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，生物質能源的研究與開發(fā)已經成為世界各國的熱門。將生物質能轉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，農林作物十分豐富，特別是農作物秸稈年產量巨大。但由于受種種條件限制，大量的農作物秸稈被農民一把火燒掉，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燃機結合的氣化發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)降低了對燃氣雜質的要求（焦油、雜質含量≤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)、燃氣內燃發(fā)電機組等部分。  

   進料機構：進料機構采用螺旋加料器，動力設備是電磁調速電機。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，電磁調速電機則可任意調節(jié)生物質進料量。  

   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成。生物質在氣化爐中經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。氣體經氣化爐自身凈化系統(tǒng)凈化后再經過一個二次凈化系統(tǒng)，將焦油等雜質進一步去除掉，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)行器調整燃氣通道，從而改變燃氣進氣量，達到自動調節(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)，整個調整過程自動實現(xiàn)。內燃發(fā)電機組采用電子控制技術，通過閉環(huán)自動調節(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)，調低空燃比，利用自主知識產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驗來調整機組運行狀況，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等成分幾乎全部轉移到生產過程中產生的污水中。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，運行溫度控制在730~830℃，生物質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)生熔融結渣現(xiàn)象，堵住爐內排渣口，影響氣化爐的正常運行，因此，爐內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，目前國內燃煤脫硫機組上網標桿電價均價為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生的效益和炭的銷售利潤，如加上此部分效益將更加可觀。