建設(shè)秸稈氣化發(fā)電站分析報告

PAGE6PAGE1建設(shè)秸稈氣化發(fā)電站分析報告秸稈發(fā)電當(dāng)前國內(nèi)行業(yè)狀況秸稈能源在我國是一個剛起步的新產(chǎn)業(yè)，是一個科技含量比較高的產(chǎn)業(yè)，自2004年開始，秸稈發(fā)電技術(shù)的推廣和普及也逐步成為中國政府和民間關(guān)注的熱點。目前國內(nèi)秸稈發(fā)電方式采取的是秸稈直燃發(fā)電模式和秸稈氣化小型發(fā)電模式。秸稈直燃發(fā)電模式國內(nèi)秸稈直燃發(fā)電工程準備建設(shè)和正在建設(shè)的項目不少，而建成運行獲利的秸稈直燃發(fā)電項目基本沒有。江蘇省近年來共建成12個秸稈直燃發(fā)電廠，全部虧損。國內(nèi)其他聲稱不虧的項目，是否秸稈燃料私下?lián)綗禾坎坏枚?。秸稈直燃發(fā)電主要面臨以下問題：一是技術(shù)問題沒有能夠解決。由于鍋爐及前處理設(shè)備是從國外引進，設(shè)備價格昂貴，導(dǎo)致大型秸稈發(fā)電廠的初始投資成為很大的問題。動輒上億元的投資，意味著太大的風(fēng)險，況且是投入到這類新型的農(nóng)村能源系統(tǒng)中，投資方會承擔(dān)更大的風(fēng)險。二是秸稈直燃發(fā)電最大的問題是資源的收集，這在我國尤其困難。對于秸稈直燃發(fā)電項目，秸稈產(chǎn)量有多大，秸稈的分布和運輸條件如何，必須要先調(diào)查清楚。我國大部分地區(qū)都是以農(nóng)戶為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)單位，戶均耕地占有面積很小，根據(jù)對我國糧食產(chǎn)量最大的五個省的統(tǒng)計，每年每戶的秸稈可獲得量僅為4～5噸。以2.5萬千瓦的秸稈發(fā)電廠每年消耗秸稈20萬噸計，需要從近5萬戶農(nóng)戶收購，這些秸稈還是分夏秋兩季提供，意味每年需要完成近10萬筆秸稈收購交易，無論對收購的組織還是收集成本控制都是極大的考驗。其次，大型的秸稈發(fā)電系統(tǒng)存在的一個最大風(fēng)險就是秸稈的收集問題，我國農(nóng)村人多地薄、自然村相對分散的特點決定了很難在幾個自然村的小范圍內(nèi)收集到大型秸稈發(fā)電系統(tǒng)所需要的數(shù)十萬噸秸稈燃料，除非擴大收集半徑。這樣又涉及到秸稈的收集、分選、運輸、儲存、防腐、防火等諸多問題，收購成本會急劇上升。一個產(chǎn)業(yè)只有形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈才能健康發(fā)展。但當(dāng)前對秸稈能源的利用，大家關(guān)注的多是項目建設(shè)，其中甚至不排除為趕時髦和出政績而上項目。進口機組為了提高效率，單個發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計裝機容量比較大，基本上都在2萬千瓦以上，這導(dǎo)致每個電廠每年需要30萬噸以上的秸稈供應(yīng)，電廠投資都達2億至3億元之巨。因此，最終發(fā)出的電力價格會比較偏高，且短期內(nèi)很難降下來。由于每種技術(shù)都有各自的特點，所以，不應(yīng)該完全肯定或完全否定某一項技術(shù)。關(guān)鍵是在選擇技術(shù)路線時，必須充分考慮項目所在地的實際情況，采用最適宜的技術(shù)。能源轉(zhuǎn)換產(chǎn)業(yè)的規(guī)模效益非常明顯，國外秸稈發(fā)電也有向大規(guī)模發(fā)展的趨勢，但是國外農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以農(nóng)場為主，每個收購合同或收購交易可以提供的秸稈數(shù)量遠遠超過我國。有關(guān)專家曾對收集秸稈的運輸成本進行過詳細的調(diào)查和測算，發(fā)現(xiàn)收集半徑在15千米以內(nèi)，其運輸成本增加很少。半徑15千米可以提供的秸稈為10千米的一倍以上，所以，可在此范圍內(nèi)有選擇性地收購，以有效地防范秸稈收購價格被惡意抬升的風(fēng)險。秸稈氣化發(fā)電模式以上種種不難看出，如果有一個公司，能夠充分理解并抓住國家政策的良好機遇，能夠充分研究該領(lǐng)域的特點與風(fēng)險，從而規(guī)避風(fēng)險，那么這個公司必將找到這個市場領(lǐng)域的高利潤區(qū)。新能源綜合開發(fā)利用公司正是希望自己能夠成為這樣的公司，能將自己的利潤區(qū)建立在政府建立節(jié)約型社會的愿景上；建立在滿足群眾尤其是農(nóng)村群眾增加收益的基礎(chǔ)上，將小秸稈做出大文章，變害為利、變廢為寶。利用秸稈氣化發(fā)電可以把解決能源短缺、環(huán)保和農(nóng)民增收三大問題很好地結(jié)合起來。秸稈氣化發(fā)電模式，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內(nèi)燃機結(jié)合的氣化發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用流化床氣化爐內(nèi)燃機發(fā)電系統(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，人們對秸稈發(fā)電規(guī)模和系統(tǒng)效率提出了更高的要求，發(fā)展新的秸稈氣化熱電聯(lián)供模式的必要性越來越明顯。從目前國內(nèi)已建有的小型的秸稈氣化發(fā)電站來看，投資小、建設(shè)周期短、投資回收快，而且設(shè)備全部是國產(chǎn)的，運行費用低。從這可以看出秸稈氣化發(fā)電是秸稈能源利用的最適合的途徑。秸稈發(fā)電站工藝流程和相關(guān)技術(shù)秸稈氣化發(fā)電站系統(tǒng)主要包括秸稈進料系統(tǒng)、流化床氣化爐、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(shè)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(fēng)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。流化床氣化爐：氣化裝置可采用循環(huán)流化床氣化爐，它主要由進風(fēng)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?zé)峤鈿饣煽扇細怏w，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，該裝置可采用多級除塵技術(shù)：例如慣性除塵器、旋風(fēng)分離器、文氏管除塵器、噴淋除塵、電除塵等，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或焦油裂解的方法進行清除，主要設(shè)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。秸稈氣化發(fā)電流程示意圖燃氣發(fā)電機組：勝動12V190燃氣內(nèi)燃發(fā)電機組適應(yīng)低熱值可燃氣體的變化，具有以下技術(shù)特點：1、空燃比自動調(diào)節(jié)技術(shù)采用電控混合技術(shù)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(shù)，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(yīng)能力，可燃氣體濃度在20%~100％之間變動時，機組都能適應(yīng)。2、低壓進氣技術(shù)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(shù)設(shè)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(shù)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(shù)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(quán)的新概念燃燒室技術(shù)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(yīng)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(shù)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(yù)燃室技術(shù)是指先由火花塞點燃預(yù)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550℃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(shù)通過勝動公司獨創(chuàng)的技術(shù)，可將機組的缸溫控制在420℃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(shù)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500℃，其關(guān)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?？刂蒲b置：由電控柜、熱電偶及溫度顯示表、壓力表及風(fēng)量控制閥所構(gòu)成。在用戶需要時也可增加相應(yīng)的電腦監(jiān)控系統(tǒng)。廢水處理設(shè)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5016~6152kJ/Nm3之間。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(dāng)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(guān)鍵。正常情況下，氣化爐的反應(yīng)溫度應(yīng)穩(wěn)定在700~800℃左右?；瘜W(xué)過程氣化爐內(nèi)的化學(xué)過程主要包括燃燒反應(yīng)、熱分解反應(yīng)和還原反應(yīng)。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(yīng)，析出揮發(fā)份和焦碳，揮發(fā)份在高溫反應(yīng)區(qū)內(nèi)停留發(fā)生二次反應(yīng)，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(yīng)。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(yīng)。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。三、電站建設(shè)投資表1MW電站項目投資估算明細表:名稱費用（萬元）備注建筑工程10設(shè)備簡易廠房10辦公室及監(jiān)控室30儲料倉庫（按儲料一周至十天設(shè)計）設(shè)備購置2102臺燃氣發(fā)電機組801臺氣體發(fā)生爐（含初次凈化設(shè)備）10氣體處理和凈化設(shè)備20電站輔助設(shè)備安裝工程30電站所有設(shè)備和部件的安裝其他和預(yù)備費用30工程建設(shè)其他費用流動資金30合計460四、經(jīng)濟效益分析1、年收入預(yù)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；機組長期輸出功率按額定功率的80%計算為800kW。則年發(fā)電量576萬度，除系統(tǒng)自耗電6％外，實際外輸電力541.44萬度，目前國內(nèi)燃煤脫硫機組上網(wǎng)標(biāo)桿電價均價為0.35元/kW·h，按照相關(guān)政策，每度電享受0.25元的財政補貼，發(fā)電年收入=541.44×(0.35+0.25)=324.864萬元2）成本預(yù)算人員工資及福利費：20萬元/年（按人計算，電站職工定員表略）外購件及動力費：10萬元/年修理費：10萬元/年秸稈原料費：120萬元（每年消耗秸稈原料10000噸，單價120元/噸計）其他費用：10萬元綜上，年運行費用約為170萬元/年3）電站的年凈收益：總收入-總成本=324.864-170=154.864萬元投資回收期為2.9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。電站的建設(shè)給農(nóng)民增收，