秸稈氣發(fā)電機組發(fā)電可行性報告

一、概述
    近年來隨著全球工業(yè)化的快速發(fā)展，石油、煤炭、天然氣等能源消耗量不斷增加。人類為了自身的生存和發(fā)展，不斷尋找新的能源，以減少或替代這些一次性能源的消耗。但由于受到技術發(fā)展和自然環(huán)境的影響以及受到經(jīng)濟發(fā)展水平的限制，到目前為止，一次性能源的消耗仍占有相當大的比重。為改變這一現(xiàn)狀，世界各國都在積極進行再生能源的開發(fā)和利用工作。
   作為再生能源中的一部分，目前，生物質(zhì)能源的研究與開發(fā)已經(jīng)成為世界各國的熱門。將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為高品位能源在國外已具有相當可觀的規(guī)模，我國是一個人口大國，也是一個最大的發(fā)展中國家，農(nóng)林作物十分豐富，特別是農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量巨大。但由于受種種條件限制，大量的農(nóng)作物秸稈被農(nóng)民一把火燒掉，既浪費了資源也嚴重污染了空氣。因此，大力推廣秸稈氣發(fā)電機組發(fā)電技術，可以有效把秸稈轉(zhuǎn)化為電能，減少一次性能源消耗，保障我國能源安全，并且對保護環(huán)境非常有利，還可為用戶增收增加一條途徑。
二、秸稈氣發(fā)電機組發(fā)電技術
    秸稈氣發(fā)電機組發(fā)電，就是以農(nóng)作物秸稈為主要燃料的一種氣化發(fā)電方式，秸稈氣化發(fā)電是將秸稈在缺氧狀態(tài)下燃燒，發(fā)生化學反應，生成高品位、易輸送、利用效率高的氣體，利用這些產(chǎn)生的氣體再進行發(fā)電。秸稈氣化發(fā)電工藝過程簡潔、高效，可適應大/中/小等不同規(guī)模發(fā)電項目。隆盛動力目前采用的秸稈氣發(fā)電機組發(fā)電主要利用國內(nèi)企業(yè)自己開發(fā)的秸稈氣化發(fā)電系統(tǒng)，其具備了世界先進水平且十分成熟的氣化爐和隆盛氣體內(nèi)燃機結(jié)合的氣化發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)降低了對燃氣雜質(zhì)的要求（焦油、雜質(zhì)含量≤20mg/m3即可）和系統(tǒng)建造、運行成本。該系統(tǒng)適合發(fā)展分散獨立的秸稈能源利用系統(tǒng)，即分布式能源。隨著我國能源供需形勢的發(fā)展，客戶對秸稈氣發(fā)電機組發(fā)電規(guī)模和系統(tǒng)效率提出了更高的要求，我公司研發(fā)的秸稈氣化熱電聯(lián)供模式 （電效率 40%，熱效率 45%，總效率85%）將滿足不同用戶的需求。

  從目前國內(nèi)已建有的秸稈氣化發(fā)電站來看，投資小、建設周期短、投資回收快，而且設備全部是國產(chǎn)的，運行費用低。

三、秸稈氣發(fā)電機組發(fā)電站工藝流程 

   秸稈氣化發(fā)電站系統(tǒng)主要包括秸稈進料系統(tǒng)、氣化爐、燃氣凈化系統(tǒng)、燃氣內(nèi)燃發(fā)電機組等部分。  

   進料機構(gòu)：進料機構(gòu)采用螺旋加料器，動力設備是電磁調(diào)速電機。螺旋加料器既便于連續(xù)均勻進料，又能有效地將氣化爐同外部隔絕密封起來，使氣化所需空氣只由進風機控制進入氣化爐，電磁調(diào)速電機則可任意調(diào)節(jié)生物質(zhì)進料量。  

   氣化爐：氣化裝置可采用循環(huán)氣化爐，它主要由進風機、氣化爐和排渣螺旋構(gòu)成。生物質(zhì)在氣化爐中經(jīng)高溫熱解氣化生成可燃氣體，氣化后剩余的灰份則由排渣螺旋及時排出爐外。  

   燃氣凈化系統(tǒng)：燃氣需經(jīng)凈化處理后才能用于發(fā)電，燃氣凈化包括除塵、除灰和除焦油等過程。為了保證凈化效果，該裝置采用多級除塵技術，經(jīng)過多級除塵，燃氣中的固體顆粒和微細粉塵基本被清洗干凈，除塵效果較為徹底；燃氣中的焦油采用吸附和水洗的方法進行清除，主要設備是兩個串聯(lián)起來的噴淋洗氣塔。氣體經(jīng)氣化爐自身凈化系統(tǒng)凈化后再經(jīng)過一個二次凈化系統(tǒng)，將焦油等雜質(zhì)進一步去除掉，進而達到燃氣發(fā)電機組進氣口的進氣要求。

四、燃氣發(fā)電機組

  隆盛動力系列 燃氣內(nèi)燃發(fā)電機組適應低熱值可燃氣體的變化，具有以下技術特點：

 1、空燃比自動調(diào)節(jié)技術  采用電控混合技術對發(fā)動機的空燃比進行實時控制。發(fā)動機自動實時監(jiān)控燃燒狀況，由中央控制單元發(fā)出指令，執(zhí)行器調(diào)整燃氣通道，從而改變?nèi)細膺M氣量，達到自動調(diào)節(jié)混合比的目的，使發(fā)動機空燃比始終保持在理想狀態(tài)，整個調(diào)整過程自動實現(xiàn)。內(nèi)燃發(fā)電機組采用電子控制技術，通過閉環(huán)自動調(diào)節(jié)混合氣空燃比，顯著提高對燃氣濃度變化的適應能力。

2、低壓進氣技術  針對低熱值燃氣壓力低的氣體特點，該發(fā)電機組按先混合后增壓的技術設計，使機組對燃氣的壓力要求較低，只需要燃氣進氣壓力（機組調(diào)壓閥前）達到300mmH2O以上即可達到機組的使用條件，不需要增加加壓裝置，減少投資。未采用此技術的國內(nèi)其他廠家的發(fā)電機組需要增加加壓裝置，這樣不僅增加了投資，同時也增加了機組故障點、安全隱患，并消耗了電力。  

3、稀燃技術  機組通過合理匹配配氣系統(tǒng)，調(diào)低空燃比，利用自主知識產(chǎn)權的新概念燃燒室技術在局部形成點火能量相對優(yōu)勢，實現(xiàn)多點點火，增大了點火能量，提高燃氣燃燒速度，實現(xiàn)了稀薄燃燒，降低了機組熱負荷，提高了機組對燃氣的適應性和機組的熱效率，其動力性和可靠性大大提高。未采用此技術的機組，對燃氣的潮濕性較為敏感，表現(xiàn)為點火困難或點火不連續(xù)。  預燃室技術是指先由火花塞點燃預燃室的混合氣，然后出現(xiàn)多個著火點，增大點火能量，引燃燃燒室的混合氣。提高了燃燒速度，降低發(fā)動機的熱負荷，將排溫控制在500℃左右，減少了缸蓋等主要件的熱負荷，從而延長了整機的使用壽命，并同時降低了氣耗率，提高了發(fā)動機的工作效率。

4、燃燒控制技術  通過隆盛動力公司獨創(chuàng)的技術，可將機組的缸溫控制在400℃以下，顯著降低熱負荷，明顯提高機組運行可靠性，特別是具有避免機組爆震發(fā)生的作用，未采用此技術的機組一般是憑人的感官和經(jīng)驗來調(diào)整機組運行狀況，機組運行時缸溫會超過480℃，其關鍵部件的壽命大大降低，尤其是缸蓋等部件的壽命不能滿足機組長期運行的要求。  

5、控制裝置：由電控柜、溫度顯示表、壓力表及風量控制閥所構(gòu)成。在用戶需要時也可增加相應的電腦監(jiān)控系統(tǒng)。  

6、廢水處理設備：由于氣化的燃氣通過水洗進行凈化，焦油、NOx、SO2 、NH3等成分幾乎全部轉(zhuǎn)移到生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污水中。通過過濾吸附、曝氣、沉淀、生化處理等方法處理廢水，處理后的廢水再循環(huán)利用。  

運行溫度和氣體成分  本裝置用空氣做氣化介質(zhì)，運行溫度控制在730~830℃，生物質(zhì)氣化后的可燃氣中包括N2、O2、H2、CO2、CO、CH4和CnHm等成分，氣體熱值在5~6MJ/Nm3以上。

以1MW秸稈氣化發(fā)電裝置為例，氣化爐點火成功后，發(fā)電系統(tǒng)進入運行狀態(tài)，同其它生物質(zhì)相比，秸稈的灰份含量高達15%以上，當溫度超過850℃時，秸稈灰便會發(fā)生熔融結(jié)渣現(xiàn)象，堵住爐內(nèi)排渣口，影響氣化爐的正常運行，因此，爐內(nèi)溫度的控制十分關鍵。正常情況下，氣化爐的反應溫度應穩(wěn)定在700~800℃左右。  

化學過程  氣化爐內(nèi)的化學過程主要包括燃燒反應、熱分解反應和還原反應。生物質(zhì)原料進入氣化爐后，部分與氧氣燃燒，提供熱分解所需的熱量，大部分生物質(zhì)在缺氧條件下發(fā)生熱分解反應，析出揮發(fā)份和焦碳，揮發(fā)份在高溫反應區(qū)內(nèi)停留發(fā)生二次反應，使焦油進一步裂解為氣體，同時氣體和焦碳之間，氣體和氣體之間進一步發(fā)生還原反應。最后，氣相的焦油和氣體攜帶部分細顆粒焦碳、灰塵進入燃氣凈化裝置，部分焦碳通過慣性除塵器后回流進入氣化爐參加反應。氣相焦油冷凝，通過水洗除去，凈化后的燃氣達到內(nèi)燃機的要求。

五、電站建設投資

1MW電站項目投資估算:

名稱                       費用（萬元）          備      注  

建筑工程                           

                               5               設備簡易廠房

                               2              辦公室及監(jiān)控室  

                               3    儲料倉庫（按儲料十天設計）

 設備購置  

                                            3臺燃氣發(fā)電機組  

                              80  1臺氣體發(fā)生爐（初次凈化設備）  

                              10         氣體處理和凈化設備

                              10 其它和預備費用

六、經(jīng)濟效益分析 

1、年收入預算  

1）發(fā)電收入：電站按每年運行約300天，每天運行24小時計算，總運行時間約為7200小時/年；機組長期輸出功率計算為1000kW。  則年發(fā)電量720萬度，除系統(tǒng)自耗電4％外，實際外輸電力691.2萬度，目前國內(nèi)燃煤脫硫機組上網(wǎng)標桿電價均價為0.35元/kW·h，按照相關政策，每度電享受0.25元的財政補貼，發(fā)電年收入=691.2×(0.35+0.25)=414.72萬元

2）成本預算  人員工資及福利費：6萬元/年

               外購件及動力費：  2萬元/年

                       修理費：4萬元/年  

                   秸稈原料費：150萬元（每年消耗原料12500噸，單價120元/噸計）

                     其他費用：3萬元  

綜上，年運行費用約為165萬元/年  

3）電站的年凈收益：總收入-總成本=414.72-165=249.72萬元

4）投資回收期為1.3年左右  

   注：本效益分析中未包括蒸汽利用部分產(chǎn)生的效益和炭的銷售利潤，如加上此部分效益將更加可觀。