生物质能发电及综合利用项目建议书

生物质能发电及综合利用项目 建议书 生物质能发电及综合利用项目是山东 *实业有限公司“十一五”规划的重点项目。项目依靠科学的技术和先进的设备，将生产中产生的有机废水，经过处理置备沼气，再用沼气发电，实现了大型工业化沼气的生产和综合利用。项目的实施不仅可以引导、推动大豆深加工行业彻底解决生产中有机污水的污染问题，而且对保护环境、促进资源的可持续利用具有重大而深远的意义。 一 项目建设的重大意义和必要性 1.1 项目建设的重大意义 1.1.1 项目建设符合全面建设小康社会的要求 沼 气作为生物质能源的重要组成部分，它的优质化利用，对建设小康社会、减轻常规能源的压力具有重要的现实意义。沼气归类于绿色能源。国家出于环境保护及开发可再生能源的目的，对于污染治理和绿色电力能源技术的研究和整合十分重视。沼气工程技术是治理高浓度工业有机废水、转化有机废弃物为燃气等可利用物质的十分有效的技术，在强调可持续发展的大背景下，大力推广沼气工程显得尤为重要。 沼气发电技术在经过了 20 余年的完善后，在我国社会经济蓬勃发展大环境下，其发展走向已引起人们的关注。 1.1.2 项目建设符合能源结构调整的政策 要求 我国目前能源消费构成中煤炭比例过高，占能源消费总量的67，降低煤炭消费比例是调整能源结构的重要任务。由于我国石油资源有限，要降低煤炭消费比例，只有通过增加天然气、水电、核电、可再生能源和新能源的使用量来实现。通过大力发展可再生能源和新能源，替代煤炭，弥补石油、天然气的资源短缺，是我国长期能源发展战略和近期能源结构调整的重要选择。利用工业有机废水制备沼气，已经显示出良好的发展前景。 1.1.3 项目建设符合环境保护和减少温室气体排放的需要 能源的生产和消费是我国大气环境污染物的最重要来源，废气排放中 约 90的二氧化硫和氮氧化物是能源生产和消费活动造成的。二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、烟尘等大气污染物造成的酸雨、呼吸道疾病等环境污染问题已经严重威胁我国经济发展和人民生命健康。即使我国实现用增加一倍能源消费量获得经济翻两番的发展目标，能源消费总量仍要增加 11 亿吨。如果不有效调整能源结构，煤炭的消费量需要增加约 8 亿吨，环境污染的控制任务将是十分艰巨的。因此减少煤炭消费量，提高天然气、水电、核电、可再生能源和新能源在能源消费中的比例是环境保护的必然选择。而项目建设正是将工业废水进行科学处理，充分利用生物质能代 替燃煤热能的重大环保工程。 温室气体减排是全球环境保护和可持续发展的一个主题。我国作为一个经济快速发展的大国，努力降低化石能源在能源消费结构中的比重，承担与自己国际地位和经济发展水平相适应的减排温室气体义务，树立良好的国家形象是必要的。而沼气作为重要的生物质能源，是最能有效减少温室气体排放的清洁能源，是国际公认的对环境没有破坏的清洁能源。因此，从减少温室气体排放，承担减缓气候变化的国际义务出发，我国也应加大工业化沼气开发和利用的发展步伐。 1.1.4 项目建设为开拓新的经济增长领域创造良好机遇 利用工业废 水制备沼气，实现生物质能源的大型工业化生产，对改变长久以来加强环保与提高企业经济效益相悖的现状，促进行业和地区经济发展具有重要意义，同时快速发展的大型沼气工业化生产和利用也是一个新的经济增长领域。沼气是一种具有较高热值的可燃气体，把它作为动力机的燃料，带动发电机运转，将得到高品位的电能。沼气发电技术在沼气工程中的引入，不但提升了沼气工程整体技术水平，而且可以通过出售电能带来较高的资金回报。 中华人民共和国可再生能源法已于日起施行，国家发改委、财政部、建设部、质检总局等部门制定的配套法规和技术规范也陆续 发布。社会各界十分关注的有关可再生能源发电价格与费用分摊、可再生能源发电管理等制度有了可操作的规定。作为配套法规之一的可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法规定，生物质发电项目补贴电价，在项目运行满年后取消。自年起，每年新批准和核准建设的发电项目补贴电价比上年批准项目递减。发电消耗热量中常规能源超过的混燃发电项目，不享受补贴电价。通过招标确定投资人的生物质发电项目，上网电价按中标确定的价格执行，但不得高于所在地区的标杆电价。根据同一规定，大型工业化沼气生产和利用，作为可再生能源发 电，其电价价格高于当地脱硫燃煤机组标杆上网电价的差额部分，在全国省级及以上电网销售电量中分摊，这都将极大的推进沼气的工业化生产和利用。 1.2 项目建设的必要性 1.2.1 国内外沼气和沼气发电技术的发展，为项目的实施提供了有利的保证 沼气技术即厌氧消化技术，主要用于处理畜禽粪便和高浓度工业有机废水。我国经过几十年的研发应用，在全国兴建了大中型沼气工程 2000 多座；户用农村沼气池 1060 万户，其数量位居世界第一。不论是厌氧消化工艺技术，还是建造、运行管理等都积累了丰富的实践经验，整体技术水平已进入 国际先进行列。 沼气发电在发达国家已受到广泛重视和积极推广，如美国的能源农场、德国的可再生能源促进法的颁布、日本的阳光工程、荷兰的绿色能源等。生物质能发电并网在西欧（德国、丹麦、奥地利、芬兰、法国、瑞典等）一些国家的能源总量的比例为 10% 左右，预计本世纪末将增加到 25% 。 我国沼气发电研发有 20 多年的历史，特别是 “九五 ”、 “十五 ”期间有一批科研单位、院校和企业先后从事了沼气发电技术的研究及沼气发电设备的开发。在这一领域中，形成了科研、技术骨干队伍，建立了相应的科研、生产基地，积累了较多的成功和 失败的经验，为沼气发电技术的应用研究及沼气发电设备质量再上一个台阶奠定了基础。 沼气发电设备方面，德国、丹麦、奥地利、美国的纯燃沼气发电机组比较先进，气耗率 0.5 m 3 /kWh （沼气热值 25MJ /m 3 ），价格在 300 500$/ kWh 。我国在“九五”、“十五”期间研制出 20 600kW 纯燃沼气发电机组系列产品，气耗率 0.6 0.8 m 3 /kWh （沼气热值 21MJ /m 3 ），价格在 200 300$/ kWh ，其性价比有较大的优势，适合我国经济 发展状况。 1.2.2 我国大豆深加工行业的膨胀发展，对项目建设提出了前所未有的强烈需求 大豆蛋白作为优质的食品添加剂，广泛用于食品加工，对提高食品品质、增加营养、降低血清胆固醇、防止心脏和脑血管疾病具有独特的作用，被誉为二十一世纪的健康食品。大豆分离蛋白已成为大豆深加工中最具有潜力、最具有前景的产业。 目前，全世界有 62 个国家广泛应用大豆分离蛋白。我国从1982 年建成最早的大豆分离蛋白生产线以来，截止 2002 年 6 月，全国已有大豆分离蛋白厂家 30 多家，设计能力 8.8 万吨。到 2004年 2 月，全国大豆蛋白厂总生 产能力为 9.5 万吨。另外，这些许多蛋白厂也进行了不少技术改造，使其世纪生产能力也得到不少的提升。从 2004 年在建到 2005 年投产，将新增大豆分离蛋白产量约 5 万吨，而且随着部分企业改造后，使原先未达产的达产，达产的产量要增加，这些产量全国约为 5000 吨 /年。现筹建的蛋白厂，设计能力全国约为 2.5 万吨。即 2006 年新增产量不低于这个数字。这些新增产量不包括各地政府的招商项目。近两年，国内蛋白厂产量的增加仍呈爆炸式发展。预计全国今年的大豆蛋白设计生产能力将达到和超过 20 万吨。 伴随蛋白生产能力的不断膨胀，生产中产 生的有机废水的污染防止和处理越来越成为困绕蛋白生产厂家的重大难题。大豆蛋白在生产过程中排放出大量的有机废水，一条年产大豆分离蛋白10000 吨的生产线，每年将排放 30 万立方米的废水，仅排污费一项每年就要花费近百万元。其中的 COD、 BOD 严重超标，直接排放将对环境造成严重污染，而污水处理工程投入大、效益低，即使采用常规的沼气发电技术，也不能实现达标排放，而且发电成本较煤电高 15%左右。因此对污水进行综合治理、变废为宝，实现经济与环境的协调发展和资源的可持续发展，已成为制约我国大豆蛋白产业发展的瓶颈。 *公 司利用科学的技术和先进的 UASB+SBR 厌氧、好氧处理工艺，计划实施的生物质能发电及综合利用项目，不仅可以实现工业有机废水的无害化处理，同时也可以实现大型工业化沼气的生产和利用，彻底解决了困绕行业发展的环境保护问题，对蛋白行业高效快速的良性发展将起到巨大的示范带动作用。 1.2.3 项目建设的带动示范作用 1.2.3.1 增加企业的经济效益，缓解能源压力 *公司利用废水治理产生的沼气输送到特种燃气发电机组，用来发电，发电余热用于生产干燥和取暖热源。不仅使废水实现了达标排放，也为大豆蛋白豆渣的烘干提供了充 足的热源。既为企业创造了可观的经济效益，减轻了企业的用能负担，也提高了生产企业的环境保护积极性，开创了我国粮食加工企业能源综合利用的新局面。 该项目实施后，利用大豆废水产生的沼气每年可发电 1500万 KWH，节标煤 22560 吨。 如果此项目可以在蛋白行业推广，可大大缓解我国化石能源消耗的压力。 1.2.3.2 有效的保护环境，增加当地农民的收入 利用沼气发电不仅可以节约常规化石能源，而且沼气尾气还可用来烘干蛋白生产的副产品。沼液可以用做农作物浸种、果菜叶面肥、淡水养殖饵料、畜禽饲料添加剂、沼渣主要用途、农作物 和果菜追肥、配制花卉和蔬菜育苗等，对提高农民收入将起到巨大的促进作用。沼渣可作为有机肥替代化肥使用，可改良土壤，提高农作物产量。 综上所述，该项目技术含量高、社会效益及示范效应显著，项目的实施对提高粮食加工业综合经济效益、缓解能源压力、开发新能源将起到至关重要的作用。 二、项目建设的技术基础 2.1. 有机废水制备沼气工艺技术 2.1.1污水处理系统工艺流程 2.1.2 工艺说明 2.1.2.1 调节池： 由于生产周期和时间的变化，产生的废水波动较大，调节池主要是保证后续处理 构筑物处理水质、水量的均匀。 2.1.2.2 UASB 反应器 UASB 即上流式厌氧污泥床（ Upflow Anaerobic Sludge Blanket），是该污水处理工程的主体构筑物。由于上流式厌氧污分离机 沉淀物 暂存罐 沉淀罐 集水池 调节池 UASB 反应器 沼气 废水 污泥池 脱硫 SBR 反应池 脱水 安全水封 储气柜 有机肥 废 水 泵 达标排放 有机废水 泥床（ UASB）在反应器中集有大量高效颗粒化的厌氧污泥，因而大大提高了 COD 去处理率，高出一般传统厌氧消化池 23 倍，降低了后续处理段的进水负荷，从而降低工程造价。 上流式厌氧污泥床反应器的基本原理是：废水中的有机污染物在厌氧条件下经微生物降解，转化成甲烷、二氧化碳等，所产气体（沼气）含甲烷大于 50%，可作为 能源再次利用，主要用于发电、锅炉燃烧等。这样，既去除了有机污染物又回收了能源。上流式厌氧污泥床反应器主体是内装颗粒厌氧污泥的容器，在其上部设置专用的气、液、固分离系统，（即三相分离器），它可使反应器中始终保持高活性及有良好沉淀性的厌氧微生物，从而在工艺上较一般厌氧装置的效率高，投资节省，占地面积小。其技术关键为三相分离器、布水系统及该装置的工艺条件，特别是形成颗粒污泥的工艺条件是使 UASB 装置高效反应的技术关键。 2.1.2.3 SBR 反应器 SBR 反应器即序批式活性污泥生物反应器。好氧生物反应是依靠好氧 微生物来氧化分解水中污染物，微生物新陈代谢所需要的氧气由鼓风机和曝气器供给。好氧微生物降解废水中有机物的机理是在好氧条件下，微生物为了自身生命及生长繁殖，吸附污泥中的有机物作为营养物进行合成和分解代谢的过程。好氧工艺采用 SBR 反应器， SBR 法是现行的活性污泥法的一个变法，其流程由进水（ fill）、反应（ react）、沉淀（ settle）、排水（ draw）、待机（ idle）等 5 个基本过程组成，整个处理过程在同一个池内完成。 SBR 工艺的独特之处在于，它提 供了时间程序的污水处理，而不是连续提供的空间程序的污水处理。因此，其工艺流程有以下特点： 1）污泥活性高，沉降、分离效果好。 SBR 反应器内污泥 SVI 一般在 100 左右，沉降性能极好，能有效抑制污泥膨胀，沉降时没有进出水，属理想静沉，分离效果好。 2）耐冲击负荷。 SBR 反应器为间歇进水和排放，本身就耐水量的冲击负荷。同时，高浓度污水是逐渐进入反应器的，有数小时进水时间，且进反应器的原污水只占反应器容积的 2/3 左右，有稀释作用，所以也耐水质的冲击负荷。 3）出水水质好。相同条件下， SBR 反应器一方面活性污泥活性高 ，降解机质速率快，另一方面，它也具有比完全混合式更高的机制去除率，并且有一定的硝化反应，脱氮除磷。 4）降低造价，减少用地面积，运行费用低。 SBR 系统不需要二次沉淀池和污泥回流系统，减少了用地面积，降低了造价，并且在进水开始一段时间内不进行曝气，进行生物除氮不需要外部加碳源，溶解氧浓度梯度大，氧利用率高，大大降低了运行费用。 2.2 沼气发电工艺技术 2.2.1 沼气发电工艺流程 沼 气 过滤 器 球 阀 调压阀 电 磁 阀 tecjet 阀 燃 烧 室 进气 管 调 速蝶 阀 中冷器 增 压 器 混合器 空气 空气滤清器 2.2.2 工艺特点 2.2.2.1 采用稀薄燃烧技术 利用 WOODWARD 的 EGS 控制系统对空燃比进行精确控制，达到高空燃比，实现稀薄燃 烧，解决普通外混机存在的回火、放炮现象，提高了发动机的经济性。 2.2.2.2 燃气的单点喷射和空燃比闭环控制技术 系统自动将发动机控制设定的最佳点。可满足沼气燃烧对排放、经济性等多方面的特定要求。 2.2.2.3 失火检测 通过失火检测功能，实时监测发动机的点火状态，确保机组的有效维护和可靠运行。 2.2.2.4 状态检测 发动机运行过程中，控制系统可以对几个重要参数进行实时检测，并根据发动机的故障种类进行报警或直接停车。 2.2.2.5 高效率中冷器 发电设备采用德国 GEA 公司技术生产的圆管式高效中冷器 ，散热效率达 92%。 2.2.2.6 控制系统 设备配备智能自动空气断路器，具有过电流自动保护和逆功率保护，发生过流或逆功率时可自动分断主开关并发出声光报警信号，用于控制及监测发电机组的工作状况。设备转速采用电子调速控制系统自动调节，也可通过控制屏面板上转速微调旋钮进行微量调整；机组电压为自动调整，通过控制屏面板上电压整定电位器进行电压整定，为蓄电池提供充电电源。 三、项目建设产能规模和产品方案 3.1 项目建设规模 工程设计装机容量为 1500KW，沼气燃烧的特种锅炉为 25t/h。 3.2 产品方案 年发电 量 1500 万 KWH，年产高压蒸汽 18 万吨。 3.3 设备选型及主要技术经济指标 序号 设备名称 型号、规格 材质 单位 数量 1 污水泵 45m3/h 碳钢 台 5 2 分离机 WL505*2000 不锈钢 台 5 3 污水提升泵 50 m3/h 碳钢 台 5 4 厌氧进料泵 1 ISR80-50-315 碳钢 台 8 5 厌氧回流泵 2 IRG100-100 碳钢 台 8 6 罗茨鼓风机 28 m3/min 碳钢 台 6 7 污泥脱水设备 过滤器面积 70 m3 碳钢 台 5 8 沉淀罐 2600 4500 钢 套 15 9 三相分离器 EGSB 碳钢 台 30 10 厌氧反应器 1600014000 碳钢 台 5 11 水封罐 800 1000 碳钢 台 5 12 燃气储存柜 15000 8000 碳钢 台 1 13 脱硫器 碳钢 座 1 14 引风机 碳钢 台 1 序号 设备名称 型号、规格 材质 单位 数量 15 一次风机 JLY25-47 13D 碳钢 台 1 16 二次风机 JLG25-1614.5D 碳钢 台 1 17 给水泵 DG46-50*11 碳钢 台 2 18 锅炉污水泵 DYWS50-20 碳钢 台 2 19 分汽缸 600 4000 碳钢 台 2 20 锅炉除氧器 碳钢 台 1 21 汽轮机 B3-35/10 碳钢 台 1 22 发电机 QF-3-2 碳钢 台 1 23 汽轮机油泵 碳钢 台 1 24 循环油泵 碳钢 台 1 25 汽封加热器 碳钢 台 1 26 冷油器 碳钢 台 1 27 发电车间行车 载重 10 吨 碳钢 套 1 28 燃气锅炉 碳钢 座 1 29 软化水设备 处理量 30 吨 /小时 碳钢 套 1 30 暂存罐 1200 2000 不 锈钢 台 5 31 中水输送管道 0.6m10000m 砼 套 1 3.4 建设内容 工程类别 工程名称 规模 主要生 污水处理系 调节池 5640 m3 产系统 统 污水集水池 50 m3 好氧反应池 6000m3 污泥池 125 m3 厌氧罐底座 1135 m2 泵房 200 m2 肥水存放池 6000 m3 锅炉发电系统 锅炉车间 1296 m2 软化水车间 234 m2 汽轮发电车间 900 m2 公用工程 高压变电室 315 m2 化 验值班室 32 m2 机修间 32 m2 围墙、大门等 3.5 建设地点 项目所在的禹城市地处鲁西北平原，位于东经 116 22-116 45，北纬 36 40 -37 12。东南与齐河县接壤，东北与临邑县毗邻，西北连平原县，西南则与高唐县搭界。境内东西最宽 28.8 公里，南北最长 64.4 公里，总面积 990 平方公里。 本项目厂址位于山东省禹城市高新技术开发区蛋白工业园内，南靠富华街，东临东外环，向北 2km 是京福高速入口，向南3km 是火车站，交通便利，实际地形北方略低。 3.6 项目 实施进度 项目建设期建议为 1 年，从资金到位开始计算计 12 个月内完工投产，进度安排如下： 项目进度 项目内容 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 初步设计与审批 施工图设计 设备订货购置及制作 土建施工 设备安装及调试 人员培训 试车 投产 3.7 项目建期管理 为确保项 目工程建设的顺利进行，公司成立以董事会为首的项目建设领导小组，加强政府各部门协调工作，成立工程建设指挥部，设立有关专业机构，制定了项目管理各项制度，形成了有明确任务、职责权限、互相协调、互相促进的有机整体，使工程管理制度化、标准化，从而保证了工程建的顺利进行。 四、项目投资 4.1总投资 项目总投资为 1.3 亿元，包括建设投资和铺底流动资金两部分。 建设投资为 1.1 亿元。详见表 10-2。 正常年需流动资金 2000万元，其中铺底流动资金 1800万元。 4.2 资金筹措 建设投资 1.2亿元，企业 自筹 3500万元 , 申请银行借款 9500万元。借款部分年利率按 6.37%估算。 五、环境保护及综合利用 5.1 环境保护 5.1.1 废水处理 大豆蛋白废水经厌氧工程处理后 COD 600mg/L， PH7-7.4 部分废水作为有机肥肥田，剩余部分经好氧处理达标后排入农田灌区。 5.1.2 废气处理 厌氧发酵产生的沼气，经水封罐收集后，密闭送往燃气发电机组燃烧发电。 5.1.3 噪声治理 本项目噪声源主要为风机及发电机组，在工艺布置上，将主噪声源设备集中布置在独立的房间内，并在建筑上作吸音、隔音处理，阻止噪声向 车间外传播，水泵等设备设减振基础，在其进出口采用 XJ 型橡胶挠性接头，通过上述隔音减振后，到达厂界噪声值将小于 55dB（ A）以下，满足国家现行工业企业厂界噪声标准 III 类标准的要求。 5.1.4 绿化 厂区绿化是环