河北省唐山市10X12MW生物质发电项目建议书.doc

河北省唐山市1012MW生物质发电项目建议书北京德胜电力工程咨询公司2007年3月设计总工程师： 刘新城主要编制人员： 刘新城 吴建勋 许 安 田志叶 寇立欣 卢芳芳 康云龙审 核： 刘新城 吴建勋 韩振学 栾景明 目录1概述51.1 项目申报单位概述51.2 拟建项目概况51.3 建设规模51.4 编制依据61.5 建设必要性61.6 主要技术设计原则72 燃料供应82.1 秸秆量82.2 秸秆成份分析92.3 秸秆收集102.4 锅炉点火燃料103 机组选型103.1 锅炉选型说明103.2 汽轮机选型说明113.3 主机技术条件114 投资估算及经济效益124.1 编制原则124.2 编制依据124.3 工程投资估算144.4 财务评价145 环保工程设想及烟气污染防治措施155.1 烟气污染治理措施155.2 大气污染物的排放量、排放浓度及落地浓度165.3 烟气中的污染物对周围大气环境的影响175.4 大气污染物总量控制初步分析186 结论及建议186.1 主要结论186.2 建议191概述1.1 项目申报单位概述北京德胜电力工程咨询公司是隶属于河北省电力设计院的一家高新技术企业，现有员工100多人，其中研究人员15名，工程技术人员20多名，专业从事生物质能利用，节能技术产品开发与销售，主要产品有生物质气化炉、生物质气化发电装置、生物质气化集中供气装置、医疗垃圾焚烧炉及各种节能设备，同时为各类型企业提供节能技术设计、咨询等服务。在公司的技术产品中兆瓦级循环流化床生物质气化发电系统荣获国家“九五”重点科技攻关重大科技成果奖，并申报8项国家专利。该技术属于国内首创，处于国际领先水平，受到国内外同行的高度评价，目前已在国内推广20多套，并出口到缅甸、柬埔寨、泰国、印度等东南亚。1.2 拟建项目概况为使河北省唐山市（市及市辖县）的生物质能源农作物秸秆得到充分利用，实现其资源化、减量化、无害化，减少秸秆堆放或焚烧对城区环境和大气质量的破坏，充分利用可再生能源的优势，逐步将生物质发电开发成为河北省能源结构的有益补充，北京德胜电力工程咨询公司拟在河北省唐山市区域内每个县建设1座秸秆发电厂，总装机容量为120MW。该系列项目年处理秸秆（以单一电厂、玉米秸秆为燃料）7.48万吨，采用焚烧减量方式，余热用于发电，其灰渣含钾量较高，可直接还田使用。1.3 建设规模由唐山市及其所辖县（10个县）的秸秆资源量来看，能够满1012MW机组用量，综合考虑唐山市及其所辖县的秸秆资源量、秸秆运输条件，本着稳妥、可靠的原则，按照机炉匹配的要求，每一电厂的建设规模定为：112MW纯凝汽式汽轮发电机组配175t/h秸秆直燃循环流化床锅炉，考虑经济发展因素单一项目厂区规划按212MW纯凝汽式汽轮发电机组配275t/h秸秆直燃循环流化床锅炉考虑。那么在唐山市区域内生物质发电项目总装机容量为1012MW，并按2012MW进行规划。1.4 编制依据1) 国家计委、经贸委、建设部联合发布的热电联产项目可行性研究技术规定；2) 国家发改委发布的可再生能源发电价格和费用分摊管理施行办法、可再生能源发电有关管理施行规定；3) 设计有关的法令、法规、标准及专业设计技术规程等。1.5 建设必要性1.5.1 符合国家新能源政策生物质是世界第四大能源，它们对全世界一次能源的贡献占14。在我国，生物质占一次能源消费总量的33，是仅次于煤炭的第二大能源。生物质发电厂的建设符合国家能源政策和国家中长期发展纲要。2006 年2月9日，国务院发布了“国家中长期科学和技术发展规划纲要”，纲要中明确提出，今后15 年，科技工作的指导方针是：自主创新，重点跨越，支撑发展，引领未来。纲要中涉及能源行业的主要内容如下：坚持节能优先，降低能耗。重点研究主要高耗能领域的节能技术与装备，开发复杂环境与岩性地层类油气资源勘探技术，重点研究风能、太阳能、生物质能和地热能等可再生能源的开发利用。因此，本工程的建设符合国家新能源政策。1.5.2 生物质发电工程节约能源利于环保有关研究表明，秸秆是一种很好的清洁可再生能源，其平均含硫量只有3.8，而煤的平均含硫量约达1。拟建生物质发电厂每年可焚烧秸秆7.48万吨，同时还可以提供电力能源，与常规燃煤火电厂相比，不仅可节约煤炭还可减少二氧化硫和烟尘排放量。因此，从节约能源保护环境的角度讲，本工程的建设是非常必要的。1.5.3 生物质发电工程可产生良好的社会效益和经济效益唐山市是农业大市，农作物种植面积近71万亩，秸秆总量约40万吨。林地面积22.5万亩，年产树枝6.3万吨。目前，农民生活水平有了很大的提高，人民生活大部分采用沼气、煤及液化气。虽然有一部分秸秆用于还田和青储饲料，但大部分无法有效利用，到秋季后大部分玉米秸秆堆放于道路两旁，既不利于防火又不利于环境治理。建设生物质发电工程，不但可以消除因就地焚烧秸秆产生的烟气污染，且可将秸秆作为资源加以利用，还可增加农民收入。生物质发电厂的建设，不但可向当地供电，而且可把解决能源短缺、环境保护和农民增收三大问题很好地结合起来，发电厂的建设是一件利国利民的大好事。从可持续发展的角度看，秸秆是可再生而且洁净的能源，将在未来的能源结构中起到重要作用。秸秆发电不仅具有较好的经济效益，还有良好的生态效益和社会效益。综上所述，河北省唐山市生物质发电工程的建设是完全必要的。1.6 主要技术设计原则1.6.1每一秸秆电厂均按一炉配一机进行设计，并按预留再扩建一炉一机的建设条件进行整体规划，锅炉采用秸秆直燃循环流化床锅炉，额定蒸发量75t/h、过热蒸汽压力5.3MPa、过热蒸汽温度490、给水温度150，效率90%。汽轮机选用次高温次高压12MW纯凝汽式汽轮机，配套选用12MW汽轮发电机；1.6.2电力系统：发电机出线经主变升压至35kV接入附近的变电所；1.6.3秸秆供应：秸秆按要求晾干、粉碎、压缩后用汽车运至厂内；1.6.4燃油供应：燃用0#轻柴油，采用汽车运输；1.6.5水源：生产用水采用污水处理厂的中水；电厂生活消防用水采用市政水。1.6.6秸秆仓库：容量按两台炉燃用5天设计；1.6.7灰渣：干灰采用气力输送方式，锅炉底渣采用机械输送方式；1.6.8机组控制：锅炉和汽机设集中控制室，控制方式为DCS，控制设备为国产中上等水平；1.6.9锅炉采用轻型封闭墙；1.6.10采用二次循环供水、自然通风塔冷却系统或机力通风冷却塔系统；1.6.11两台炉共用一座烟囱，烟囱高度暂按80米，根据出口流速确定烟囱出口内径；1.5.12主厂房等建筑采用钢筋混凝土结构；1.6.13本工程机组年利用小时各专业均以5500小时叙述；1.6.14注册资本金为30%，其余为银行贷款。2 燃料供应2.1 秸秆量2.1.1 本工程秸秆用量本工程拟以农作物秸秆为设计燃料。每一秸秆电厂建设规模为175t/h秸秆直燃循环流化床锅炉配112MW汽轮发电机组并预留一炉一机的建设条件，其燃料消耗量见下列各表。以玉米秸秆为燃料时消耗量表小时用量(t)日用量(t)年用量(104t)一台锅炉13.62727.48注：日用量按20小时计，年用量小时按5500小时计。以小麦秸秆为燃料时消耗量表小时用量(t)日用量(t)年用量(104t)一台锅炉13.82767.59注：日用量按20小时计，年用量小时按5500小时计。以棉花秆为燃料时消耗量表小时用量(t)日用量(t)年用量(104t)一台锅炉11.72346.44注：日用量按20小时计，年用量小时按5500小时计。以果木枝条为燃料时消耗量表小时用量(t)日用量(t)年用量(104t)一台锅炉12.92587.1注：日用量按20小时计，年用量小时按5500小时计。2.1.2秸秆资源产量农作物秸秆资源统计表项目品种主产品产量（万吨/万亩）主副产品比秸秆产量（万吨）棉 花0.251:1.360.34小 麦0.421:1.050.44玉 米0.481:1.70.82由上表看出，若在一区域内所种植农作物产出的秸秆资源均能全部回收，那么要满足一台75t/h秸秆直燃循环流化床锅炉的燃料量，在这一区域内所种植的单一农作物的种植面积见下表。作物种类棉 花小 麦玉 米种植面积18.9万亩17.3万亩7.9万亩2.2 秸秆成份分析本工程采用的锅炉拟以燃用玉米秸秆为设计燃料，棉花秸秆及木枝条等木质燃料为校核燃料。秸秆成份分析及工业分析分析成果见下表：项 目符 号单 位玉 米小 麦棉 花果木枝条全水Mt%9.810.432.710.3水分Mad%8.348.149.006.97灰分Ad%8.148.905.602.10挥发份Vd%73.1672.0472.7879.85碳Cd%45.6044.5747.1649.64氢Hd%2.122.132.182.49氮Nd%1.030.691.050.49氧Od%42.9043.4843.7145.22全硫St，d%0.220.230.290.05发热量Qnet，arMJ/kg15.6815.4718.2716.59固定碳FCad%17.1417.5019.6716.80真密度TRD1.611.611.661.58氟FPPM16610916663氯Cl%0.5771.2560.2260.018灰熔点DT1080760660650ST1130780820670FT1160790830790二氧化硅SiO2%56.6852.8715.7624.69三氧化二铝Al2O3%7.403.534.005.41三氧化二铁Fe2O3%2.651.411.572.11氧化钙CaO%8.106.5518.9239.82氧化镁MgO%5.413.618.005.48氧化钠Na2O%2.272.445.820.98氧化钾K2O%13.8426.0531.7613.03二氧化钛TiO2%0.440.220.180.24三氧化硫SO3%2.745.065.462.96五氧化二磷P2O5%1.301.303.783.242.3 秸秆收集建设生物质发电厂工程，秸秆收集是一个需要重视的问题。根据现阶段农村的具体情况，农户多，户均耕地少，秸秆收集期短，又值农忙季节，为此，需要建立一套行之有效的秸秆收集办法。根据我国已建成秸秆电厂的实际运行经验，其秸秆收集都是在以电厂为中心20公里为半径的区域内进行收集，但存在的问题主要是，在这一区域内所产秸秆的保证利用率只能按30%计算。本项目欲开辟一个新的秸秆收集供应体系。本项目欲采用租用耕地由电厂自行耕种和管理的模式，以保证秸秆供应的可靠性，可据所燃燃料租用相应的耕地面积。当然这一设想需得到政府部门的大力支持。2.4 锅炉点火燃料锅炉点火及低负荷助燃用油量较小，可从市场上采购，用汽车运至厂内。锅炉点火用燃油采用#0轻柴油，燃油从石油公司购买，由专用运油汽车运至厂内并卸入厂区内的储油罐内。3 机组选型3.1 锅炉选型说明国外秸秆锅炉有成功的运行实例，但进口秸秆锅炉价格较高，比国产秸秆锅炉价格高2倍左右。近几年来国内无锡华光锅炉厂、济南锅炉厂、江西锅炉厂等锅炉制造商在引进吸收国外秸秆锅炉燃烧技术的基础上，已成功开发出75t/h中温中压秸秆燃烧炉排锅炉，已有几台国产秸秆燃烧炉排锅炉陆续投产，但在运行中存在着秸秆收集和输送难的现实问题。2007年初，中科院热能所与鞍山锅炉厂也已成功开发出75t/h秸秆直燃循环流化床锅炉，该炉型以压缩成型后秸秆为燃料，解决了秸秆输送难的问题。综合考虑，为节省资金，并保证电厂的安全稳定运行，本工程暂选用国产75t/h次高温次高压秸秆直燃循环流化床锅炉。3.2 汽轮机选型说明采用N12-4.90型次高温次高压纯凝汽式汽轮机。3.3 主机技术条件3.3.1 秸秆锅炉参数锅炉型式：循环流化床炉、全钢结构、平衡通风、自然循环汽包炉主要技术数据序号项 目 名 称单位数 据1额定蒸发量t/h752过热器出口蒸汽压力MPa5.33过热器出口蒸汽温度4904给水温度1505排烟温度1406锅炉效率%903.3.2汽轮机参数型式：次高温次高压参数、纯凝汽式型号：N12-4.90转速：3000r/min汽轮机主要技术规范见下表。汽轮机主要技术规范序号项 目单位数值1发电功率MW122主蒸汽压力MPa4.903主蒸汽温度4853.3.3发电机型式：水、空冷式型号：QF2-12-2主要技术规范序号项 目 名 称单位数 据1额定功率MW122额定电压kV10.5或6.33额定电流A4额定转速r/min30005额定频率Hz506功率因数0.84 投资估算及经济效益生物质能秸秆发电技术的应用可以充分利用可再生能源的优势，减少秸秆堆放和焚烧对环境的破坏，从而达到节约能源、改善环境、增加电力供应的目的，因此该秸秆热电项目的应用前景非常广阔。4.1 编制原则4.1.1 国家计划委员会、建设部计投资(1993)530号文印发的建设项目经济评价方法与参数；4.1.2 电力工业部电力规划设计总院电规经(1994)2号文印发的电力建设项目经济评价方法实施细则(试行)；4.1.3 国家发展计划委员会、国家经济贸易委员会、建设部计基础200126号文印发的热电联产项目可行性研究技术规定；4.1.4 国家发展计划委员会计基础(1999)44号文国家计委、科技部关于进一步支持可再生能源发展有关问题的通知。4.2 编制依据4.2.1 工程项目及数量工程投资估算范围（以单一电厂为例）：生物质发电厂175 t/h + 112MW 机组各生产工艺系统工程以及厂外各单项工程；各系统工程量计算依据设计专业提供的工程量及设备材料清册。4.2.2 价格水平投资估算工程静态投资价格年为2006年。4.2.3 定额、指标国家经贸委2002 15号文发布的：电力工程建设概算定额建筑工程（2001年修订本）；电力工程建设概算定额热力设备安装工程（2001年修订本）；电力工程建设概算定额电气设备安装工程（2001年修订本）；中电联技经2002 48号文公布的：电力建设工程预算定额（第六册 调试）（2002年修订本）。4.2.4 工资标准建筑工程：19.5元/工日安装工程：21元/工日地方工资性津贴差值调增0.88元/工日，并计取税金。根据中电联技经200274号文，调增定额工日单价安装工程4元/工日，建筑工程3元/工日，并计取税金。4.2.5 材料价格安装工程执行华北电定字20025号文和冀电定字200203号文颁发的关于印发2001年度河北省电力建设工程装置性材料综合预算价格的通知中材料价格。根据冀电定字20035号文颁发的关于发布电力建设工程定额2003年河北省材机费调整系数的通知，调整材机费用，并计取税金。建筑材料按照建筑工程概算定额（2001年修订本）计算，依据2006年2季度邯郸地区建设材料信息进行调整。4.2.6 设备价格主要设备及其他设备参考近期同类工程价格，不足部分采用中国建设工程造价管理协会设备价格信息委员会组织汇编的全国电力工程建设常用设备2004年价格汇编计列。75t/h秸秆炉 1100万元/台12MW汽轮发电机组 700万元/套4.2.7 取费标准执行国家发展计划委员会、国家经济贸易委员会、建设部计基础200126号文印发的热电联产项目可行性研究技术规定。4.2.8 其它费用执行国家发展计划委员会、国家经济贸易委员会、建设部计基础200126号文印发的热电联产项目可行性研究技术规定。4.2.9 基本预备费基本预备费按10%计列。4.3 工程投资估算按照上述编制依据编制本工程投资估算。175t/h+112MW机组静态总投资为8500万元，单位投资为7083.3元/kW。4.4 财务评价4.4.1 资金投入本工程由自有资金和银行贷款组成。其中注册资本金占项目总投资的30%，其余70%拟由投资方申请银行贷款。4.4.2投资计划静态投资年度按100%投入。4.4.3原始数据1)经济评价期建设期为1年，经营期按20年。2)发电能力本电厂达到设计能力时，年发电量为6600104kWh，年供电量为5808104kWh。3）成本数据人工费：全厂设计定员80人，人均工资标准18000元/人年。固定资产折旧费：按折旧年限15年和残值率5%计算。摊销费：无形资产分10年摊销，递延资产分5年摊销。修理费：按固定资产原值的2.5%计算。其它辅助材料：按6元/MWh计算。水费：按3.5元/ MWh计算水费。秸秆：200元/吨（含税价）， 年利用秸秆（以玉米秸秆为例）7.48万吨其它费用：12元/MWh4）税、费增值税：热销项税按13%税率计算，电销项税按17%税率计算，秸秆进项税按13%税率计算，材料进项税按17%税率计算，水进项税按6%税率计算。城市维护建设税和教育附加税：按应缴增值税的7%和4%计算。所得税：按33%计算。公积金和公益金分别按照税后利润的10%和5%计取。5）供电价本工程属环保型可再生能源工程，享受国家有关优惠电价政策： 根据发改价格(2006)7号文，按燃煤机组标杆上网电价加补贴电价：河北北网新投产燃煤机组标杆上网电价0.339元/kWh（含税），补贴电价0.25元/kWh，合计电价0.589元/kWh(含税)，不含税电价为0.503元/kW；运行15年后取消。其余参数，参考同容量机组数据，包括成本类及损益类数据。4.4.4经济效益分析按上述评价方法与参数，本项目的经济效益指标如下表。 经济评价综合技术经济指标经济指标单位指标值项目总投资万元8500工程单位造价元/kW7083.3内部收益率9.79投资回收期年8.70投资利税率14.02投资利润率13.73电价（不含税）元/kWh0.5035 环保工程设想及烟气污染防治措施本期工程建设规模为112MW次高温次高压纯凝式汽轮发电机组配175t/h秸秆直燃循环流化床锅炉。配套建设高效布袋除尘器和一座高80m出口内径为2300mm的烟囱。本项目所在区域属于二氧化硫污染控制区和酸雨控制区。根据国家环保政策对烟尘和SO2要进行排放浓度和总量控制。废物综合利用减少环境污染，促进当地的经济发展。本期工程利用污水处理厂处理后的城市污水，减少本区域向水域排放的污水总量。5.1 烟气污染治理措施1) 燃用生物质发电本工程燃用农作物秸秆，主要是玉米秸秆生物质燃料，由于这些生物质成份中所含灰份及硫份都很低，因此和传统的燃煤电厂比较，烟尘和二氧化硫的排放浓度和排放量低，对周围大气环境的影响也很小。秸秆中灰份在3%左右，硫份在0.1%左右，木质燃料中灰份和硫份更低。火电厂大气污染物排放标准中规定：“单台出力65t/h以上采用甘蔗、锯末、树皮等生物质燃料的发电锅炉，参照本标准中以煤矸石等为主要燃料的资源综合利用火力发电锅炉的污染物排放控制要求执行。”根据该标准，第时段火力发电厂锅炉二氧化硫最高允许排放浓度为800mg/Nm3，按玉米秸秆中的硫份，计算的烟气中二氧化硫排放浓度为690mg/Nm3，低于标准要求的最高允许值。2) 采用高效除尘设备本工程一台炉配一台布袋除尘器，以收集烟气中的飞灰。设计除尘效率在99.90%以上，从而可有效地减少烟尘排放量，降低烟尘排放浓度。根据本工程所处位置和火电厂大气污染物排放标准GB13223-2003 时段标准中的规定和玉米秸秆中的成分，按照除尘器的除尘效率为99.6%，经初步计算烟尘的排放浓度为36.5mg/Nm3。占允许排放浓度200mg/Nm3的18.3%。3) 高烟囱稀释排放本工程采用高烟囱排放。为基本满足单台锅炉投产初期烟囱的出口烟气流速不低于烟囱出口处计算平均风速的1.5倍(环保要求，计算依据GB/T13201-91)，同时烟囱负担的锅炉全部运行时烟囱的出口烟气流速能确保烟囱安全经济运行，设计烟囱高度80m，出口内径为2.3m。高烟囱排放，可增加烟气有效抬升高度，通过高空稀释扩散，可降低电厂烟气污染物的落地浓度，减轻对周围大气环境的影响。4) 装设烟气连续监测装置根据火电厂大气污染物排放标准GB13223-2003，“火力发电锅炉须装设符合HJ/T75要求的烟气排放连续监测仪器。”因此本期工程必须装设烟气排放连续监测装置，烟气排放连续监测装置可以自动监测大气污染物排放情况，为环境管理提供监测数据，发现问题及时解决。5.2 大气污染物的排放量、排放浓度及落地浓度1) 二氧化硫和烟尘的排放量、排放浓度采取上述的大气污染防治措施后，按玉米秸秆成分计算的本工程SO2、烟尘的排放量及排放浓度见表。 大气污染物排放情况（175t/h）污染物种类SO2烟尘项目排放量(kg/h)排放浓度( mg/Nm3)排放量(kg/h)排放浓度( mg/Nm3)实际排放1556908.2236.5允许排放浓度800200全厂最高允许排放量714注：表中允许排放值为火电厂大气污染物排放标准中以煤矸石等为主要燃料的资源综合利用火力发电锅炉的污染物排放控制标准值。2) NOX的排放量、排放浓度因本工程锅炉的燃烧温度与循环流化床锅炉的燃烧温度基本相同，因此锅炉NOX的排放浓度暂按250mg/Nm3计算NOX的排放量，详见表。 NOX的排放量及排放浓度污染物项 目单位实际排放允许排放NOX排放浓度mg/Nm3250450排放量t/h0.07注：表中允许排放浓度为燃煤锅炉挥发分大于20%时时段的允许值。3) 二氧化硫和烟尘的落地浓度本工程投产后在B、C类稳定度情况下，大气污染物SO2、烟尘的落地浓度见表。 B、C类稳定度日平均浓度(mg/Nm3)稳定度B类稳定度C类稳定度污染物SO2烟尘SO2烟尘日平均浓度值0.0109930.001780.0092130.001492环境空气标准二级标准限值0.150.150.150.10日平均浓度值/标准限值7.3%1.2%6.1%1.0%最大浓度点至烟囱距离(m)105119145.3 烟气中的污染物对周围大气环境的影响根据以上计算结果，本工程投产后，由于采用的燃料中污染物成分较少，且采用了除尘效率高的布袋除尘器，大气污染物SO2、烟尘实际排放量和排放浓度均小于火电厂大气污染物排放标准GB13223-2003中规定的允许排放量和允许排放浓度，全厂SO2的最大排放量约占允许排放量的15.8%，烟尘最大实际排放浓度约占允许排放浓度的64%。SO2和烟尘的落地浓度占环境空气质量标准GB3095-1996二级标准值的比例也很小。由于锅炉的燃烧温度较低，NOX排放浓度也能满足标准的要求。因此对周围大气环境影响不大。本工程建成后，将彻底结束植物秸秆遍地堆放，随意燃烧，烟气低空污染和秸秆占用农田的现象。对改善当地的环境质量起着重要的作用。5.4 大气污染物总量控制初步分析本工程采取大气污染物治理措施后，设计布带除尘器按除尘效率99.6%，年运行5500小时，燃用玉米秸秆时初步计算的大气污染物SO2年排放量为491.5吨，烟尘年排放量为26.1吨。本工程的建设将结束烟气低空污染现象，对改善区域内的大气环境质量和提高人民的生活质量起到了积极的作用，符合城市总体规划和国家鼓励秸秆综合利用的政策。6 结论及建议6.1 主要结论1) 河北省为农业大省，每年产生大量农作物秸秆等。传统上河北农