留够安全间距，消防通道的基础上，平面紧凑，节约用地。

d、充分绿化，改善环境，建设洁净美丽的厂区。

生物质气化发电示范项目的总平面布置

工程总平面布置图分三大块， 200亩。一块为气化、净化工艺流程布置，一块是生物质原料库房，一块是联合循环发电部分。将联合循环热电联供机房与控制室、电气高、低压配电间都在一个生产大楼集成。设立单独的燃气压缩机房、化水车间和循环水泵房。气化净化和联合循环两部分合在一块地方布置，留出消防通道和安全距离。从储气罐出来的燃气，经过一段距离管道将送至联合循环燃组。

概况

厂区侧面为城市干道，因此厂区主要出入口设于干道。厂区左侧设有办公楼、储料库等；机房、配电室、公共场所等；中部设有两段式气化炉系统运行岛，联合循环发电机岛、化水车间、循环水泵房；动力冷却塔、燃气压缩机房、右侧设有输配管道、水处理系统、￠30米储气罐等；。本设计引进新的设计理念、贯彻以人为本，功能为上的原则，切实解决好功能分区，设计中注重在有限的区域解决好环境、绿化与建筑间的关系，创造一个理想的工作、生产环境。为净化厂区空气、美化环境，沿建筑四周设有树木及草坪。

8. 环境保护

主要污染物

本项目主要污染源是联合循环机组排放的废气，联合循环机组排空主要为烟气、CO2、NOx。

本项目所使用的秸秆为灰秸秆与黄秸秆，含硫量平均为St?ar=，灰份为Aar=. 生物质秸秆原料含硫、含氮成份较低，燃烧后SO2排放浓度满足排放要求。前端气化工艺流程中设有高压静电除焦、除尘装置，理论除尘效果100％，因此，排空气体中没有粉尘排放。燃气在前端气化工艺流程经过净化处理，联合循环机组排作功后排放的气体为无色气体。

由于前端气化装置已将生物质燃气净化，燃气中所含SO2含量很少，排放量仅为生物质直燃电厂的50%。

水污染源及污染物

电厂主要水污染源是电厂生产运行过程中所产生的工业废水、厂区生活污水及含油污水。每天各类污水产生量约20吨。本电厂设污水处理池污水处理设备，各类污水全部经过处理，达标后循环再利用。

固体废弃物

该项目所产生的固体废弃物主要是生物质气化过程中的草木灰。本项目采用的工艺流程是先将生物质原料气化，在气化过程中草木灰落入到气化炉的灰仓内被集中收集。气化过程中使用富氧气化剂，生物质原料大部分被分解，仅有3-5％的草木灰量。以该电厂年耗秸秆11万吨计算，年产草木灰5500吨。草木灰是良好的农家肥，本项目拟将以草木灰