建设秸秆气化发电站分析报告

PAGE6PAGE1建设秸秆气化发电站分析报告秸秆发电当前国内行业状况秸秆能源在我国是一个刚起步的新产业，是一个科技含量比较高的产业，自2004年开始，秸秆发电技术的推广和普及也逐步成为中国政府和民间关注的热点。目前国内秸秆发电方式采取的是秸秆直燃发电模式和秸秆气化小型发电模式。秸秆直燃发电模式国内秸秆直燃发电工程准备建设和正在建设的项目不少，而建成运行获利的秸秆直燃发电项目基本没有。江苏省近年来共建成12个秸秆直燃发电厂，全部亏损。国内其他声称不亏的项目，是否秸秆燃料私下掺烧煤炭不得而知。秸秆直燃发电主要面临以下问题：一是技术问题没有能够解决。由于锅炉及前处理设备是从国外引进，设备价格昂贵，导致大型秸秆发电厂的初始投资成为很大的问题。动辄上亿元的投资，意味着太大的风险，况且是投入到这类新型的农村能源系统中，投资方会承担更大的风险。二是秸秆直燃发电最大的问题是资源的收集，这在我国尤其困难。对于秸秆直燃发电项目，秸秆产量有多大，秸秆的分布和运输条件如何，必须要先调查清楚。我国大部分地区都是以农户为农业生产单位，户均耕地占有面积很小，根据对我国粮食产量最大的五个省的统计，每年每户的秸秆可获得量仅为4～5吨。以2.5万千瓦的秸秆发电厂每年消耗秸秆20万吨计，需要从近5万户农户收购，这些秸秆还是分夏秋两季提供，意味每年需要完成近10万笔秸秆收购交易，无论对收购的组织还是收集成本控制都是极大的考验。其次，大型的秸秆发电系统存在的一个最大风险就是秸秆的收集问题，我国农村人多地薄、自然村相对分散的特点决定了很难在几个自然村的小范围内收集到大型秸秆发电系统所需要的数十万吨秸秆燃料，除非扩大收集半径。这样又涉及到秸秆的收集、分选、运输、储存、防腐、防火等诸多问题，收购成本会急剧上升。一个产业只有形成完整的产业链才能健康发展。但当前对秸秆能源的利用，大家关注的多是项目建设，其中甚至不排除为赶时髦和出政绩而上项目。进口机组为了提高效率，单个发电系统的设计装机容量比较大，基本上都在2万千瓦以上，这导致每个电厂每年需要30万吨以上的秸秆供应，电厂投资都达2亿至3亿元之巨。因此，最终发出的电力价格会比较偏高，且短期内很难降下来。由于每种技术都有各自的特点，所以，不应该完全肯定或完全否定某一项技术。关键是在选择技术路线时，必须充分考虑项目所在地的实际情况，采用最适宜的技术。能源转换产业的规模效益非常明显，国外秸秆发电也有向大规模发展的趋势，但是国外农业生产以农场为主，每个收购合同或收购交易可以提供的秸秆数量远远超过我国。有关专家曾对收集秸秆的运输成本进行过详细的调查和测算，发现收集半径在15千米以内，其运输成本增加很少。半径15千米可以提供的秸秆为10千米的一倍以上，所以，可在此范围内有选择性地收购，以有效地防范秸秆收购价格被恶意抬升的风险。秸秆气化发电模式以上种种不难看出，如果有一个公司，能够充分理解并抓住国家政策的良好机遇，能够充分研究该领域的特点与风险，从而规避风险，那么这个公司必将找到这个市场领域的高利润区。新能源综合开发利用公司正是希望自己能够成为这样的公司，能将自己的利润区建立在政府建立节约型社会的愿景上；建立在满足群众尤其是农村群众增加收益的基础上，将小秸秆做出大文章，变害为利、变废为宝。利用秸秆气化发电可以把解决能源短缺、环保和农民增收三大问题很好地结合起来。秸秆气化发电模式，主要利用国内企业自己开发的秸秆气化发电系统，其具备了世界先进水平且十分成熟的气化炉和内燃机结合的气化发电系统。该系统采用流化床气化炉内燃机发电系统，降低了对燃气杂质的要求（焦油、杂质含量≤20mg/m3即可）和系统建造、运行成本。该系统适合发展分散独立的秸秆能源利用系统，即分布式能源。随着我国能源供需形势的发展，人们对秸秆发电规模和系统效率提出了更高的要求，发展新的秸秆气化热电联供模式的必要性越来越明显。从目前国内已建有的小型的秸秆气化发电站来看，投资小、建设周期短、投资回收快，而且设备全部是国产的，运行费用低。从这可以看出秸秆气化发电是秸秆能源利用的最适合的途径。秸秆发电站工艺流程和相关技术秸秆气化发电站系统主要包括秸秆进料系统、流化床气化炉、燃气净化系统、燃气内燃发电机组等部分。进料机构：进料机构采用螺旋加料器，动力设备是电磁调速电机。螺旋加料器既便于连续均匀进料，又能有效地将气化炉同外部隔绝密封起来，使气化所需空气只由进风机控制进入气化炉，电磁调速电机则可任意调节生物质进料量。流化床气化炉：气化装置可采用循环流化床气化炉，它主要由进风机、气化炉和排渣螺旋构成。生物质在气化炉中经高温热解气化生成可燃气体，气化后剩余的灰份则由排渣螺旋及时排出炉外。燃气净化系统：燃气需经净化处理后才能用于发电，燃气净化包括除尘、除灰和除焦油等过程。为了保证净化效果，该装置可采用多级除尘技术：例如惯性除尘器、旋风分离器、文氏管除尘器、喷淋除尘、电除尘等，经过多级除尘，燃气中的固体颗粒和微细粉尘基本被清洗干净，除尘效果较为彻底；燃气中的焦油采用吸附和水洗或焦油裂解的方法进行清除，主要设备是两个串联起来的喷淋洗气塔。气体经气化炉自身净化系统净化后再经过一个二次净化系统，将焦油等杂质进一步去除掉，进而达到燃气发电机组进气口的进气要求。秸秆气化发电流程示意图燃气发电机组：胜动12V190燃气内燃发电机组适应低热值可燃气体的变化，具有以下技术特点：1、空燃比自动调节技术采用电控混合技术对发动机的空燃比进行实时控制。发动机自动实时监控燃烧状况，由中央控制单元发出指令，执行器调整燃气通道，从而改变燃气进气量，达到自动调节混合比的目的，使发动机空燃比始终保持在理想状态，整个调整过程自动实现。内燃发电机组采用电子控制技术，通过闭环自动调节混合气空燃比，显著提高对燃气浓度变化的适应能力，可燃气体浓度在20%~100％之间变动时，机组都能适应。2、低压进气技术针对低热值燃气压力低的气体特点，该发电机组按先混合后增压的技术设计，使机组对燃气的压力要求较低，只需要燃气进气压力（机组调压阀前）达到300mmH2O以上即可达到机组的使用条件，不需要增加加压装置，减少投资。未采用此技术的国内其他厂家的发电机组需要增加加压装置，这样不仅增加了投资，同时也增加了机组故障点、安全隐患，并消耗了电力。3、稀燃技术机组通过合理匹配配气系统，调低空燃比，利用自主知识产权的新概念燃烧室技术在局部形成点火能量相对优势，实现多点点火，增大了点火能量，提高燃气燃烧速度，实现了稀薄燃烧，降低了机组热负荷，提高了机组对燃气的适应性和机组的热效率，其动力性和可靠性大大提高。未采用此技术的机组，对燃气的潮湿性较为敏感，表现为点火困难或点火不连续。预燃室技术是指先由火花塞点燃预燃室的混合气，然后出现多个着火点，增大点火能量，引燃燃烧室的混合气。提高了燃烧速度，降低发动机的热负荷，将排温控制在550℃左右，减少了缸盖等主要件的热负荷，从而延长了整机的使用寿命，并同时降低了气耗率，提高了发动机的工作效率。4、燃烧控制技术通过胜动公司独创的技术，可将机组的缸温控制在420℃以下，显著降低热负荷，明显提高机组运行可靠性，特别是具有避免机组爆震发生的作用，未采用此技术的机组一般是凭人的感官和经验来调整机组运行状况，机组运行时缸温会超过500℃，其关键部件的寿命大大降低，尤其是缸盖等部件的寿命不能满足机组长期运行的要求。控制装置：由电控柜、热电偶及温度显示表、压力表及风量控制阀所构成。在用户需要时也可增加相应的电脑监控系统。废水处理设备：由于气化的燃气通过水洗进行净化，焦油、NOx、SO2、NH3等成分几乎全部转移到生产过程中产生的污水中。通过过滤吸附、曝气、沉淀、生化处理等方法处理废水，处理后的废水再循环利用。运行温度和气体成分本装置用空气做气化介质，运行温度控制在730~830℃，生物质气化后的可燃气中包括N2、O2、H2、CO2、CO、CH4和CnHm等成分，气体热值在5016~6152kJ/Nm3之间。以1MW秸秆气化发电装置为例，气化炉点火成功后，发电系统进入运行状态，同其它生物质相比，秸秆的灰份含量高达15%以上，当温度超过850℃时，秸秆灰便会发生熔融结渣现象，堵住炉内排渣口，影响气化炉的正常运行，因此，炉内温度的控制十分关键。正常情况下，气化炉的反应温度应稳定在700~800℃左右。化学过程气化炉内的化学过程主要包括燃烧反应、热分解反应和还原反应。生物质原料进入气化炉后，部分与氧气燃烧，提供热分解所需的热量，大部分生物质在缺氧条件下发生热分解反应，析出挥发份和焦碳，挥发份在高温反应区内停留发生二次反应，使焦油进一步裂解为气体，同时气体和焦碳之间，气体和气体之间进一步发生还原反应。最后，气相的焦油和气体携带部分细颗粒焦碳、灰尘进入燃气净化装置，部分焦碳通过惯性除尘器后回流进入气化炉参加反应。气相焦油冷凝，通过水洗除去，净化后的燃气达到内燃机的要求。三、电站建设投资表1MW电站项目投资估算明细表:名称费用（万元）备注建筑工程10设备简易厂房10办公室及监控室30储料仓库（按储料一周至十天设计）设备购置2102台燃气发电机组801台气体发生炉（含初次净化设备）10气体处理和净化设备20电站辅助设备安装工程30电站所有设备和部件的安装其他和预备费用30工程建设其他费用流动资金30合计460四、经济效益分析1、年收入预算1）发电收入：电站按每年运行约300天，每天运行24小时计算，总运行时间约为7200小时/年；机组长期输出功率按额定功率的80%计算为800kW。则年发电量576万度，除系统自耗电6％外，实际外输电力541.44万度，目前国内燃煤脱硫机组上网标杆电价均价为0.35元/kW·h，按照相关政策，每度电享受0.25元的财政补贴，发电年收入=541.44×(0.35+0.25)=324.864万元2）成本预算人员工资及福利费：20万元/年（按人计算，电站职工定员表略）外购件及动力费：10万元/年修理费：10万元/年秸秆原料费：120万元（每年消耗秸秆原料10000吨，单价120元/吨计）其他费用：10万元综上，年运行费用约为170万元/年3）电站的年净收益：总收入-总成本=324.864-170=154.864万元投资回收期为2.9年左右注：本效益分析中未包括蒸汽利用部分产生的效益和炭的销售利润，如加上此部分效益将更加可观。电站的建设给农民增收，