固定床生物質(zhì)氣化發(fā)電項(xiàng)目相關(guān)內(nèi)容

1、 10固定床生物質(zhì)氣化發(fā)電工程介紹一、背景自 2022 年 12 月，我國(guó)第一個(gè)生物質(zhì)直燃發(fā)電工程單縣生物質(zhì)發(fā)電廠投產(chǎn)以來(lái)，到2022 年底，全國(guó)已投產(chǎn)生物質(zhì)直燃發(fā)電廠50 余座，裝機(jī)容量超過(guò)1200MW，生物質(zhì)氣化發(fā)電總裝機(jī)容量約為50MW，生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)已經(jīng)具有肯定的規(guī)模。二、存在問(wèn)題目前我國(guó)生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)比較單一，在已經(jīng)投產(chǎn)的生物質(zhì)發(fā)電廠中，生物質(zhì)氣化發(fā)電僅為50MW，其余均承受直燃發(fā)電技術(shù)。存在的 主要問(wèn)題有：一直燃發(fā)電技術(shù)工程經(jīng)濟(jì)效益低下現(xiàn)已建成的生物質(zhì)直燃發(fā)電工程經(jīng)濟(jì)效益均不盡人意，為此，國(guó) 家發(fā)改委價(jià)格司兩次調(diào)整了生物質(zhì)直燃發(fā)電廠的上網(wǎng)電價(jià)，現(xiàn)已開(kāi)頭 執(zhí)行全國(guó)統(tǒng)一的750 元/M

2、Wh 的固定電價(jià)。造成工程經(jīng)濟(jì)效益低下的主要緣由有以下幾點(diǎn)：技術(shù)適應(yīng)性差生物質(zhì)直燃發(fā)電承受鍋爐汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)工藝，這種工藝已經(jīng)格外成熟，單套發(fā)電系統(tǒng)的裝機(jī)規(guī)模已經(jīng)到達(dá)1000MW超超臨界機(jī)組。而生物質(zhì)發(fā)電受到原料收集和供給的限制，目前生物質(zhì)電廠的裝機(jī)規(guī)模僅為 2530MW。此規(guī)模的機(jī)組與大機(jī)組相比，單位投資高、效率低，因此，直燃發(fā)電技術(shù)用于生物質(zhì)發(fā)電存在“先天性” 的缺陷。發(fā)電原料涉及農(nóng)戶數(shù)量巨大一個(gè)裝機(jī)容量為30MW 的生物質(zhì)直燃發(fā)電廠，按年運(yùn)行6000 小時(shí)計(jì)，每年約需消耗生物質(zhì)原料2528 萬(wàn)噸。我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要以農(nóng)戶為單位，全國(guó)人均耕地面積為1.91 畝/人，戶均約為6.5 畝，按每畝生

3、成秸稈1 噸計(jì)，每個(gè)農(nóng)戶每年可供給的秸稈為6.5 噸。據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，秸稈除了用于還田、飼料和炊事外，可以用于生物質(zhì)發(fā)電的 比例約為 3040%，這意味著每個(gè)農(nóng)戶每年可為生物質(zhì)發(fā)電供給的原料僅約 2 噸。因此，一個(gè)裝機(jī)容量為30MW 的生物質(zhì)發(fā)電廠，需要12-14 萬(wàn)戶農(nóng)戶為其供給原料，而且需要分兩季收集，每年涉及的秸稈收購(gòu)交易高達(dá)20 萬(wàn)次以上，治理本錢大大增加。收集半徑大，運(yùn)輸本錢高由于生物質(zhì)原料需求量較大，所以收集半徑加大，調(diào)查數(shù)據(jù)顯示， 目前生物質(zhì)直燃發(fā)電廠的收集半徑均到達(dá)100-150km。農(nóng)村廣泛使用的小型農(nóng)用拖拉機(jī)已經(jīng)無(wú)法勝任原料運(yùn)輸任務(wù)，必需使用大型車輛， 而大型車輛的折舊、修

4、理保養(yǎng)、司機(jī)工資均大大高于農(nóng)戶使用小型農(nóng)用拖拉機(jī)運(yùn)輸本錢。生物質(zhì)原料損耗高由于生物質(zhì)原料收集均為農(nóng)忙時(shí)期，收集時(shí)間格外集中，也不行 能有充分枯燥的時(shí)間，大量未經(jīng)枯燥的原料積存，霉?fàn)€、變質(zhì)損耗很大，據(jù)調(diào)查，生物質(zhì)直燃發(fā)電廠的原料損耗一般可到達(dá)原料消耗的15%，一旦治理不到位，損耗比例將大幅增加。二已建成的氣化發(fā)電存在技術(shù)問(wèn)題目前已建成的生物質(zhì)氣化發(fā)電主要承受循環(huán)流化床氣化發(fā)電技 術(shù)，存在一些技術(shù)問(wèn)題尚未得到很好的解決。燃?xì)饨褂兔摮龁?wèn)題由于目前生物質(zhì)氣化并網(wǎng)發(fā)電工程承受了循環(huán)流化床技術(shù)，燃?xì)庵醒鹾繉⒌竭_(dá) 2%或更高，因此無(wú)法承受電捕焦油器除焦油，電捕焦油器對(duì)燃?xì)庋鹾康囊笫堑陀?1%，否則將有

5、發(fā)生爆炸的危急。目前循環(huán)流化床氣化燃?xì)獬褂椭荒艹惺芩?，去除率不高，燃?xì)庵薪褂秃砍^(guò) 20mg/L，造成內(nèi)燃發(fā)電機(jī)需要經(jīng)常清洗，一般清洗周期不超過(guò) 200 小時(shí)，影響了系統(tǒng)運(yùn)行。此外循環(huán)流化床氣化的燃?xì)庵酗w灰含量很高，熱燃?xì)饨?jīng)過(guò)水洗，大量焦油混入飛灰同時(shí)洗出，形成了水灰焦油的三相混合物，無(wú)法分別，無(wú)法利用。系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建設(shè)不標(biāo)準(zhǔn)目前建成的循環(huán)流化床氣化發(fā)電廠，屬于爭(zhēng)辯產(chǎn)物，工廠設(shè)計(jì)、 施工均未有設(shè)計(jì)院參與，安全、環(huán)保、工程平面布置等均未按有關(guān)規(guī) 范和標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，存在大量隱患，同時(shí)，也不利于技術(shù)的推廣。三、技術(shù)選擇思路及結(jié)論生物質(zhì)發(fā)電是一種有效的規(guī)?；玫姆绞剑粌H可以替代化石能源，削減溫室氣

6、體排放，還可以增加農(nóng)民收入和就業(yè)時(shí)機(jī)，是一項(xiàng) 利國(guó)利民的舉措。解決好上述問(wèn)題有利于促進(jìn)生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)安康進(jìn)展， 主要思路為：選擇適合我國(guó)國(guó)情工程規(guī)模我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的國(guó)情是已農(nóng)戶為生產(chǎn)單位，因此，規(guī)模生物質(zhì)發(fā) 電規(guī)模不宜過(guò)大，否則將增加原料收集的難度和本錢，但也不宜過(guò)小， 過(guò)小則不利于發(fā)電并網(wǎng)。依據(jù)調(diào)查，當(dāng)生物質(zhì)原料收集總量不超過(guò)10 萬(wàn)噸/年時(shí)，收集本錢和難度不大，但超過(guò)10 萬(wàn)噸/年后，收集本錢急劇上升，難度也大大增加。所以生物質(zhì)發(fā)電年消耗原料的總量應(yīng)把握在 10 萬(wàn)噸以下，相應(yīng)的發(fā)電總裝機(jī)容量在10MW 千瓦以下。但工程的規(guī)模也不宜過(guò)小，過(guò)小則會(huì)增加電網(wǎng)接入系統(tǒng)的本錢，所以， 發(fā)電廠的總裝機(jī)容量

7、不宜小于5MW，相應(yīng)的原料消耗在5 萬(wàn)噸/年。選擇可適應(yīng)各種規(guī)模的技術(shù)我國(guó)的國(guó)情是幅員寬廣，各地自然條件、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)狀況差異很大， 千篇一律的規(guī)模不行能適用于全部的地區(qū)，因此要求工程規(guī)模可以在年消耗 510 萬(wàn)噸之間，相應(yīng)的裝機(jī)容量為510MW。所選擇的技 術(shù)應(yīng)當(dāng)具有彈性規(guī)模，可依據(jù)實(shí)際狀況選擇工程規(guī)模。選擇經(jīng)濟(jì)性好的技術(shù)前已述及，直燃發(fā)電技術(shù)承受的工藝適用于大規(guī)模發(fā)電廠，用于2530MW 規(guī)模的電廠，難以到達(dá)該技術(shù)的經(jīng)濟(jì)規(guī)模。技術(shù)選擇結(jié)論通過(guò)分析，選擇固定床氣化發(fā)電工藝路線可以較好地表達(dá)上述技 術(shù)選擇原則，也能最大限度地避開(kāi)上述問(wèn)題的消滅。其理由是：固定床生物質(zhì)氣化發(fā)電的關(guān)鍵設(shè)備生物質(zhì)氣化爐將

8、基于固定床煤炭氣化爐研發(fā)，該技術(shù)已經(jīng)有100 年以上的歷史，格外成熟，有很多閱歷可以借鑒，大大降低了研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。固定床生物質(zhì)氣化爐最大規(guī)模為直徑3m，產(chǎn)氣量為5000m3/h， 可配套燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組2.5MW。但建設(shè)510MW 的生物質(zhì)發(fā)電廠時(shí)，氣化爐不僅可以處于經(jīng)濟(jì)最大規(guī)模運(yùn)行，而且可以實(shí) 現(xiàn)模塊化建設(shè)，依據(jù)當(dāng)?shù)刭Y源的實(shí)際狀況，確定氣化爐的數(shù)量， 調(diào)整工程規(guī)模。固定床生物質(zhì)氣化爐產(chǎn)生的燃?xì)庵醒鹾恳话阈∮?.5%，可以使用格外成熟的電捕焦油技術(shù)，設(shè)置兩級(jí)電捕焦油后，燃?xì)庵薪褂?含量可把握在5 mg/L 以下，完全滿足內(nèi)燃發(fā)電機(jī)對(duì)燃?xì)飧蓛舳鹊囊蟆９潭ù采镔|(zhì)氣化系統(tǒng)的投資將不超過(guò)8000 元

9、/kW，同時(shí)由于燃料收集半徑小、本錢低、適合中國(guó)國(guó)情。固定床生物質(zhì)氣化發(fā)電承受成型燃料為原料，原料適應(yīng)性廣泛、 原料損失率低，運(yùn)輸本錢低，有利于提高工程的經(jīng)濟(jì)效益。四、工藝路線固定床生物質(zhì)發(fā)電工藝路線如以下圖，生物質(zhì)原料經(jīng)過(guò)粉碎、成型 后，用皮帶輸送到料倉(cāng)，料倉(cāng)中的原料進(jìn)入氣化爐氣化，燃?xì)馔ㄟ^(guò)旋 風(fēng)分別器去除少量飛灰，通過(guò)兩級(jí)電捕焦油器脫除焦油，脫硫塔脫硫 后到燃?xì)鈨?chǔ)柜，燃?xì)庥闪_茨風(fēng)機(jī)增壓進(jìn)入內(nèi)燃發(fā)電機(jī)發(fā)電。氣化爐產(chǎn) 生的灰渣可以作為肥料或建筑材料的原料。五、 工程建設(shè)現(xiàn)狀工程簡(jiǎn)介2022 年由華東理工大學(xué)、沈陽(yáng)煤氣熱力設(shè)計(jì)爭(zhēng)辯院和高郵林源科技開(kāi)發(fā)公司共同組成了“生物質(zhì)固定床氣化發(fā)電成套技術(shù)”

10、的研發(fā)團(tuán)隊(duì)。其中關(guān)鍵設(shè)備“生物質(zhì)固定床氣化爐”的研發(fā)得到了中國(guó)政 府/世界銀行/全球環(huán)境基金CRESP的資金支持。2022 年，研發(fā)工程通過(guò)了驗(yàn)收。2022 年初，在高郵市建成了“5MW 生物質(zhì)固定床氣化發(fā)電”示范工程。根本參數(shù)如下：裝機(jī)容量： 4MW一期；氣化爐內(nèi)徑：3M；氣化爐數(shù)量：3 臺(tái)兩開(kāi)一備；產(chǎn)氣率：5000-6000m3/h5700m3/h氣化效率：72-75%；74.3%燃?xì)鉄嶂担?500kcal/m31700kcal/m3焦油含量：5mg/L3.7mg/L工程總投資：4000 萬(wàn)元；注：A.工程總投資中不包括CRESP 供給的資金30 萬(wàn)美元。B.工程總投資包含了全部研發(fā)費(fèi)用，

11、由于工程規(guī)劃二期工程增加6MW 裝機(jī)容量，因此，總投資中包括了二期工程所需的公用設(shè)施建設(shè)費(fèi)用。工程建設(shè)進(jìn)展目前工程除了電網(wǎng)接入系統(tǒng)外，已經(jīng)全部建成，電網(wǎng)接入系統(tǒng)由 高郵市供電局負(fù)責(zé)建設(shè)，已經(jīng)完成約80%的工作量，預(yù)期2022 年底 到 2022 年初完成。2022 年 7 月，系統(tǒng)正常調(diào)試完成后，曾進(jìn)展了600 小時(shí)的連續(xù)運(yùn)行試驗(yàn)，結(jié)果說(shuō)明一切正常，各項(xiàng)參數(shù)均到達(dá)和超過(guò)了設(shè)計(jì)指標(biāo)。六、經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果工程經(jīng)濟(jì)效益分析結(jié)果如下：工程總投資 4000 萬(wàn)元；貸款比例：70%；貸款利率：6.5%年；折舊年限：10 年，折舊殘值按5%；原料價(jià)格為 350 元/噸實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)；發(fā)電本錢為 0.6536 元/

12、kWh；年發(fā)電收入 2995 萬(wàn)元上網(wǎng)電價(jià)按0.75 元/kWh；年總收入 3352 萬(wàn)元；自有資金財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率IRR27.74%；自有資金財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值NPV2484.9 萬(wàn)元；自有資金投資回收期5.92 年；全部資金財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率IRR18.70%；所得稅后全部資金財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值NPV3995 萬(wàn)元；所得稅后全部資金投資回收期5.92 年；所得稅后工程運(yùn)行本錢見(jiàn)下表5MW 生物質(zhì)固定床氣化發(fā)電工程運(yùn)行本錢表序號(hào)工程單位年耗量單價(jià)金額1投入2375.351.1修理費(fèi)7.851.2工資50.401.2.1治理人員萬(wàn)元/人.年42.49.601.2.2領(lǐng)班萬(wàn)元/人.年121.821.601.2.4操作

13、工萬(wàn)元/人.年161.219.201.2.3關(guān)心工人萬(wàn)元/人.年200.9619.201.3水電費(fèi)180.791.3.1電104kwh1801180.001.3.2水費(fèi)元/噸43801.20.531.3.3排污費(fèi)元/噸43800.60.261.4機(jī)油費(fèi)元/千克54000948.601.5原料費(fèi)元/噸59506.13502082.711.6土地租用費(fèi)元/畝0.020221.7其它費(fèi)用元/kwh5000.0105.002產(chǎn)出3352.762.1電力銷售元/104kwh3994.375002995.732.2焦油元/t1785.22022357.042.3灰渣元/t4.05000.203稅收20.1

14、23.1增值稅6%201.17退稅-6%-201.173.2建設(shè)基金7%14.083.3教育費(fèi)附加3%6.034所得稅25%215.39所得稅前收益957.30所得稅后收益741.90七、前景資源豐富我國(guó)每年產(chǎn)生的農(nóng)作物秸稈約為8 億噸，除了用于還田、飼料、以及其他工業(yè)用途外，尚有約2.2 億噸可以作為能源化利用的原料， 此外每年有約9000 萬(wàn)噸的林業(yè)剩余物和木材加工剩余物可以利用， 兩者合計(jì)相當(dāng)于1.5 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，資源隱藏量格外可觀。生物質(zhì)能利用優(yōu)先性隨著全球性的低碳浪潮，我國(guó)可再生能源利用產(chǎn)業(yè)進(jìn)展迅猛，但是生物質(zhì)能規(guī)?；玫倪M(jìn)展速度遠(yuǎn)低于風(fēng)能，主要緣由是生物質(zhì)資源分散、季節(jié)性強(qiáng)的特點(diǎn)

15、造成了難以規(guī)?；玫默F(xiàn)象。但是，在我國(guó)生物質(zhì)能源必需得到優(yōu)先進(jìn)展，這是一個(gè)不行抗拒的趨勢(shì)，理由是：生物質(zhì)能源資源大多屬于“廢棄物”，妥當(dāng)處理具有剛性需求，能源化利用即為處理方式之一。秸稈、畜禽糞便、能源作物的利用可以直接使農(nóng)民受益。生物質(zhì)是唯一可以供給液體燃料的可再生能源品種。為小城鎮(zhèn)建設(shè)和農(nóng)村建設(shè)供給氣源到 2022 年，我國(guó)將全面進(jìn)入“小康”時(shí)代，屆時(shí)將興建大量小城鎮(zhèn)，我國(guó)的能源構(gòu)造將無(wú)法滿足這些分散的小城鎮(zhèn)居民使用清潔、 便利的燃?xì)獾囊?。固定床氣化發(fā)電技術(shù)將為小城鎮(zhèn)建設(shè)和農(nóng)村建設(shè)供給有效的氣源。目前建成的村級(jí)氣化站，由于規(guī)模很小，所以配 套設(shè)施很簡(jiǎn)潔，燃?xì)赓|(zhì)量無(wú)法保證，工程建設(shè)質(zhì)量和安全也存在很多問(wèn)題，特別是工程建成后無(wú)法實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)行，全國(guó)由各級(jí)政府供給資金建設(shè)的村級(jí)氣化站約有800 處，現(xiàn)仍能正常運(yùn)行的缺乏30%。對(duì)燃?xì)夤┙o系統(tǒng)而言，民用氣的用戶在系統(tǒng)中的比例應(yīng)小于20%，否則系統(tǒng)將無(wú)法解決用氣峰谷差極大的民用氣調(diào)峰問(wèn)題。當(dāng)燃?xì)夤┙o系統(tǒng)配套發(fā)電裝置后，電網(wǎng)成為燃?xì)夤┙o系統(tǒng)的調(diào)峰裝置，對(duì)生物質(zhì)氣化發(fā)電廠而言，這個(gè)調(diào)峰力量幾乎是無(wú)限的。因此，生物質(zhì) 氣電聯(lián)供必將成為今后生物質(zhì)發(fā)電的主流技術(shù)。無(wú)受到限制的風(fēng)險(xiǎn)到 2022 或 2022 年，一旦纖維素制乙醇的技術(shù)得到突破，國(guó)家必將出臺(tái)政策，鼓舞秸稈等原料優(yōu)先用于我國(guó)最為缺乏的液體燃料生產(chǎn)，生物質(zhì)直燃發(fā)電必將受到限制